Tecnica delle Costruzioni  (A.A. 2022-23)

Informazioni Preliminari Prerequisiti Progetto Modalità d'esame Prove in itinere Programma Svolto/da svolgere
modulo A
Programma Svolto/da svolgere modulo B Avvisi

Per consentire una migliore organizzazione del corso, gli studenti interessati a seguirlo sono invitati a scaricare e compilare il modulo di iscrizione (file Excel) e inviarlo (come file Excel) all'indirizzo mail mbosco@dica.unict.it

I

Informazioni Preliminari

E' importante tenere presente che, pur essendo diviso in due moduli, il corso è uno solo. Occorre quindi seguirlo a partire dal modulo A del primo semestre. Non sarà consentito iniziare a seguire le lezioni del modulo B se non si sono prima seguite quelle del modulo A. Anche per quanto riguarda il progetto da svolgere, quello relativo al cemento armato (modulo B) verrà assegnato solo a chi ha terminato quello relativo all'acciaio (modulo A).
Negli anni scorsi ho notato che alcuni studenti hanno iniziato a frequentare le lezioni del corso di Tecnica delle costruzioni pur non avendo ancora conseguito la laurea triennale; poi però hanno abbandonato. E' vero che è possibile iscriversi con riserva alla laurea specialistica, sperando di conseguire la laurea triennale in tempo per convalidare questa iscrizione. Bisogna però tener conto del fatto che il corso di Tecnica delle costruzioni è annuale e non è facilmente compatibile con l'impegno richiesto per conseguire la laurea triennale. Si invitano quindi gli studenti che non hanno ancora conseguito la laurea triennale a seguire il corso solo dopo aver superato l'esame di laurea.
 

Prerequisiti

Per il corso di Tecnica delle costruzioni è molto forte la consequenzialità con i seguenti argomenti trattati nel corso di Scienza delle costruzioni

Geometria delle masse.
Area; baricentro; momento statico; momento d’inerzia; teoremi di trasporto.

Concetti base di Scienza delle costruzioni.
Tensioni normali e tangenziali; deformazioni; relazione tra tensioni e deformazioni; modulo di elasticità normale e tangenziale; modulo di Poisson; relazione tra lo stato tensionale in diverse giaciture; cerchio di Mohr.
Caratteristiche della sollecitazione M, N, V, T; relazione tra caratteristiche della sollecitazione e stato tensionale nella sezione.
Relazioni differenziali tra carico, caratteristiche della sollecitazione, spostamenti e rotazioni (equazioni indefinite d’equilibrio); equazione della linea elastica.

Risoluzione di schemi isostatici.
Condizioni di equilibrio per la determinazione delle reazioni vincolari; determinazione delle caratteristiche della sollecitazione in una generica sezione; tracciamento dei diagrammi delle caratteristiche della sollecitazione.
Diagrammi di momento flettente M e taglio V.
Determinazione di spostamenti e rotazioni (almeno con uno tra i seguenti metodi: principio dei lavori virtuali; integrazione dell’equazione della linea elastica; corollari di Mohr).
Risoluzione di schemi di travature reticolari (metodo di Ritter).

Risoluzione di schemi iperstatici.
Riconoscimento dell’iperstaticità di uno schema; metodo delle forze; condizioni di congruenza.
Diagrammi di momento flettente M e taglio V per gli schemi iperstatici più comuni: trave incastrata-incastrata con carico uniforme; trave incastrata-appoggiata con carico uniforme.

Stato tensionale in una sezione.
Espressioni che forniscono il valore delle tensioni normali in un punto della sezione, in presenza di momento flettente M e sforzo normale N; tracciamento dei diagrammi delle tensioni normali (per solo N, per solo M, per N ed M).
Espressioni che forniscono il valore delle tensioni tangenziali in un punto della sezione, in presenza di taglio V (formula di Jourawski); tracciamento dei diagrammi delle tensioni tangenziali.

Verifica di una sezione.
Criteri generali di verifica dello stato tensionale.

