Corso di laurea: Ingegneria Civile Strutturale e Geotecnica Programmazione per l'A.A. 2021/2022

1. TEORIE DELLA SPINTA DELLE TERRE La spinta delle terre. Teoria di Rankine classica egeneralizzata. Teoria di Coulomb. Spinta per effetto del peso proprio del terreno. Spinta per effetto dei sovraccarichi applicati. Spinta in presenza di pressioni interstiziali. Spinta in condizioni sismiche. Suddividere il programma in argomenti, quanto più possibili coerenti con la sequenza dello svolgimento delle lezioni, indicandoeventualmente, nella colonna di destra, i riferimenti di studio sia per le partiteoriche che per gli esercizi 2. TIPOLOGIE DELLE OPERE DI SOSTEGNO Muri di sostegno a gravità, Gabbionate, Muri in c.a. Muri a contrafforti. Opere in terra armata e Opere in terra rinforzata. Dimensionamento dei rinforzi e verifiche della stabilità interna. Paratie: a mensola, a supporto libero, a supporto fisso. Verifica in presenza di pressioni neutre e sotto condizioni di carico sismico. Dimensionamento e verifica degli ancoraggi. 3. STABILITA’ DEI PENDII E DEI FRONTI DI SCAVO Metodi di analisi all’equilibrio limite. Meccanismidi rottura traslazionali: pendii di altezza finita, endio indefinito. Meccanismi di rottura rotazionali; meccanismi di rottura con superfici di scorrimento di forma qualunque. Metodi dei conci: Metodo di Fellenius, di Bishop, di Janbu, di Bell. Verifica di stabilità dei pendii in campo tridimensionale. Rottura progressiva nei pendii. 4. LE FRANE: TIPOLOGIE E INTERVENTI DI STABILIZZAZIONE Caratteri cinematici delle frane. Indagini sul corpo di frana: Sondaggi geognostici, piezometri, inclinometri. Cause delle frane. Interventi di Stabilizzazione dei Pendii: Trincee e pozzi drenanti, Risagomture del profilo del pendio, palificazioni.

1. Lancellotta – Geotecnica. Ed. Zanichelli
2. Bowles – Foundations analysis and design, Mc. Graw Hill.
3. Airò Farulla, Camillo. Analisi di Stabilità dei Pendii. Hevelius (Napoli).

Cenni di programmazione in Matlab. Sistemi di numerazione. Sistemi lineari. Zeri di

equazioni non lineari. Metodi di interpolazione e di approssimazione. Formule di quadratura. Derivazione

numerica. Metodi numerici per equazioni differenziali ordinarie. Introduzione alle equazioni alle derivate

parziali. Elementi di calcolo delle probabilità e statistica.

1) V. Romano, Metodi matematici per i corsi di ingegneria, CittàStudi edizioni

Metodi di verifica strutturale. Tensioni ammissibili e stati limite.
Introduzione alle strutture in carpenteria metalliche: materiale, imperfezioni, normativa.
Resistenza degli elementi strutturali: Instabilità locale e classificazione delle sezioni. Aste sollecitate a sforzo normale. Aste inflesse. Aste presso inflesse. Resistenza dell’anima alle forze trasversali. Resistenza delle sezioni a parete sottile. Membrature composte.
Stabilità degli elementi strutturali: Tipologie di instabilità: Instabilità piana, Instabilità flesso torsionale, Instabilità torsionale.
Progetto di collegamenti in acciaio.
Collegamenti bullonati, con bulloni che lavorano a trazione, a taglio, collegamenti ad attrito. Collegamenti saldati.

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

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. Dario Flaccovio Editore, Palermo, 2013.

Enzo Cartapati, Daniel Raccah. Strutture in acciaio di edifici controventati. Editore Ulrico Hoepli, Milano, 2017.

I materiali che costituiscono il cemento armato: calcestruzzo e acciaio. Modelli di comportamento per calcestruzzo e armature in acciaio. Verifiche allo stato limite ultimo di aste in c.a.: trazione, compressione, flessione semplice e composta, taglio e torsione. Verifiche allo stato limite di esercizio di strutture in c.a.: tensioni in esercizio, fessurazione, deformazioni.

