Università di Catania | Facoltà di Ingegneria | DICA | Sezione di Ingegneria Strutturale | Tecnica delle costruzioni
Lezioni del corso di Tecnica delle costruzioni per civili, anno accademico 2002/03
Il corso seguirà sostanzialmente l'impostazione data l'anno scorso. Quindi:
- la parte relativa all'acciaio viene trattata all'inizio e con molto dettaglio
e tempo
a disposizione;
- non sarà proprio trattato il problema di
trave elastica su suolo elastico;
- le prime due lezioni della parte esercitativa riguardano problemi di
modellazione strutturale e trasmissione di carichi; chi ha una certa esperienza
è in grado, esaminando una struttura, di capire come "funziona",
cioè in che modo i carichi applicati vengono trasmessi da un elemento all'altro
e in che modo schematizzare i diversi elementi (partendo da schemi semplici, di
massa, per passare eventualmente a schemi più complessi); ho ritenuto
necessarie queste lezioni visto le "crisi" che ogni tanto colgono gli
studenti che affrontano i compiti scritti.
Sono indicati nel seguito in maniera sintetica gli argomenti che si prevede di affrontare in ciascuna delle lezioni del corso. Queste informazioni verranno aggiornate man mano che si procede con le lezioni. Sono indicate col colore blu le lezioni che si prevede di fare, in nero le lezioni già fatte.
Le lezioni del corso sono distinte in quattro moduli teorici più un modulo applicativo. Per consentire agli studenti di sviluppare in tempi rapidi gli elaborati progettuali, l'organizzazione dei moduli teorici è in parte condizionata dallo sviluppo del modulo applicativo. Le lezioni di moduli teorici ed applicativi possono quindi alternarsi tra loro. Sono inoltre previsti alcuni seminari, nei quali vengono trattati argomenti che si ritengono utili e interessanti per gli studenti ma non strettamente legati al corso (e che non fanno parte del programma di esame).
| Per meglio comprendere a quale modulo fa capo ogni lezione, nel seguito è riportata per ogni lezione una sigla che contraddistingue il modulo cui essa appartiene. In particolare si è usato: | |
| ACC | per indicare il modulo "verifica e progetto di elementi in acciaio" |
| CA | per indicare il modulo " verifica e progetto di elementi in cemento armato ordinario" |
| CAP | per indicare il modulo "verifica e progetto di elementi in cemento armato precompresso" |
| AS | per indicare il modulo "analisi strutturale" |
| PRO | per indicare il modulo applicativo "progetto di elementi strutturali" |
| SEM | per indicare i seminari |
| martedì
18 marzo ore 15-17 |
--- | Presentazione del corso; introduzione storica e problematiche trattate |
| ACC e CA | Verifiche di sicurezza: leggi costitutive dei materiali; carichi; coefficienti di sicurezza | |
| mercoledì 19
marzo ore 14-17 |
ACC e CA | Verifiche di sicurezza: possibili
modellazioni ed uso dei coefficienti di sicurezza (tensioni ammissibili;
calcolo a rottura) Approccio probabilistico: distribuzione di valori; frattili; valori caratteristici; verifica di sicurezza in termini probabilistici Metodo semiprobabilistico, ovvero verifica allo stato limite ultimo Metodo degli stati limite (stato limite ultimo; stato limite di esercizio o servizio) |
| giovedì
20 marzo ore 8-11 |
ACC e CA |
Normativa tecnica italiana ed europea Azioni: classificazione; valori di calcolo per stati limite ultimi e per stati limite di esercizio |
| ACC |
Acciaio: composizione chimica; classificazione degli acciai Tipologia di elementi in acciaio: profili formati a caldo; IPE; HE |
|
| giovedì 20 marzo ore 15-17 |
PRO | Introduzione alla modellazione strutturale |
| martedì 25 marzo ore 15-16.45 |
ACC |
Tipologia di elementi in
acciaio: C, L, tubolari; profili piegati a freddo Acciaio: prove Trazione: richiami di Scienza delle costruzioni; verifica e progetto col metodo delle tensioni ammissibili; uso di sagomari Trazione: verifica e progetto allo stato limite ultimo |
| mercoledì 26 marzo ore 14-15.30 |
ACC |
Asta tesa con collegamenti bullonati: verifica della sezione in