 

Progetto

Durante il corso tutti gli studenti devono svolgere individualmente progetti consistenti nel dimensionamento, calcolo e disegno di elementi strutturali in acciaio (modulo A) e in cemento armato (modulo B).
I dati dei progetti da svolgere vengono assegnati, in ciascun semestre, nelle prime settimane del corso. Tutte le indicazioni necessarie allo svolgimento dei progetti verranno fornite nell'ambito delle lezioni del corso. Verranno comunque fissati altri orari, nell'ambito di quelli previsti da parte del docente per il ricevimento studenti, per discutere insieme, collegialmente ma con riferimento ai problemi individuali incontrati nello svolgimento del progetto.

Esempi di elaborati progettuali per il Modulo A

 

 

Modalità d'esame

Per sostenere l'esame finale è necessario aver completato i progetti assegnati. L'esame consiste in:

-  una prova scritta, di carattere progettuale, relativa a strutture in acciaio e a strutture in cemento armato; la data di convocazione dell'esame si riferisce alla data in cui si terrà la prova scritta; gli studenti saranno poi convocati ad alcuni giorni di distanza da tale data per conoscere la valutazione della prova scritta e per l'eventuale proseguimento dell'esame;

-  un colloquio orale che verterà sia sui progetti di elementi strutturali in acciaio e in cemento armato svolti durante il corso di Tecnica delle costruzioni, sia sugli argomenti teorici e indicazioni applicative fornite nel corso relativamente a strutture in acciaio e in cemento armato. Lo svolgimento del colloquio è subordinato al superamento della prova scritta.

L'esame potrà essere svolto anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

 

Prove in itinere

Per agevolare l'esame sono previste le seguenti prove in itinere:

-  due prove in itinere durante lo svolgimento del modulo A, relative alla verifica/progetto di aste in acciaio e alla verifica/progetto di collegamenti tra aste in acciaio; possono sostenere queste prove in itinere solo gli studenti che hanno già conseguito la laurea triennale; potrà essere consentito di sostenere queste prove anche a studenti non ancora laureati, se sono al passo con lo svolgimento del progetto di struttura in acciaio, ma l'esito di queste prove sarà considerato valido solo se la laurea avverrà entro il mese di febbraio e prima dell'ultima prova scritta e orale di Tecnica delle costruzioni del mese di febbraio.

-  una prova scritta e orale nel periodo di sospensione delle lezioni tra primo e secondo semestre, con le stesse caratteristiche indicate per l'esame finale ma relativa agli argomenti trattati nel modulo A, con le precisazioni che seguono:

    -  questa prova è riservata a chi non ha svolto tutte le prove in itinere del primo semestre;

    -  chi ha svolto le prove in itinere con esito solo parzialmente positivo dovrà sostenere comunque la prova scritta, ma nella valutazione di questa si terrà conto anche di quanto di buono è emerso dalle prove in itinere; dovrà inoltre sostenere la prova orale;

    -  chi ha superato le prove in itinere innanzi citate è esentato dalla prova scritta e può quindi sostenere direttamente l'orale; nella valutazione sarà tenuto in considerazione l'esito delle prove in itinere;

Il voto attribuito in questa prova, se superata, verrà tenuto in considerazione nella valutazione dell'esame finale, che in questo caso riguarderà solo gli argomenti trattati nel modulo B.

-  due prove in itinere durante lo svolgimento del modulo B; possono sostenere queste prove solo gli studenti che hanno completato il progetto previsto per il modulo A.

