Lezioni di Costruzioni in zona sismica

Facoltà di Ingegneria, Catania

Corso di laurea in ingegneria civile strutturale e geotecnica

Corso di Costruzioni in zona sismica

Anno accademico 2012/13

Lezioni

Obiettivo del corso è fornire allo studente le conoscenze teoriche e le capacità applicative necessarie per la progettazione di strutture antisismiche. Riporto qui un programma sintetico e poi, più in dettaglio, il contenuto di ciascuna delle lezioni

Comportamento sismico delle strutture
I terremoti: cause, effetti, misura della loro intensità. Risposta elastica e spettri di risposta elastica. Risposta elastica di schemi a più gradi di libertà. Analisi modale e analisi statica. Risposta in campo plastico. Verifica in termini di deformazioni plastiche o spostamenti. Duttilità e verifica in termini di forze. Spettri di progetto.

Progettazione di strutture antisismiche: edifici strutture intelaiate in c.a.
Obiettivi della progettazione antisismica. Principi base della progettazione strutturale. Impostazione della carpenteria. Dimensionamento delle sezioni. Previsione delle caratteristiche di sollecitazione e verifica di massima. Modellazione della struttura. Modellazione delle azioni. Combinazioni di carico. Risoluzione degli schemi di carico. Giudizio sulla struttura. Combinazione dei risultati. Progetto delle armature.

Progettazione di strutture antisismiche: altre tipologie
Edifici in c.a. con pareti. Edifici in acciaio a struttura intelaiata. Edifici in acciaio con controventi. Edifici isolati alla base.

Edifici esistenti
Valutazione della sicurezza e verifica sismica di edifici esistenti in c.a. Edifici in muratura.

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 grigio le lezioni che si prevede di fare, in blu le lezioni già fatte. Il numero sulla destra indica il numero totale (progressivo) di ore di lezione effettuate.