Aurelio Ghersi. Il Cemento Armato. Dario Flaccovio Editore, Palermo, 2010

Elementi di elettrotecnica

Il modello circuitale. Leggi di Kirchhoff. Elementi circuitali ideali ad una e due porte. Resistori. Generatori indipendenti. Capacitori. Induttori. Interruttore. Trasformatore ideale. Potenza ed energia. Conservazione della potenza. Circuiti semplici: collegamenti serie e parallelo, partitori di tensione e di corrente. Concetto di equivalenza: circuiti equivalenti di Thevenin e Norton, trasformazioni di rete. Circuiti RC, RL ed RLC serie e parallelo. Concetto di stato. Frequenze naturali. Risposta con ingresso zero, stato zero e risposta completa.
Analisi in regime sinusoidale:Valore efficace. Fasori. Espressione fasoriale delle leggi di Kirchhoff e delle equazioni di lato. Impedenza ed ammettenza. Soluzione di semplici reti in regime sinusoidale. Potenze in regime sinusoidale. Conservazione della potenza. Applicazioni: rifasamento, massimo trasferimento di potenza, circuiti risonanti. Sistemi trifase principali configurazioni e metodi di analisi. Formula di Millman. Potenza nei sistemi trifase.

Sicurezza elettrica ed impianti

Il rischio elettrico: principali effetti della corrente elettrica sull'organismo umano. I componenti di un impianto elettrico: apparecchiature di interruzione e misura, protezioni, impianti di messa a terra, dispersore, interruttore differenziale. Cenni alle normative nel settore elettrico. sicurezza elettrica nei cantieri.

Zero energy buildings

Cenni sul sistema elettrico di produzione, trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica. Produzione distribuita di energia da fonti rinnovabili, impianti fotovoltaici. Smart grids. Progettazione di zero energy buildings: problematiche di produzione locale, accumulo e gestione dell'energia per edifici connessi in rete e stand-alone.

1. R.Perfetti, Circuiti Elettrici, Zanichelli.

2. J.A. Edminister, Circuiti Elettrici, coll. Schaum's, McGraw-Hill.

1. PROPRIETÀ MECCANICHE DELLA MURATURA - Il materiale muratura - Comportamento a rottura per stati uniassiali e biassiali - Prove sperimentali sulla muratura - Modelli costitutivi per materiali inelatici e domini di ammissibilità degli sforzi - Criteri di resistenza a uno, due, tre e quattro parametri - Modellazione del comportamento della muratura. Il modello di materiale non reagente a trazione.

2. COMPORTAMENTO MECCANICO DELLE MURATURE STORICHE - Valutazione della sicurezza - Qualità muraria - La regola dell’arte - I quadri fessurativi - Comportamento per azioni verticali e orizzontali, nel piano e fuori piano - Comportamento della cellula muraria - Comportamento dell’aggregato.

3. NORME TECNICHE SULLE MURATURE - L’evoluzione delle normative italiane e le norme attuali - La normativa sismica italiana NTC2018 - La normativa europea (Eurocodice 6).

4. LA RISPOSTA STRUTTURALE DEGLI EDIFICI IN MURATURA - Introduzione - Comportamento globale e locale - Comportamento nel piano delle pareti murarie - Meccanismi di collasso per pressoflessione e taglio - Meccanismi di collasso per scorrimento, fessurazione diagonale, ribaltamento - Comportamento fuori pianodelle pareti murarie - Collasso per pressoflessione in piccola eccentricità - Collasso per pressoflessione in grande eccentricità - Determinazione del carico critico - Curve di stabilità

5. ANALISI LIMITE - Condizioni di collasso plastico, unicità della soluzione, analisi elastoplastica evolutiva - Teoremi fondamentali del calcolo a rottura: Teorema statico e Teorema cinematico - Il principio dei lavori virtuali applicato a sistemi rigido plastici - Approccio statico e cinematico alla determinazione del moltiplicatore dei carichi a collasso. Determinazione del moltiplicatore dei carichi di collasso in sistemi intelaiati di travi.