Le prove in itinere potranno essere svolte anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

L'esame finale, con prova scritta e colloquio orale, sarà svolto come indicato all'inizio della voce "Modalità di esame", ma con le precisazioni che seguono:

-  chi ha superato la prova tra primo e secondo semestre non è tenuto ad affrontare nell'esame finale gli argomenti del modulo A; su tali argomenti verrà tenuta in considerazione nell'esame finale l'esito della prova superata tra primo e secondo semestre;

-  chi ha superato la prova tra primo e secondo semestre ed ha superato le prove in itinere durante lo svolgimento del modulo B potrà sostenere come esame finale solo un colloquio orale sugli argomenti del modulo B; nella valutazione sarà tenuto in considerazione l'esito delle prove in itinere del secondo semestre e l'esito della prova superata tra primo e secondo semestre;

-  chi non ha sostenuto e superato la prova tra primo e secondo semestre ma ha sostenuto le prove in itinere durante lo svolgimento del modulo B dovrà sostenere l'esame come indicato all'inizio della voce "Modalità di esame", ma nella valutazione dello scritto si terrà conto anche dell'esito delle prove in itinere, se positivo.

 

Programma Svolto e da Svolgere modulo A

Orario delle Lezioni

Lunedì ore 09:00 - 11:00 aula P2       
Martedì ore 09:00 - 11:00 aula P7
Giovedì ore 12:00 - 14:00 aula P3

Tutte le lezioni si svolgeranno in presenza
 

Testi consigliati

    Come supporto principale per la verifica e progetto di aste in acciaio si consiglia il volume:

Aurelio Ghersi, Edoardo M. Marino, Pier Paolo Rossi, Francesca Barbagallo. Verifica e progetto di aste in acciaio. Dario Flaccovio Editore, Palermo, 2018.

 

Come supporto per gli altri argomenti, non inclusi nel testo citato, si consigliano i volumi:
Giulio Ballio, Federico M. Mazzolani, Claudio Bernuzzi, Raffaele Landolfo. Strutture di acciaio. Editore Ulrico Hoepli, Milano, 2020.
Nunzio Scibilia. Progetto di strutture in acciaio. Dario Flaccovio Editore, Palermo, 2010.

Vincenzo Nunziata. Teoria e pratica delle strutture in acciaio, IV edizione. Dario Flaccovio Editore, Palermo, 2020.

 

 

03-10-22 (2 ore) Presentazione del corso. Organizzazione generale del corso. Sviluppo storico: dall'arte del costruire alla progettazione strutturale
Dall'oggetto reale alla modellazione, analisi strutturale e verifica/progetto di sezioni. Il metodo delle tensioni ammissibili. Applicazione ad una struttura isostatica.
04-10-22 (2 ore) Il metodo delle tensioni ammissibili. Applicazione a struttura iperstatica. Il concetto di cerniera plastica. Calcolo a rottura. Richiami di teoria della probabilità
06-10-22 (2 ore) Il metodo probabilistico. Metodo semiprobabilistico agli stati limite. Frattili e valori di calcolo. Normativa italiana ed europea.
10-10-22 (2 ore) Azioni sulle costruzioni: Carichi permanenti e variabili, valore raro, frequente e quasi permanente. Combinazioni di carico. Applicazioni numeriche per individuare il carico principale e i carichi secondari
11-10-22 (2 ore) Applicazioni numeriche sulle combinazioni di carico: posizionamento dei carichi variabili.
Acciai da carpenteria metallica: processi di lavorazione. Profilati formati a caldo e loro impiego
13-10-22 (2 ore) Profilati formati a freddo. Determinazione delle proprietà mediante prove sperimentali. Classificazione acciai. Tensione di snervamento e resistenza ultima.
Progetto
: Carpenteria di un edificio in acciaio; tipologie di solai; travi secondarie; travi principali; colonne. Posizione dei controventi
17-10-22 (2 ore) Trazione.
Richiami di Scienza delle costruzioni sullo sforzo normale centrato. Comportamento di sezioni e aste tese ideali al crescere dello sforzo normale
Verifica di aste tese in acciaio. Asta ideale, Effetto delle imperfezioni geometriche e meccaniche. Applicazioni numeriche.
18-10-22 (2 ore) Trazione: Resistenza ultima della sezione forata e duttilità. Verifica di resistenza di sezione compressa.
20-10-22 (2 ore) Progetto: Analisi dei carichi unitari al piano tipo. Carico da neve.
24-10-22 (2 ore) Compressione: Instabilità Euleriana dell'asta. Influenza delle imperfezioni sul comportamento di aste compresse. Progetto: Carico da neve.
25-10-22 (2 ore)  Sforzo normale resistente all'instabilità per aste imperfette e con materiale di resistenza finita. Applicazioni numeriche sulla verifica di aste compresse.
27-10-22 (2 ore) Progetto: Azione del vento; esempio di valutazione del carico da vento.
31-10-22 (2 ore) lezione non tenuta per chiusura locali di Ateneo.
01-11-22 lezione sospesa per festività
03-11-22 (2 ore) Progetto: Progetto della sezione dei controventi per verifiche allo Stato Limite Ultimo e allo Stato Limite di Esercizio.
07-11-22 (2 ore) Progetto di aste compresse. Verifica di instabilità di profili accoppiati.
08-11-22 (2 ore) Instabilità della lastra. Confronto tra il comportamento di aste compresse e lastre compresse; carico critico; comportamento post-critico. Comportamento post-critico e comportamento ultimo; modellazione semplificata del comportamento ultimo; concetto di larghezza efficace; determinazione della larghezza efficace. Instabilità locale. Instabilità delle singole parti dei profili. Classificazione delle sezioni e relativi limiti del rapporto c/t; esempi di classificazione per sezioni simmetriche.
10-11-22 (2 ore) Progetto: Analisi dei carichi su travi secondarie, travi principali e colonne.
14-11-22 (2 ore)