corrispondenza dei fori; comportamento duttile e fragile Asta tesa, con sezione non simmetrica: influenza del disassamento tra asse dell'asta e asse del collegamento (bulloni o saldatura) Acciaio: imperfezioni geometriche e meccaniche --- aula occupata dopo le 15.30 --- |
| giovedì 27 marzo ore 8-11 |
ACC |
Acciaio: influenza delle
imperfezioni sul comportamento di un'asta tesa Flessione semplice: richiami di Scienza delle costruzioni; verifica e progetto col metodo delle tensioni ammissibili; uso di sagomari Flessione semplice allo stato limite ultimo: diagramma delle tensioni; fattore di forma; verifica e progetto |
| giovedì 27 marzo ore 15-17 (E. Marino) |
PRO | Progetto di struttura in acciaio: analisi dei carichi; comportamento globale e modellazione della struttura; analisi dei carichi sulle travi secondarie |
| martedì 1 aprile ore 15-17 |
ACC | Compressione:
instabilità di asta ideale (Eulero); influenza del legame costitutivo del materiale
(elastico-perfettamente plastico); influenza delle imperfezioni sul
comportamento di un'asta reale; verifica e progetto di asta compressa col
metodo delle tensioni ammissibili; verifica e progetto allo stato limite
ultimo Instabilità di aste composte |
| mercoledì 2 aprile ore 14-17 |
ACC | Flessione composta: verifica col metodo delle tensioni ammissibili; dominio M-N; costruzione di dominio M-N allo stato limite ultimo; domini di normativa |
| giovedì 3 aprile ore 8-11 |
ACC |
Flessione composta per aste compresse (influenza dell'instabilità) Taglio: formula di Jourawski; diagramma delle tau in profilati in acciaio; verifica col metodo delle tensioni ammissibili; verifica allo stato limite ultimo |
| giovedì 3 aprile ore 15-17 (E. Marino) |
PRO | Progetto di struttura in acciaio: progetto delle travi secondarie; schema e carichi per la struttura principale |
| martedì 8 aprile ore 15-17 |
ACC |
Torsione: torsione primaria e secondaria (cenni) Instabilità locale delle parti compresse di un profilato: carico o tensione critica di una lastra compressa ideale; comportamento post-critico in campo elastico lineare; modellazione del comportamento post-critico di una lastra mediante la larghezza efficace (Von Karman); influenza sul comportamento delle sezioni; classificazione delle sezioni secondo l'Eurocodice 3 |
| mercoledì 9 aprile ore 14-15.30 (E. Marino) |
PRO | Progetto di struttura in acciaio: dimensionamento e verifica del tirante/puntone |
| mercoledì 9 aprile ore 15.30-17 |
ACC |
I collegamenti: collegamenti chiodati, bullonati, saldati; vantaggi e
svantaggi dei diversi tipi di collegamento Unioni a completo e a parziale ripristino di resistenza; nodi rigidi e nodi semirigidi Unioni bullonate: diametri dei bulloni; area nominale ed area resistente; serraggio |
| giovedì 10 aprile ore 8-11 |
ACC |
Unioni bullonate: classi dei bulloni; modalità di comportamento dei bulloni (a taglio, a
trazione, ad attrito) Prescrizioni relative alla distanza tra i bulloni Unioni bullonate a taglio: verifica del bullone; verifica a rifollamento della lamiera Esempio progettuale: collegamento tirante-colonna, progetto dei bulloni |
| giovedì 10 aprile ore 15-17 (E. Marino) |
PRO | Progetto di struttura in acciaio: dimensionamento e verifica della trave principale |
| martedì 15 aprile ore 15-17 |
ACC | Esempio
progettuale: collegamento tirante-colonna, verifica a rifollamento Unioni bullonate ad attrito Esempio progettuale: collegamento trave-colonna Unioni bullonate a trazione: verifica del bullone; verifica a punzonamento della lamiera; effetto leva |
| mercoledì 16 aprile ore 14-17 |
ACC |
Unioni bullonate a trazione; unioni bullonate a taglio e trazione Esempi di unioni bullonate: per trasmettere forze di taglio o assiali Esempi di unioni bullonate: per trasmettere taglio e flessione; unioni flangiate; collegamento trave-trave, trave-colonna, colonna-fondazione |
| giovedì 17 aprile ore 8-10.15 |
ACC |
Unioni
saldate: procedimenti di saldatura; imperfezioni e controllo delle
imperfezioni Tipi di saldature: a completa penetrazione, a parziale penetrazione, a cordone d'angolo Saldature a completa penetrazione: I classe e II classe Saldature a cordone d'angolo: sviluppo storico delle formule di verifica; normativa italiana; Eurocodice 3 Esempio di progetto e verifica di unioni saldate |
