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Elementi di Ingegneria Sismica

Docenti del corso   -   anno 2003/04

1) Modulo “dinamica delle strutture”:  Bruno Biondi

 Telefono: 095 738 2265
E-mail: bbiondi@dica.unict.it

2) Modulo “costruzioni in zona sismica”: Aurelio Ghersi

 Telefono: 095 738 2267
E-mail: aghersi@dica.unict.it

Avvisi

Inizio delle lezioni e orario delle lezioni
Le lezioni avranno inizio il giorno giovedì 2 ottobre e saranno tenute col seguente orario:

Martedì ore 17-20 aula P5

Giovedì ore 15-18 aula P6

Venerdì ore 15-17 aula V1

Nota 1: le indicazioni che seguono sono riferite all'anno scorso e devono quindi considerarsi solo orientative.

Nota 2: nonostante quanto da me detto l'anno scorso e confermato anche a fine luglio, alla fine sono stato di nuovo coinvolto nel modulo "costruzioni in zona sismica". Accetto comunque questo impegno non programmato, sia per il piacere di incontrare nuovamente qualcuno dei miei vecchi studenti sia per il fatto che è finalmente uscita una nuova norma sismica, che rivoluziona completamente l'impostazione progettuale della vecchia. E dove ci sono novità, io mi diverto pazzamente...
A presto, allora
                                                            Aurelio Ghersi


Obiettivi e contenuto del corso
Credo sia banale sottolineare l'importanza di un'approfondita conoscenza dell'ingegneria sismica per chi deve operare in una regione, come la Sicilia, quasi interamente sismica. Il corso di Elementi di ingegneria sismica è stato introdotto alcuni anni fa nell'ordinamento della Facoltà di Ingegneria di Catania proprio per consentire a tutti gli studenti civili ed edili di acquisire almeno le competenze basilari in tale settore. Come spesso capita alle novità, anche il corso di Elementi di ingegneria sismica ha all'inizio vivacchiato, attirando un numero molto limitato di studenti, in buona parte anche per la carenza di informazioni sul corso. Già l'anno scorso si è però visto un netto incremento dell'interesse degli studenti e ritengo che tutti coloro che l'hanno seguito ne siano rimasti soddisfatti.
Quest'anno il corso di Elementi di ingegneria sismica si presenta abbastanza rinnovato rispetto agli anni precedenti. L'obiettivo è quello di renderlo sempre più concreto ed applicativo, in modo da formare professionisti che abbiano non solo una buona base teorica ma anche, e soprattutto, le capacità applicative necessarie per affrontare la progettazione di strutture (in particolare di edifici) in zona sismica. Verranno pertanto semplificati alcuni argomenti teorici aventi minore ricaduta applicativa e verrà dato spazio alle applicazioni progettuali, riprendendo quella parte del corso di Progetto di strutture un tempo da me tenuto, via via ridotta e quasi eliminata dalla impostazione data dal prof. D'Aveni. Nel complesso il corso non dovrebbe risultare appesantito, ma anzi più semplice, almeno per chi ama gli aspetti applicativi. Inoltre l'introduzione di applicazioni progettuali consente di eliminare la prova scritta: l'esame finale sarà quindi esclusivamente orale.
In sintesi, il corso si propone di:
-     fornire le conoscenze di base della dinamica delle strutture e mostrare come da queste derivino le prescrizioni di normativa ed i criteri di impostazione progettuale; 
-     seguire l'evoluzione delle normative sismiche, fino alla più recente edizione della norma Europea (Eurocodice 8, versione 2002, in fase di approvazione);
-     affrontare aspetti teorici ed applicativi sia della progettazione di nuovi edifici che del miglioramento e adeguamento sismico di edifici esistenti;
-     informare sulle più recenti impostazioni concettuali della progettazione antisismica (displacement based design, performance based design) e sulle tecniche alternative di protezione sismica (dissipatori, isolamento alla base).