Flessione semplice retta. Richiami di Scienza delle costruzioni sulla flessione: posizione dell'asse neutro per materiale elastico lineare; relazione tra momento flettente e tensioni; tensioni massime; modulo di resistenza W elastico. Valutazione del momento resistente di prima plasticizzazione.
Comportamento di una sezione soggetta a flessione, dal campo elastico al campo plastico; esempio per sezione simmetrica e non simmetrica; diagramma delle tensioni e posizione dell'asse neutro per piena plasticizzazione. Valutazione del momento resistente di piena plasticizzazione. Influenza della classe di sezione; momento resistente e duttilità per le diverse classi. Applicazioni numeriche: verifica di sezioni a doppio T e sezioni ottenute saldando piatti

15-11-22 (2 ore) Verifica agli stati limite di esercizio (spostamenti) di elementi soggetti a flessione; applicazioni numeriche
Progetto di sezioni e aste inflesse; applicazioni numeriche
Progetto: applicazioni numeriche per il progetto delle travi secondarie
17-11-22 (2 ore) Flessione semplice retta: influenza delle imperfezioni; influenza di fori nell'ala. Cenno all'instabilità flesso-torsionale. Flessione deviata: Verifica con materiale a comportamento elastico lineare (stato limite ultimo per sezioni di classe 3)

Progetto: applicazioni numeriche per il progetto delle travi  principali

Formule di normativa per la verifica a tensoflessione per sezione a doppio T sollecitata nel piano di maggior resistenza. Verifica e progetto di sezioni: applicazioni numeriche

21-11-22 (2 ore) Flessione deviata:  dominio di resistenza (curva di interazione My-Mz) con modello lineare. Costruzioni di domini di resistenza con materiale a comportamento non lineare; formule di verifica allo stato limite ultimo per sezioni di classe 1 e 2.

Tensoflessione: Comportamento della sezione soggetta a tensoflessione oltre il limite elastico. Verifica a tensoflessione allo stato limite ultimo per una sezione generica: determinazione di x corrispondente a N; determinazione del corrispondente M resistente

22-11-22 (2 ore) Tenso-flessione: Costruzione del dominio di resistenza M-N allo stato limite ultimo: criterio generale; applicazione alla sezione rettangolare; applicazione alla sezione a doppio T sollecitata nel piano di maggior resistenza
24-11-22 (2 ore) Progetto: Dimensionamento delle colonne interne e perimetrali. Carichi verticali ed effetto del vento sulle colonne d'angolo.