| giovedì 17 aprile ore 10.15-11 |
PRO |
Indicazioni relative alla impostazione della tavola relativa al progetto
di struttura in acciaio Cenni all'uso di programmi per la risoluzione della struttura in acciaio assegnata |
| giovedì 17 aprile ore 15-17 (E. Marino) |
PRO | Progetto di struttura in acciaio: progetto della colonna; verifica a deformazione della struttura |
| martedì 22 aprile ore 15-16 |
ACC |
Stati limite di servizio: deformazioni; vibrazioni Esempio di compito relativo a struttura in acciaio |
| martedì 22 aprile ore 16-17 |
AS | Analisi strutturale; tipi di
analisi: analisi
lineare, non linearità meccaniche, non linearità geometriche Analisi lineare - risoluzione di schemi isostatici: determinazione di reazioni e caratteristiche della sollecitazione, con condizioni di equilibrio; determinazione di spostamenti e rotazioni Analisi lineare - risoluzione di schemi iperstatici: metodo delle forze e metodo degli spostamenti; applicazione del metodo delle forze nel caso di trave continua (equazione dei 3 momenti) |
| mercoledì 23 aprile ore 14-17 |
AS | Esempio di risoluzione diretta delle
equazioni di
congruenza del metodo delle forze Modalità di risoluzione: risoluzione diretta delle equazioni (di congruenza nel metodo delle forze, di equilibrio nel metodo degli spostamenti); risoluzione iterativa con metodi di rilassamento (nell'ambito del metodo degli spostamenti); ripartizione del momento squilibrato in base alle rigidezze flessionali (Cross) Applicazioni del metodo di rilassamento per travi continue e telai a nodi fissi |
| giovedì 24 aprile ore 8-11 |
AS | Applicazioni del metodo di
rilassamento per telai a nodi spostabili: ripartizione del
taglio in base alle rigidezze a taglio (Grinter) Non linearità meccaniche: analisi non lineare con diagramma momento-curvatura curvilineo; analisi non lineare con l'uso di cerniere plastiche; analisi lineare con ridistribuzione |
| giovedì 24 aprile ore 15-17 |
AS |
Non linearità geometriche: valutazione esatta, iterativa, dell'effetto instabilizzante dei carichi verticali (effetto P-delta o effetto del secondo ordine); valutazione del carico critico globale; valutazione approssimata dell'effetto instabilizzante dei carichi verticali; formule dell'Eurocodice 3 |
| martedì 29 aprile ore 15-17 |
CA | Comportamento del calcestruzzo sotto carichi di breve durata: resistenza a compressione; controlli di accettazione del calcestruzzo; resistenza a trazione; modulo elastico |
| mercoledì 30 aprile ore 13.30-16 |
--- | Primo
compito: acciaio Discussione del compito |
| mercoledì 30 aprile ore 16-17 |
PRO | Uso di programmi per la risoluzione della struttura in acciaio assegnata |
| giovedì 1 maggio | --- | vacanza |
| martedì 6 maggio ore 15-17 |
CA |
Calcestruzzo: legame tensioni-deformazioni per analisi non lineare e per
verifica della sezione; valori ammissibili e valori di calcolo delle
tensioni; comportamento del calcestruzzo nel tempo: ritiro; deformazioni viscose Acciaio per cemento armato ordinario: caratteristiche; valori ammissibili e valori di calcolo delle tensioni; aderenza acciaio-calcestruzzo; lunghezza di ancoraggio |
| mercoledì 7 maggio ore 14-17 |
CA |
Acciaio per
cemento armato ordinario: lunghezza di
ancoraggio e di sovrapposizione; ricoprimento e distanza tra le barre Aspetti generali della flessione composta nel caso del cemento armato; stadi di comportamento |
| giovedì 8 maggio ore 8-9 |
CA |
Sforzo
normale: generalità Sforzo normale nel primo stadio Sforzo normale nel secondo stadio: verifica della sezione; staffe; indicazioni di normativa; progetto della sezione e dell'armatura |
| giovedì 8 maggio ore 9-11 (E. Marino) |
PRO | Edificio in
cemento armato: descrizione; morfologia di solaio e sbalzi;
dimensionamento; carichi unitari Modellazione degli elementi strutturali |
| giovedì 8 maggio ore 15-16 (E. Marino) |
PRO | Coefficienti di continuità |
| giovedì 8 maggio ore 16-17 (M. Bosco) |