6. MODELLAZIONE E CALCOLO DI COSTRUZIONI IN MURATURE - Introduzione ai metodi di analisi: elementi finiti e analisi limite - Il sistema resistente e le forze agenti - Il calcolo - La verifica - Modellazione agli elementi finiti delle strutture in muratura - Il metodo dei cinematismi di collasso - Metodi semplificati - Considerazioni sulla applicabilità dei metodi alle varie tipologie di costruzioni in muratura e confronti

7. GLI ARCHI - Richiami sui sistemi di forze - La funicolare dei carichi. Analogia fune-arco. - Le strutture resistenti per forma. - L’influenza della forma e delle condizioni di vincolo - Cenni sulle teorie statiche degli archi - Verifica di stabilità degli archi tramite la curva delle pressioni - Il metodo di Mery - Il criterio di sicurezza di Heyman - Cenni sull'estensione nello spazio del principio di funicolarità dei carichi - Le volte e le cupole in muratura

APPROFONDIMENTO I: I DISSESTI STRUTTURALI - Dissesti del piano di fondazione - Dissesti per rotazione - Dissesti per schiacciamento - Dissesti per effetto del sisma - Dissesti per degrado dei materiali.

APPROFONDIMENTO II: RECUPERO STRUTTURALE - Interventi in elevazione - Interventi in fondazione - Coperture - Sistemi di rinforzo tradizionali ed innovativi - Sistemi di rinforzo con materiali fibro-rinforzati.

Testo di riferimento:

Michele Vinci, Metodi di calcolo e tecniche di consolidamento per edifici in muratura - Flaccovio Editore, III Ed., 2019.

Letture consigliate:

1. Manuale delle Murature Storiche I, II – Collana Centro Studi Sisto Mastrodicasa, DEI, 2011.

2. Luciano Boscotrecase, Francesco Piccareta, Edifici in muratura in zona sismica ( Nuove Costruzioni – Consolidamento dell’esistente), Dario Flaccovio Editore, 2006

3. Renato S. Olivito, Statica e stabilità delle Costruzioni Murarie, Pitagora Editrice, Bologna, 2003.

4. Pietro Lenza e Aurelio Ghersi, Edifici in muratura, Dario Flaccovio Editore, 2011.

5. Mario Como, Statica delle costruzioni storiche in muratura, Aracne editrice 2013 / Mario Como, Statics of Historic Masonry Constructions, Springer, 2012.

6. Giulio Pizzetti, Anna Maria Zorgno Trisciuoglio, Principi Statici e Forme Strutturali, UTET, 1980.

7. Antonino Giuffrè, La meccanica dell’architettura. La statica, Roma, NIS, 1986

8. Antonino Giuffrè. Letture sulla meccanica delle murature storiche. Ed. Kappa, Roma,1991

9. Jacques Heyman, The masonry arch, Chichester, Ellis Horwood Series in Engineering Science, 1982

10. Jacques Heyman, The stone skeleton: structural engineering of masonry architecture, Cambridge, Cambridge University Press, 1995

11. Erasmo Viola, Teoria delle Strutture, Pitagora Editrice Bologna, 2010

12. C. Massonet, M. Save. Calcolo plastico a rottura delle costruzioni, Maggioli, 2008.

13. Leone Corradi Dell'Acqua. Meccanica delle strutture vol. 3. La valutazione della capacità portante. McGraw-Hill


Normativa tecnica di riferimento
1. NTC 2018 - Norme Tecniche per le Costruzioni
2. Eurocodice 6

1. INTRODUZIONE

Caratteristiche generali dei terreni. Relazioni tra le fasi. Il Principio degli sforzi efficaci. Dal discreto al continuo. Rigidezza e resistenza. I tensori di sforzo e deformazione: definizioni (tensoriali e matriciali) e notazioni. Introduzione alla modellazione del comportamento delle terre: modelli empirici, modelli teorici, modelli numerici, modelli fisici.