Programma del corso:
Nel corso verranno trattati gli argomenti di seguito elencati (il numero di ore previsto è solo indicativo):
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Effetti del sisma sulle strutture: presentazione di foto e relativo commento

2 h
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Cenni di sismologia: cause dei terremoti; propagazione delle onde sismiche; strumenti di misurazione; scale di intensità energetica 

2 h
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Oscillatore semplice elastico: equazione del moto; vibrazioni libere non smorzate; vibrazioni libere smorzate; vibrazioni forzate – forzante sinusoidale, risonanza; vibrazioni forzate – forzante sismica, risoluzione numerica, integrale di Duhamel, integrazione al passo; spettri di risposta elastica; spettri di risposta forniti dalla normativa; passaggio dall’analisi dinamica all’uso di forze statiche

10 h
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Edifici soggetti a prevalenti carichi verticali: comportamento strutturale; impostazione della carpenteria; dimensionamento degli elementi strutturali [in parallelo al precedente]

4 h
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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

10 h
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Applicazioni ad edifici: valutazione delle masse di piano; valutazione delle forze statiche; uso di semplici programmi per effettuare l’analisi statica e l’analisi modale di telai [in parallelo al precedente]

4 h
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Risposta elastica di sistemi spaziali mono e multipiano: equazioni del moto; modi di oscillazione libera; confronto tra analisi modale e statica; eccentricità correttive; sistemi regolarmente asimmetrici e non; rigidezze e baricentri delle rigidezze per edifici multipiano

6 h
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Edifici a struttura intelaiata soggetti ad azioni orizzontali: comportamento strutturale; impostazione della carpenteria; dimensionamento degli elementi strutturali; verifica di massima; criteri di ridimensionamento in seguito ai risultati del calcolo [con applicazioni progettuali individuali] 

6 h
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Oscillatore semplice a comportamento non lineare: modellazione del comportamento non lineare; duttilità; equazioni del moto; risposta non lineare e richiesta di duttilità; spettri di risposta a duttilità assegnata

8 h
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Risposta inelastica di sistemi piani a più gradi di libertà: spettri di progetto; schemi strutturali e fattore di struttura; indicazioni della normativa europea e confronto con quella italiana; indicazioni progettuali e particolari costruttivi

8 h
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Armatura degli elementi strutturali: calcolo e disposizione dell’armatura in travi e pilastri [in parallelo ai due punti precedenti – con applicazioni progettuali individuali]

4 h
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Risposta inelastica di sistemi spaziali: differenza tra comportamento elastico e in elastico di schemi planimetricamente irregolari; indicazioni progettuali; influenza della tipologia delle scale e di nuclei per ascensori

4 h
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Edifici con pareti: comportamento strutturale; impostazione della carpenteria; dimensionamento degli elementi strutturali; problemi specifici – modellazione delle pareti, fondazioni, impalcati

4 h
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Impostazioni concettuali innovative per la progettazione antisismica: displacement based design; performance based design

2 h
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Tecniche alternative di protezione sismica: dissipatori; isolamento alla base; esempi progettuali

4 h
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Intervento su edifici esistenti: miglioramento sismico; adeguamento sismico; esempi progettuali reali

6 h
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Problematiche di protezione civile: vulnerabilità sismica; schede di vulnerabilità; agibilità di un edificio dopo un terremoto; giudizio sul comportamento di una struttura danneggiata dal terremoto

6 h


Applicazioni progettuali:
Le applicazioni progettuali consisteranno nel:
-     definire la carpenteria di un edificio dotato di piano tipo (partendo da una pianta architettonica portata dallo studente o fornita da noi stessi);
-     dimensionare gli elementi strutturali (travi e pilastri);
-     risolvere lo schema strutturale con programmi di calcolo da noi messi a disposizione;
-     verificare sommariamente la correttezza del dimensionamento (modificando le sezioni, se necessario);
-     armare una trave e qualche pilastro.

Dal punto di vista grafico, occorrerà realizzare con Autocad una tavola con la carpenteria esecutiva del piano tipo dell'edificio esaminato, in scala 1:50. Per quanto riguarda le armature di trave e pilastri, ritengo sufficiente uno schizzo a mano libera (dato che nel corso di Tecnica delle costruzioni si sono già fatte tavole su tali elementi) ma non escludo che qualche studente preferisca fare una tavola con Autocad.


Esame:
L'esame consisterà esclusivamente in una prova orale.


Considerazioni finali:
Ho fiducia nel fatto che il corso di quest’anno sarà interessante quanto e più di quello dell’anno scorso, ma soprattutto che verrà considerato professionalmente utile e che chi lo seguirà potrà alla fine ritenersi soddisfatto. È questo un impegno personale che prendo nei confronti di tutti gli studenti, poiché quest’anno (e solo quest’anno) darò un contributo diretto al corso, oltre a consigli sulla sua impostazione generale.

Aurelio Ghersi