PRO | Edificio in cemento armato: analisi dei carichi sui pilastri (valutazione dell'azione trasmessa dalle travi; aree di influenza; calcolo dello sforzo normale) |
| martedì 13 maggio ore 15-17 |
CA |
Sforzo normale nel terzo stadio: progetto e verifica della sezione e
dell'armatura; indicazioni di normativa Sforzo normale: confronto tra la progettazione col metodo delle tensioni ammissibili e col metodo dello stato limite ultimo |
| mercoledì 16
maggio ore 14-17 |
CA |
Pilastri cerchiati Diagrammi limite e campi di comportamento per modello lineare Diagrammi limite e campi di comportamento per modello non lineare del materiale Flessione semplice nel primo stadio Flessione semplice nel secondo stadio: verifica di sezione rettangolare |
| giovedì 17 maggio ore 8-11 |
CA |
Flessione
semplice nel secondo stadio: verifica di sezione
riconducibile alla rettangolare e di sezione generica;
progetto di sezione rettangolare a semplice armatura Flessione semplice nel secondo stadio: progetto di sezione rettangolare a semplice armatura e a doppia armatura; esempi di progetto di sezione ed armatura |
| giovedì 17 maggio ore 15-17 (M. Bosco) |
PRO | Pilastri: dimensionamento della sezione; armature longitudinali e staffe; particolari costruttivi; organizzazione della tavola |
| martedì 20 maggio ore 15-17 |
CA | Flessione semplice nel terzo stadio: impostazione generale; formule specifiche per sezione rettangolare; equazioni risolutive per la verifica di sezione rettangolare; verifica di sezione rettangolare |
| mercoledì 21 maggio ore 14-17 |
CA |
Flessione semplice nel
terzo stadio: esempi di verifica; progetto di sezione rettangolare a semplice e a doppia
armatura Flessione semplice: confronto tra la progettazione col metodo delle tensioni ammissibili e col metodo dello stato limite ultimo |
| giovedì 22 maggio ore 8-11 |
CA |
Flessione semplice nel
terzo stadio: diagrammi
momento-curvatura; duttilità Flessione composta: richiami di Scienza delle costruzioni; nocciolo d'inerzia Flessione composta retta nel secondo stadio - sezione rettangolare: individuazione dei noccioli d'inerzia; verifica per sezione tutta tesa |
| giovedì 22 maggio ore 15-17 (S. Pantano) |
PRO | Solaio: schemi geometrici e combinazioni di carico; progetto delle armature - armatura a barre diritte; momento resistente dell'armatura |
| martedì 27 maggio ore 15-17 |
CA | Flessione composta retta nel secondo stadio - verifica per sezione tutta compressa; individuazione dell'asse neutro e verifica per sezione parzializzata; impostazione generale per sezioni generiche; sezioni diverse dalla rettangolare (sezione a croce; sezione generica) |
| mercoledì 28 maggio ore 14-17 |
CA |
Flessione composta retta
nel terzo stadio: impostazione generale della verifica (determinazione del
diagramma limite di epsilon che corrisponde ad un N assegnato; calcolo del
momento limite corrispondente) Domini di resistenza per flessione composta retta nel primo stadio e nel secondo stadio; variazione dei domini al variare delle armature; utilizzo dei domini per il progetto della sezione e dell'armatura |
| giovedì 29 maggio ore 8-11 |
CA |
Domini di
resistenza per flessione composta retta nel terzo stadio:
determinazione dei domini per sezione generica; formule approssimate per
la determinazione dei domini in sezioni rettangolari; progetto della sezione Confronto tra la resistenza a presso e tensoflessione valutata col metodo delle tensioni ammissibili e degli stati limite Taglio nel primo e secondo stadio: determinazione delle tensioni tangenziali |
| giovedì 29 maggio ore 15-16 (S. Pantano) |
PRO | Solaio: progetto delle armature - armatura con sagomati; armatura e travetto di ripartizione; fasce piene e semipiene; organizzazione della tavola |
| giovedì 29 maggio ore 16-17 (M. Bosco) |
PRO | Edificio in cemento armato: analisi dei carichi sulle travi |
| martedì 3 giugno ore 15-17 |
CA | Taglio nel secondo stadio: determinazione delle tensioni tangenziali; limiti di normativa; modelli per il calcolo delle armature |
| mercoledì 4 giugno ore 14-17 |
CA |
Taglio nel secondo