2. MECCANICA DELLE TERRE

Le equazioni di campo.Equazioni di equilibrio. Equazioni di congruenza. Il legame costitutivo (la funzione di plasticizzazione, la legge di incrudimento, la legge di flusso). L’equazione di continuità e la legge di Darcy. Casi particolari: terreno secco; terreno saturo con falda in quiete; terreno saturo con acqua in movimento - regime stazionario (filtrazione); terreno saturo con acqua in movimento – regime transitorio (consolidazione tridimensionale per terreni a comportamento non-lineare; casi semplificati: Teoria di Biot, Teoria di Terzaghi-Rendulic, Effetto Mandel-Cryer).

Prove di laboratorio in campo statico:Percorso tensionale e condizioni di rottura. Comportamento dei terreni a grana grossa in condizioni drenate e non drenate (Linee di instabilità; liquefazione statica, dilatanza; bande di taglio). Comportamento dei terreni a grana fine in condizioni drenate e non drenate (Teoria dello stato critico). Determinazione dei principali parametri del terreno da prove di laboratorio in campo statico.

Il legame costitutivo: Comportamento del terreno in campo statico: l'evidenza sperimentale. Il modello elastico (anisotropia, nonlinearità, eterogeneità). I modelli con modulo variabile. I criteri di rottura (Tresca, Von Mises, Mohr-Coulomb, Drucker-Prager, Lade, Matsuoka-Nakai, ecc…). La plasticità. Il modello rigido-perfettamente plastico. I modelli elastici-perfettamente plastici. I modelli elastico-plastici con incrudimento (I modelli con “cappello”, La teoria dello stato critico ed il modello Cam-Clay, i modelli derivati dal modello Cam-Clay). La dilatanza e le leggi di flusso non associate. I modelli viscosi. Scelta dei parametri del terreno.



3. DINAMICA DELLE TERRE

Il moto sismico dei terreni:Introduzione. Richiami di Sismologia. Il moto sismico: intensità e magnitudo. Pericolosità sismica: leggi di attenuazione; analisi deterministica e probabilistica. Parametri sismici. Azione sismica di riferimento o terremoto di progetto. Equazioni del moto: passaggio dal campo statico al campo dinamico. Propagazione delle onde sismiche: onde di volume; onde di superficie; smorzamento isteretico e radiativo. Risposta sismica locale. Liquefazione dinamica. La Dinamica delle Terre e le NTC, 2008.

Prove di laboratorio in campo dinamico: Determinazione dei parametri "dinamici" del terreno. Mobilità ciclica. Valutazione della nonlinearità del terreno secondo le indicazioni della Normativa Tecnica, NTC2018.Soglia elastica e soglia volumetrica.

Il legame costitutivo in campo dinamico: Comportamento del terreno in campo dinamico: l'evidenza sperimentale. La modellazione nel caso di carichi non-monotonici: modelli elastico-lineari. Modelli elastico - non lineari. Modelli ipoplastici. Modelli con incrudimento isotropo e cinematico.

Liquefazione dinamica dei terreni: il fenomeno, le cause, i rimedi.

A. Burghignoli (2018). "Meccanica delle Terre". Hevelius Edizioni, Benevento.
T. Crespellani, J. Facciorusso (2010). "Dinamica dei terreni". Dario Flaccovio Editore.
S.J. Kramer (1996). “Geotechnical Earthquake Enginnering”. Prentice Hall, New Jersey, USA.5.
G. Lanzo, F. Silvestri (1999). "Risposta sismica locale". Hevelius, Italy.
R. Nova (2002). “Fondamenti di meccanica delle terre”. McGraw-Hill, Milano, Italy.
D. Muir Wood (2004). “Geotechnical modelling”. E & FN Spon.