giovedì 11 ottobre 14-16	Presentazione del corso Organizzazione generale del corso, argomenti trattati, progetto da svolgere	0.5
giovedì 11 ottobre 14-16	Terremoti e normativa Terremoti: cause, propagazione delle onde sismiche, effetti particolari (maremoti, movimento delle faglie, frane, liquefazione del terreno) Effetto di terremoti di intensità medio-bassa, effetto di terremoti di intensità elevata	2
martedì 16 ottobre 17-20	Evoluzione della classificazione dei terremoti e della normativa Oscillatore semplice elastico Equazione del moto, vibrazioni libere non smorzate, vibrazioni libere smorzate Vibrazioni forzate – forzante sinusoidale, risonanza; forzante sismica, risoluzione numerica, integrazione al passo Spettri di risposta elastica	5
mercoledì 17 ottobre 8-10	Spettri di risposta forniti dalla normativa: forma e parametri che li definiscono, valori dei parametri in funzione del sito e delle caratteristiche del terreno Passaggio dall’analisi dinamica all’uso di forze statiche	7
giovedì 18 ottobre 14-16	Processo progettuale Impostazione della carpenteria: criteri generali; esempi di impostazione della carpenteria per carichi verticali; tipologia di scale; sbalzi	9
martedì 23 ottobre 17-20	Risposta elastica di sistemi piani a più gradi di libertà Equazioni del moto, modi di oscillazione libera, moto con forzante sismica, disaccoppiamento delle equazioni del moto, analisi modale, sovrapposizione SRSS e CQC, analisi statica, confronto tra analisi modale e statica, limiti di applicabilità dell’analisi statica, indicazioni di normativa	12
mercoledì 24 ottobre 8-10	Processo progettuale, in presenza di azioni orizzontali Principi base di buona progettazione: regolarità, semplicità, uniformità, simmetria, resistenza e rigidezza bi-direzionale, resistenza e rigidezza torsionale, resistenza e rigidezza dell'impalcato, fondazione adeguata Rigidezza degli elementi strutturali; elementi principali e secondari	14
giovedì 25 ottobre 14-16	Lezione non tenuta per impegni concomitanti, sostituita da applicazioni svolte da collaboratori Altri esempi di impostazione della carpenteria per carichi verticali	14 (16)
martedì 30 ottobre 17-20	Processo progettuale Impostazione della carpenteria per tener conto di azioni orizzontali Stima della rigidezza degli elementi strutturali; elementi principali ed elementi secondari	16 (18)
martedì 30 ottobre 17-20	Comportamento di strutture in campo plastico Modellazione dei materiali; confinamento del calcestruzzo e sua efficacia; legami momento-curvatura; parametri fondamentali (rigidezza, resistenza, duttilità)	17 (19)
mercoledì 31 ottobre 8-10	Risposta sismica di schemi a un grado di libertà in campo plastico Duttilità disponibile e richiesta di duttilità Progettazione a duttilità assegnata; spettri di progetto Risposta sismica di schemi a più gradi di libertà in campo plastico Valutazione della risposta dinamica non lineare; problemi numerici ed operativi; giudizio sulla risposta dinamica non lineare delle strutture Analisi statica non lineare (primi cenni) Analisi lineare con fattore di struttura	19 (21)
giovedì 1 novembre 14-16	Giorno festivo	--
martedì 6 novembre 17-20	Processo progettuale Esempi di impostazione della carpenteria per tener conto di azioni orizzontali Problematiche da affrontare nell'analisi delle strutture antisismiche: carichi verticali in assenza e in presenza di sisma; componenti dell'azione sismica; posizione del centro di massa e eccentricità accidentale Impostazione del processo progettuale e di calcolo: la relazione di validazione (ai sensi del capitolo 10 delle NTC) come guida al processo progettuale	22 (24)
mercoledì 7 novembre 8-10	Processo progettuale e di calcolo Esame dello spettro di risposta elastico; scelta della classe di duttilità della struttura; scelta del fattore di comportamento q; spettro di progetto Criteri generali per il dimensionamento delle sezioni	24 (26)
giovedì 8 novembre 14-16	Lezione non tenuta per impegni concomitanti, sostituita da applicazioni svolte da collaboratori Altri esempi di impostazione della carpenteria per carichi verticali e azioni orizzontali	24 (28)
martedì 13 novembre 17-20	Processo progettuale e di calcolo Relazione e capitolo 10 delle NTC08 Previsione delle sollecitazioni nella struttura: stima delle masse; forze orizzontali per analisi statica; tagli nei pilastri; momenti flettenti nei pilastri e nelle travi	27 (31)
mercoledì 14 novembre 8-10	Stima più corretta delle rigidezze e del periodo proprio della struttura Applicazioni	29 (33)
giovedì 15 novembre 14-16	Modellazione di un edificio: influenza della tamponatura; casi in cui è necessario inserirla nel modello; possibili modellazioni della tamponatura influenza del terreno, interazione terreno struttura e sua importanza	31 (35)
martedì 20 novembre 17-20	Modellazione della struttura, per soli carichi verticali e in condizioni sismiche; modello di telaio spaziale e di insieme spaziale di telai piani, impalcato	34 (38)