stadio: esempi di calcolo delle armature Taglio nel terzo stadio: resistenza della sezione non armata (modello a pettine) |
| giovedì 5 giugno ore 8-11 |
CA |
Taglio nel terzo stadio:
resistenza della sezione armata (modello normale; modello a inclinazione variabile del
traliccio); progetto delle armature; confronto tra la progettazione col metodo delle tensioni ammissibili e col metodo
dello stato limite ultimo Punzonamento: confronto col taglio; indicazioni di normativa per modello lineare e non lineare di comportamento del materiale |
| giovedì 5 giugno ore 15-17 (M. Muratore) |
PRO | Trave: descrizione; dimensionamento della sezione; condizioni di carico; risoluzione dello schema; progetto delle armature a flessione |
| martedì 10 giugno ore 15-17 (M. Muratore) |
CA |
Torsione: determinazione delle tensioni tangenziali Torsione nel secondo stadio: modelli e formule per la determinazione delle armature a torsione; presenza combinata di taglio e torsione Torsione nel terzo stadio: resistenza della sezione; progetto delle armature; presenza combinata di taglio e torsione; confronto tra la progettazione col metodo delle tensioni ammissibili e col metodo dello stato limite ultimo |
| mercoledì 11 giugno ore 14-17 (M. Bosco) |
CA | Stato limite di fessurazione: sforzo normale di fessurazione; tensione nell'armatura prima e dopo la fessurazione; determinazione della distanza tra fessure, della deformazione media, dell'ampiezza della fessura; tension stiffening |
| giovedì 12 giugno ore 8-10 (M. Bosco) |
CA |
Stato limite di
fessurazione: momento (o sforzo normale) di decompressione e di fessurazione; armatura necessaria per evitare lo snervamento
all'atto della fessurazione; altre indicazioni dell'EC2 per garantire una accettabile
fessurazione Stato limite di tensioni di esercizio: verifica; limiti di normativa; necessità (o meno) di questa verifica Stato limite di deformazione: limiti di normativa; determinazione della freccia |
| giovedì 12 giugno ore 10-11 (M. Muratore) |
PRO | Trave: armatura a taglio; organizzazione della tavola |
| giovedì 12 giugno ore 15-17 |
--- | Lezione non tenuta per concomitanza con visita didattica del corso di Costruzioni idrauliche (prof. Reitano) |
| lunedì 16 giugno ore 15-17 |
CAP | (recupero
della lezione del 12 giugno pomeriggio) Effetti benefici di una forza di precompressione Tecniche di precompressione: fili aderenti; cavi scorrevoli Perdite di precompressione istantanee: accorciamento elastico; attrito; rientro degli ancoraggi |
| martedì 17 giugno ore 15-17 |
CAP |
Perdite di precompressione differite nel tempo: ritiro; fluage; rilassamento Acciaio da precompresso: tipologie (fili, trecce, trefoli, barre); limiti tensionali per la normativa italiana ed europea; legame costitutivo per S.L.U. Calcestruzzo: classi; limiti tensionali per normativa italiana ed europea Verifiche da effettuare col metodo delle tensioni ammissibili e col metodo degli stati limite |
| mercoledì 18 giugno ore 14-17 |
CAP |
Tirante in precompresso: condizioni al tiro; condizioni in esercizio; dimensionamento
della sezione e della forza di precompressione; verifica a fessurazione; verifica a
rottura Trave precompressa semplicemente appoggiata: comportamento al tiro, comportamento in esercizio, nocciolo centrale d'inerzia, nocciolo limite |
| giovedì 19 giugno ore 8-11 |
CAP |
Trave precompressa: influenza della forma della sezione sul
nocciolo limite; momento utile Progetto della sezione: scelta della forma della sezione; dimensionamento preliminare della sezione e della forza di precompressione Disposizione dei cavi: cavo risultante; fuso di Guyon Verifica della sezione a rottura (o allo stato limite ultimo) Travi precompresse iperstatiche: reazioni vincolari; cavo concordante |
| giovedì 19 giugno ore 15-18 (S. Pantano) |
PRO |
Risoluzione dello schema a
telaio con soli carichi verticali e confronto con le sollecitazioni ottenute con schemi
più semplici Valutazione dell'azione del vento Risoluzione dello schema a telaio con il vento; confronto dell'effetto del vento con quello dei soli carichi verticali |