Special Structures
Strutture Speciali
Teachers: Stefano De Santis
The course provides students with theoretical knowledge and engineering skills to understand the behavior and to design structures with advanced technologies and innovative materials, such as:
- steel-concrete composite structures;
- prestressed concrete structures;
- precast structures;
- high performance concretes and special internal reinforcements for structures exposed to severe environmental aggression;
- structural retrofitting with FRP/FRCM composites;
- 3D-printed digital concrete.
At the end of the course, students will gain transversal skills to:
- design new structures and retrofit existing structures with advanced technologies and innovative materials;
- make choices based on construction/working phases;
- orient themselves in technical literature (building codes, guidelines, scientific papers).
Moreover, the course will foster the development of engineering sensitivity towards sustainability in constructions, regarding:
- for new structures: technologies and design solutions that optimize building processes and material consumption, and structural durability according to a life-cycle design approach:
- for existing structures: innovative strengthening materials for the retrofitting and conservation of the built heritage.
Programma del corso
Strutture miste acciaio-calcestruzzo
- Tipologie strutturali e valutazione della sicurezza di strutture miste acciaio-c.a.
- Analisi di sezioni inflesse (solai e travi)
- Sistemi di connessione
- Analisi strutturale e progetto di travi e colonne miste
Strutture in cemento armato precompresso
- Principi di funzionamento strutturale
- Tecnologia e materiali del c.a.p.
- Perdite istantanee e cadute lente
- Progetto e verifica di strutture in c.a.p.
Strutture prefabbricate
- Caratteristiche tipologiche e tecnologiche delle strutture prefabbricate
- Progetto, verifica e adeguamento di strutture prefabbricate in c.a.
Strutture in cemento armato ad elevata durabilità e con materiali speciali
- Cause e fenomenologie del degrado delle strutture in c.a.
- Metodi di indagine e diagnostica del degrado
- Calcestruzzi ad elevata durabilità e per strutture speciali
- Elementi in c.a. con armature in acciaio inox e in composito
Strutture in cemento armato rinforzate con materiali compositi
- Materiali e tecnologie dei rinforzi a matrice polimerica FRP e a matrice inorganica FRCM
- Rinforzo a flessione e a taglio di travi in c.a. con sistemi FRP e con sistemi FRCM
- Confinamento di pilastri e rinforzo di nodi trave-pilastro con sistemi FRP
Strutture in calcestruzzo digitale
Programma dettagliato del corso con riferimenti bibliografici e normativi
Programma definitivo – Programma di esame – A.A. 2023-2024
Modalità di esame
Per superare l’esame è necessario:
- Svolgere individualmente le esercitazioni e portarle all’esame orale
- Sostenere una prova orale nella quale saranno discussi gli argomenti di carattere teorico e progettuale affrontati durante il corso e a cui si fa esplicito riferimento nel programma dettagliato pubblicato sul sito web.
Note sui criteri di valutazione
Alla valutazione attribuita all’esame orale concorrono:
- la completezza e l’accuratezza delle esercitazioni svolte e la capacità dello studente di illustrarne nel dettaglio ogni aspetto
- le conoscenze e le competenze inerenti gli aspetti teorici e progettuali inclusi nel programma di esame.
A scopo indicativo, si riportano di seguito i criteri adottati per quest’ultima valutazione:
- voto orientativamente compreso nel range 18-22: lo studente dimostra una buona conoscenza delle nozioni fondamentali e una sufficiente capacità di risolvere problemi strutturali semplici e analoghi a quelli affrontati a lezione o nelle esercitazioni;
- voto orientativamente compreso nel range 23-27: lo studente dimostra una conoscenza dettagliata delle nozioni e una buona capacità di risolvere problemi strutturali di media complessità e simili, ma non necessariamente del tutto analoghi, a quelli affrontati a lezione o nelle esercitazioni;
- voto orientativamente compreso nel range 28-30L: lo studente dimostra una conoscenza dettagliata delle nozioni e una ottima capacità di risolvere problemi strutturali relativamente complessi e anche parzialmente variati rispetto a quelli affrontati a lezione o nelle esercitazioni.