Lezioni teoriche:


Analisi storica dei ponti
​Tiipologie dei ponti: ponti a travata, ponti a telaio, ponti ad arco, ponti strallati e sospesi
Parti costituenti di un ponte e relativi particolari costruttivi: impalcato, pile, spalle, apparecchi d’appoggio, giunti di carreggiata, cavi e relativi ancoraggi, rampe d’accesso e sistemi di smaltimento delle acque
Scelta tipologica del ponte, dei materiali e delle luci
Normative relative alla progettazione e costruzione di ponti
Carichi sui ponti
Ponti ad impalcato a struttura mista acciaio-calcestruzzo
Teoria delle linee di influenza e delle superfici di influenza
Torsione uniforme e non uniforme, equazione fondamentale della torsione, ripartizione della torsione
Instabilità locale nelle travi in acciaio
Apparecchi di appoggio
Cenni sulla progettazione delle fondazioni, delle pile e delle spalle
Cenni di tecniche di protezione sismica
Tecniche costruttive e organizzative per la realizzazione di un ponte
Tecniche di valutazione dello stato di degrado dei ponti esistenti


Lezioni pratiche:


Progetto di un ponte ad inpalcato misto acciaio-calcestruzzo
(soletta in c.a., trave in acciaio, traversi, connessioni trave-soletta e trave-trave, apparecchi di appoggio, pile)

Ioannis Vayas, Aristidis Iliopoulos. Design of composite steel concrete braidges to Eurocodes. CRC Press, Taylor and Francis Group. ISBN: 978-1-4665-5744-4
Raithel Aldo. Costruzioni di Ponti. Liguori Editore-Napoli 1970
Raithel Aldo. Ponti a travata - volume primo Liguori Editore-Napoli 1978
Petrangeli Mario Paolo. Progettazione e Costruzione di Ponti - Masson
Priestley M. J. N., Seible F., Calvi G. M. Seismic Design and Retrofit of Bridges; John Wiley & Sons; 1996. ISBN: 978-0-471-57998-4
Normative Tecniche in vigore (norme italiane ed Eurocodici)

Legislazione strutturale.

Edifici antisismici a struttura intelaiata in c.a.Sistemi strutturali: Classificazione delle tipologie strutturali. Impostazione della carpenteria. Previsione di azioni e caratteristiche di sollecitazione negli elementi strutturali. Dimensionamento degli elementi strutturali. Modellazione della struttura. Schemi di carico base e combinazione degli schemi di carico. Analisi dei risultati. Progetto delle armature negli elementi strutturali, nel rispetto dei principi del capacity design.

Aspetti particolari: influenza degli elementi strutturali sul comportamento della struttura.

Edifici antisismici con pareti in c.a.Edifici in cui l’azione sismica è affidata sostanzialmente a pareti in c.a. Problemi specifici di comportamento, modellazione e calcolo.

Strutture in acciaio in zona sismica.Sistemi strutturali: Classificazione dei telai: Telai a nodi rigidi, telai pendolari controventati. Travi reticolari di controvento: di falda e di parete.

Tipologie strutturali antisismiche in carpenteria metallica e fattori di struttura. Criterio di gerarchia delle resistenze.

Strutture a telaio MRF: studio delle sollecitazioni, criteri di dimensionamento, applicazione del criterio di gerarchia delle resistenze, progettazione degli elementi e dei collegamenti.

Strutture a controventi concentrici CBF ed eccentrici EBF: studio delle sollecitazioni, criteri di dimensionamento, applicazione del criterio di gerarchia delle resistenze, progettazione degli elementi e dei collegamenti.



Strutture isolate sismicamente e sistemi di dissipazione per la progettazione in zona sismica

Aurelio Ghersi, Pietro Lenza. Edifici antisismici in cemento armato. Dario Flaccovio Editore, Palermo, 2009.
Aurelio Ghersi, Edoardo M. Marino, Francesca Barbagallo. Verifica e progetto di aste in acciaio. Dario Flaccovio Editore, Palermo, 2014.
Giulio Ballio, Claudio Bernuzzi. Progettare strutture in acciaio. Hoepli, 2004.
Nunzio Scibilia. Progetto di strutture in acciaio. Dario Flaccovio Editore, Palermo, 2010.
Dora Foti, Michele Mongelli. Isolatori sismici per edifici esistenti e di nuova costruzione. Dario Flaccovio Editore, Palermo.