 

28-11-22 (2 ore) Tenso-flessione: Sezione a doppio T sollecitata nel piano debole; sezione scatolare
Verifica a flessione composta deviata.
 
29-11-22 (2 ore) Presso-flessione: Influenza del momento flettente sulla resistenza all'instabilità; verifica con il metodo degli stati limite. Pressoflessione: Verifica di aste pressoinflesse soggette a momento costante: metodi A e B; verifica per asta vincolata nel piano di applicazione del momento; verifica per asta che si instabilizza fuori del piano di applicazione del momento.
 
01-12-22 (2 ore) Verifica di aste pressoinflesse: momento equivalente nel caso di diagramma di M lineare; momento equivalente nel metodo A e nel metodo B
Applicazioni numeriche
 
05-12-22 (2 ore) Taglio: Tensioni tangenziali dovute al taglio in campo elastico ed in campo plastico. Collasso per taglio; verifica alle tensioni ammissibili e allo stato limite ultimo
Determinazione dell'area a taglio; applicazioni numeriche
06-12-22 (2 ore) Influenza del taglio sulla resistenza a flessione.

Torsione: Problematiche generali; torsione per sezione circolare, per sezione rettangolare, per sezione chiusa
Torsione alla De Saint Venant e torsione alla Vlasov; torsione per congruenza e torsione per equilibrio. Esempio prova in itinere

08-12-22 lezione sospesa per festività
12-12-22 (2 ore) Collegamenti
Considerazioni generali sui collegamenti; collegamenti saldati e bullonati.
Unioni bullonate, caratteristiche dei bulloni, modalità di lavoro dei bulloni. Resistenza di bulloni a taglio. Resistenza a rifollamento. Progetto di collegamenti bullonati. Applicazioni numeriche
Progetto
: Collegamento controvento - piatto
13-12-22 lezione non tenuta
15-12-22 (2 ore) Progetto: Collegamento controvento - piatto in caso di profili a L. Collegamento Trave Principale -Secondaria. Colonna Trave.
Progetto: collegamento trave secondaria - trave principale;  collegamento trave principale - colonna.
19-12-22 (2 ore) Resistenza di bulloni a trazione. Resistenza a punzonamento. Esempi di collegamento
20-12-22 (2 ore) Unioni saldate. Esempi sul progetto di collegamenti saldati. Impostazioni delle tavole. Esempi di collegamenti

 

Programma Svolto e da Svolgere modulo B

Orario delle Lezioni

Lunedì ore 11:00 - 14:00 aula P5       
Mercoledì ore 08:00 - 11:00 aula P6

 

Testi consigliati

Come supporto principale si consiglia il volume:

A. Ghersi, Il cemento armato, Dario Flaccovio Editore 2010.

 

06-03-23 (3 ore) Il calcestruzzo e l'acciaio: Caratteristiche meccaniche e controlli di accettazione. Aderenza acciaio-calcestruzzo. Lunghezza di ancoraggio delle barre e sovrapposizione.
08-03-23 (3 ore) Classi di esposizione. Copriferro e Ricoprimento.
PROG: Edificio in cemento armato: fondazioni, pilastri, travi, solaio. Carpenteria. Impostazione della carpenteria.
13-03-23 (3 ore) Modelli di comportamento del materiale. Ipotesi di base. Comportamento al I stadio: omogeneizzazione della sezione.  Comportamento al II stadio: sezione reagente omogeneizzata. Comportamento al III stadio: impostazione generale della verifica.
15-03-23 (3 ore) PROG: Analisi dei carichi. Dimensionamento di massima di solai e travi. Valutazione dei carichi unitari. 
20-03-23 (3 ore) PROG: Coefficienti di continuità. Area di influenza e analisi dei carichi sui pilastri. Carico trasmesso a ciascun piano; sforzo normale.
22-03-23 (3 ore) Verifica di sezione in c.a. soggetta a sforzo normale centrato (I, II e III stadio). Progetto della sezione e dell'armatura. Indicazioni progettuali per elementi soggetti a sforzo normale centrato (distanza tra le barre, staffe).
27-03-23 (3 ore) Flessione semplice. Modello lineare: primo stadio; fessurazione; momento di fessurazione. Applicazioni numeriche.
PROG
: Dimensione del pilastro e sue armature
29-03-23 (3 ore) Flessione semplice: II stadio. Flessione semplice. II stadio: sezione rettangolare, a T; stato tensionale prima e dopo la fessurazione. Verifica sezione generica. Modello non lineare: impostazione generale.
03-04-23 (3 ore) Flessione semplice III stadio: Verifica di sezione rettangolare. Modelli approssimati. Sezione generica. Applicazioni numeriche.
 