Testi fondamentali di riferimento / Main books
- Coppola L, Buoso A. Il restauro dell’architettura moderna in cemento armato. Hoepli, 2015.
- Giannini R. Teoria e Tecnica delle Costruzioni Civili. CittàStudi, 2011.
- Di Niro G. Edifici prefabbricati. Maggioli, 2014.
- Nigro E, Bilotta A. Progettazione di strutture composte acciaio-calcestruzzo. Dario Flaccovio, 2011.
Normative fondamentali di riferimento / Main codes and guidelines
- Norme tecniche per le costruzioni (NTC), D MIT 17/01/2018
- Circolare applicativa delle NTC, Circ MIT 21/01/2019 n.7
- Eurocode 2: Design of concrete structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings + Italian Annex
- Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings
- CNR-DT 203 2006. Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Strutture di Calcestruzzo Armato con Barre di Materiale Composito Fibrorinforzato
- CNR-DT 200 R1/2013. Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati Materiali, strutture di c.a. e di c.a.p., strutture murarie
- UNI 11104:2016. Calcestruzzo – Specificazione, prestazione, produzione e conformità – Specificazioni complementari per l’applicazione della EN 206.
- CNR-DT 215 2018. Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati a Matrice Inorganica.
- CNR 10025/98. Istruzioni per il progetto, l’esecuzione ed il controllo delle strutture prefabbricate in calcestruzzo.
- RELUIS-DPC 2005-2008. Strutture prefabbricate: catalogo delle tipologie esistenti. 2008.
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Articoli scientifici / Papers
- Pedeferri P. L’impiego dell’acciaio inossidabile nelle strutture in calcestruzzo armato. Atti Seminario CIAS L’evoluzione nella sperimentazione per le costruzioni. Bolzano, Italia, 2004.
- Buoso A, Coppola L. Il copriferro per le strutture in c.a. alla luce delle norme tecniche per le costruzioni (D.M. 14.01.2008). L’Edilizia Building and Construction for Engineers 2008;155.
- Valluzzi MR et al. Round robin test for composite to brick shear bond characterization. Materials and Structures 2012;45:1761-1791.
- Sneed L., Verre S., Carloni C., Ombres L. Flexural behavior of RC beams strengthened with steel-FRCM composite. Engineering Structures 2016;127:686-699
- Buswell RA, Leal de Silva WR, Jones SZ, Dirrenbergerde J. 3D printing using concrete extrusion: A roadmap for research. Cement and Concrete Research 2018;112:37-49
- Asprone D, Auricchio F, Menna C, Mercuri V. 3D printing of reinforced concrete elements: Technology and design approach. Construction and Building Materials 2018a;165:218-231
- Asprone D, Menna C, Bos FP, Salet TAM, Mata-Falcòn J. Rethinking reinforcement for digital fabrication with concrete. Cement and Concrete Research 2018b;112:111-121.
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Testi di approfondimento / Other books
- AICAP. Dettagli Costruttivi di Strutture in Calcestruzzo Armato, 2011
- AICAP. Costruzioni in Calcestruzzo, Costruzioni composte acciaio-calcestruzzo, Commentario alle Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 14/1/2008, 2011.
- Bertolini L. Materiali da costruzione, Volume Secondo. Degrado, prevenzione, diagnosi, restauro. CittàStudi, 2012 (2a Ed.).
- Cestelli Guidi C. Cemento Armato Precompresso. Teoria, Esperienze, Realizzazioni. Hoepli, 2013 (7a Ed).
- Cosenza E, Manfredi G, Pecce M. Strutture in Cemento Armato. Basi della progettazione. Hoepli, 2015.
- Felitti M., Mecca L.R. Il degrado delle strutture in calcestruzzo armato. Maggioli, 2018.
- Marini G. Strutture prefabbricate in cemento armato. Maggioli, 2019.
- Mordà N. Strutture prefabbricate. Comportamento e adeguamento sismico. Maggioli, 2014.
- Pedeferri P., Bertolini L. La durabilità del calcestruzzo armato. McGraw-Hill, 2000.
- Pisani M.A., Cattaneo S., D’Antino T. Consolidamento delle Strutture. Hoepli Editore, 2012 (3a Ed.).