mercoledì 21 novembre 8-10	Riepilogo del lavoro di impostazione carpenteria ed analisi preliminari, con riferimento al progetto di uno studente Modellazione della struttura: rigidezza della sezione geometrica e rigidezza della sezione fessurata	36 (40)
giovedì 22 novembre 14-16	Modellazione della struttura in presenza di pareti del cantinato: aste con tratti rigidi; elementi finiti bidimensionali e problemi connessi	38 (42)
martedì 27 novembre 17-20	Valutazione dei carichi unitari Valutazione rigorosa delle masse di piano	41 (45)
mercoledì 28 novembre 8-10	Uso di programmi per la risoluzione di schemi strutturali: Tel 2008	43 (47)
giovedì 29 novembre 14-16 (Aurelio Ghersi e Salvo Monteleone)	Uso di programmi per la risoluzione di schemi strutturali: il SAP	45 (49)
martedì 4 dicembre 17-20	Masse di piano: baricentro e raggio d'inerzia; eccentricità accidentale; schemi di carico base da risolvere Esame dei risultati: analisi statica	48 (52)
mercoledì 5 dicembre 8-10	Esame dei risultati: analisi statica - esame di risultati ottenuti da studenti	50 (54)
giovedì 6 dicembre 14-16	Esame dei risultati: analisi modale	52 (56)
martedì 11 dicembre 17-20	Combinazioni di carico Travi: dagli schemi basi all'inviluppo dei risultati; progetto dell'armatura a flessione	55 (59)
mercoledì 12 dicembre 8-10	Gerarchia delle resistenze; taglio nelle travi e armatura a taglio; tavola progettuale - travi	57 (61)
giovedì 13 dicembre 14-16 (Salvo Monteleone)	Lezione non tenuta per impegni concomitanti Sostituita da intervento dell'ing. Monteleone su "Utilizzo del programma SAP: carichi; risultati e loro esportazione in tabelle"	57 (63)
martedì 18 dicembre 17-20 (Marta Del Zoppo)	Lezione non tenuta da me per impegni concomitanti Sostituita da intervento dell'ing. Del Zoppo su "Gerarchia delle resistenze; progetto a pressoflessione dei pilastri; armatura a taglio; verifica e progetto armature per la sezione al piede dei pilastri; tavola progettuale - pilastri"	57 (66)
mercoledì 19 dicembre 8-10	Edifici in c.a. con pareti Problemi relativi all'elemento parete: pareti snelle e pareti tozza Problemi relativi alla struttura: pareti singole e pareti accoppiate; fattore di struttura in edifici con pareti Flessione composta nelle pareti: verifica e dimensionamento; zona critica	59 (68)
giovedì 20 dicembre 14-16	Taglio e scorrimento nelle pareti Problemi specifici delle pareti: comportamento elastico e comportamento non lineare, con conseguente incremento delle sollecitazioni	61 (70)
martedì 8 gennaio 17-20	Esempio di dimensionamento e di calcolo di edificio con pareti Verifica dell'impalcato: verifiche di rigidezza e verifiche di resistenza; azioni; modellazione; esempi applicativi	64 (73)
mercoledì 9 gennaio 8-10	Edifici in acciaio Tipologie strutturali: telai a nodi rigidi; telai con controventi Duttilità locale: materiale; comportamento della sezione; collegamenti Duttilità globale: materiale; travi; colonne; pannelli nodali	66 (75)
giovedì 10 gennaio 14-16	Telai a nodi rigidi: impostazione della carpenteria; scelta dei collegamenti; fattore di struttura Criteri di dimensionamento: influenza della deformabilità su SLD e su effetti del secondo ordine Effetto P-delta e carico critico (in campo elastico)	68 (77)
martedì 15 gennaio 17-20	Effetto P-delta e carico critico (in campo plastico) Strutture con controventi: comportamento ciclico dei controventi; fattore di struttura; progetto dei controventi; collegamenti in zona dissipativa Controventi concentrici ad instabilità impedita; controventi eccentrici Criteri alternativi di progettazione sismica Incremento dello smorzamento; isolamento alla base Isolamento alla base: dimensionamento degli isolatori; modellazione e verifica della struttura Edifici esistenti: differenza tra nuove costruzioni ed edifici esistenti; problematiche specifiche degli edifici esistenti; conoscenza; modellazione, tipo di analisi	71 (80)
mercoledì 16 gennaio 8-10	Problematiche relative alle fondazioni: approcci e combinazioni secondo le norme italiane ed europee; significato dal punto di vista probabilistico; approccio in condizioni sismiche	73 (82)
giovedì 17 gennaio 14-16	Lezione non tenuta per impegni concomitanti (sostituita da revisioni)	73 (84)
martedì 22 gennaio 17-20	Indicazioni progettuali relative a travi e pilastri; tavola di travi e pilastri Analisi statica non lineare: concetti base	76 (87)
mercoledì 23 gennaio 8-10	Analisi statica non lineare: modalità operaqtive; applicazioni Edifici esistenti: livelli di conoscenza	78 (89)
giovedì 24 gennaio 14-16	Edifici esistenti in c.a.: valori delle resistenze da usare nel calcolo, per comportamento duttile e per comportamento fragile Modalità di analisi in termini di resistenza: analisi lineare con fattore di struttura q Modalità di analisi in termini di spostamenti: rotazione alla corda; analisi statica non lineare oppure analisi lineare con controllo dei ro	80 (91)