05-04-23 (3 ore) Flessione semplice: Sezioni di forma generica. Duttilità delle sezioni in cemento armato. Progetto di sezione rettangolare a semplice armatura
PROG: particolari costruttivi e tavola dei pilastri
10-04-23 lezione non tenuta per festività
12-04-23 (3 ore) Progetto a Flessione semplice a doppia armatura. Indicazioni di normativa e consigli progettuali.  e doppia armatura. PROG: Solaio - Carichi e combinazione di carico. Risoluzione degli schemi
17-04-23 (3 ore) Flessione composta: Richiami di scienza delle costruzioni: Formule trinomie e monomie; nocciolo d'inerzia. Verifica al I stadio.
PROG
: Solaio: calcolo dell'area di armatura necessaria, scelta delle barre di armatura. Disposizione delle armature con barre dritte e barre sagomate
19-04-23 lezione non tenuta
24-04-23 settimana di sospensione dell'attività didattica
26-04-23 settimana di sospensione dell'attività didattica
03-05-23 (3 ore) Verifica a tenso-(presso-) flessione al II stadio per sezione a debole e forte eccentricità. Applicazioni numeriche
09-05-23 (3 ore) Verifica diretta a tenso (presso) flessione al III stadio: impostazione generale individuare se la sezione è parzializzata o tutta compressa. Flessione composta allo SLU: sezione rettangolare parzializzata o tutta compressa. Applicazioni numeriche
10-05-23 (3 ore) Flessione composta: Sezione di forma generica modelli approssimati. Domini M-N nel terzo stadio: costruzione rigorosa per sezioni rettangolari e generiche. PROG: Solaio - Momento resistente del calcestruzzo. Tavola del solaio.
15-05-23 (3 ore)  Domini MN: formule semplificate per sezione rettangolare. Applicazioni numeriche.
17-05-23 (3 ore) Flessione composta deviata nel terzo stadio.  Indicazioni progettuali e applicazioni numeriche
PROG
: Trave - Carichi sulle travi e predimensionamento
22-05-23 (3 ore) Taglio. Modelli di comportamento: Valutazione delle tau al I stadio e II stadio: formula di Jourawski; applicazioni; stato tensionale. Quadro fessurativo della trave soggetta a taglio. Verifica a taglio di elementi non armati a taglio (Modello a pettine).
PROG
: Travi. Combinazioni di carico; schemi limite.
24-05-23 (3 ore) Verifica di elementi armati a taglio: Modello con campi di tensione. Progetto delle staffe. Traslazione del diagramma dei momenti. PROG: Verifica a taglio in assenza di armature: applicazioni al solaio
29-05-23 (3 ore) Torsione: congruenza ed equilibrio, tensioni tangenziali. Modello con campi di tensione. Progetto di staffe e armatura di parete.
PROG
: Trave: Progetto armature flessionali e a taglio. Tavola della trave. Descrizione della tavola di carpenteria.
31-05-23 (2 ore) Verifica a taglio e torsione. Progetto di sezione ed armatura in trave soggetta a flessione, taglio e torsione. Applicazioni numeriche
Stati limite di esercizio

 

Avvisi

Revisioni: ..
   
Prova in itinere: ...