- Radogna E.F. Tecnica delle Costruzioni, Volume Secondo. Zanichelli, 1998.
- Walther R., Miehlbradt M. Progettare in calcestruzzo armato. Hoepli, 1994.
Altre norme e linee guida / Other codes and guidelines
- Linea Guida per la identificazione, la qualificazione ed il controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati a matrice polimerica (FRP) da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti. STC 2019.
- Linea Guida per la identificazione, la qualificazione ed il controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati a matrice inorganica (FRCM) da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti. STC 2018.
- UNI EN 10080:2005. Acciaio d’armatura per calcestruzzo – Acciaio d’armatura saldabile – Generalità
- UNI EN 197-1:2011. Cemento – Parte 1: Composizione, specificazioni e criteri di conformità per cementi comuni
- RELUIS-DPC 2005-2008. Schedario collegamenti in strutture prefabbricate. 2007.
- RELUIS-DPC 2010-2013. Linee di indirizzo per interventi locali e globali su edifici industriali monopiano non progettati con criteri antisismici 2012.
Presentazioni
Introduzione
Strutture Miste Acciaio-Calcestruzzo [MIS]
- MIS.1 – Tipologie strutturali e valutazione della sicurezza
- MIS.2-3 – Analisi di sezioni inflesse
- MIS.4 – Sistemi di connessione
- MIS.5 – Analisi strutturali di travi miste
- MIS.6 – Analisi strutturali di colonne miste
Strutture in Cemento Armato Precompresso [CAP]
- CAP.1 – Principi di funzionamento strutturale
- CAP.2 – Tecnologia del cemento armato precompresso | Video Travi Pre-tese | Video Travi Post-tese
- CAP.3 – I materiali per il cemento armato precompresso
- CAP.4 – Perdite istantanee e cadute lente
- CAP.5 – Verifiche delle strutture in cemento armato precompresso
- CAP.6 – Progetto di strutture in cemento armato precompresso (1)
- CAP.7 – Progetto di strutture in cemento armato precompresso (2)
Strutture Prefabbricate [PRE]
Strutture con materiali Speciali e ad Elevata Durabilità [SED]
- SED.1 – Cause e fenomenologie del degrado
- SED.2 – Metodi di indagine e diagnostica
- SED.3 – Calcestruzzi ad elevata durabilità e per strutture speciali
- SED.4 – Elementi in c.a. con armature in acciaio inox e in composito
Strutture in cemento armato rinforzate con materiali compositi [COM]
- COM.1 – Materiali e tecnologie dei rinforzi a matrice polimerica (FRP) | Video installazione CFRP
- COM.2 – Rinforzo a flessione di travi in c.a. con sistemi FRP
- COM.3 – Rinforzo a taglio di travi in c.a. con sistemi FRP
- COM.4 – Confinamento di pilastri e rinforzo di nodi trave-pilastro con sistemi FRP
- COM.5 – Materiali e tecnologie dei rinforzi a matrice inorganica (FRCM)
- COM.6 – Rinforzo a flessione e a taglio di travi in c.a. con sistemi FRCM
Esercitazioni
Sagomari e schede tecniche
- Sagomario profili metallici
- Schede tecniche trefoli per c.a.p.
- Schede tecniche elementi prefabbricati
- Schede tecniche e url barre FRP
- Schede tecniche rinforzi FRP
- Schede tecniche rinforzi FRCM
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Software PROFILI e VCASLU
I software PROFILI e VCASLU e le istruzioni per installarli sono disponibili a questa pagina web.
L’installazione prevede i seguenti passi successivi:
- Passo 1 – Pacchetto Comune: decomprimere la cartella compressa pacchettocomune.zip (ma non decomprimere i file .CAB in essa contenuti), eseguire il file setup.exe
- Passo 2 – PROFILI: decomprimere la cartella compressa profili.zip (ma non decomprimere i file .CAB in essa contenuti), eseguire il file setup.exe
- Passo 3 – VCASLU: decomprimere la cartella compressa vcaslu.zip (ma non decomprimere i file .CAB in essa contenuti), eseguire il file setup.exe