Ingegneria Civile

Il corso tratterà i seguenti argomenti principali: • Panoramica sulle più comuni e significative carenze strutturali e relativi comportamenti sismici di edifici esistenti in calcestruzzo armato. Si faranno riferimenti a prove sperimentali, studi analitici / numerici e alle recenti lezioni apprese dalle ispezioni e dalle indagini condotte dopo il terremoto. • Discussione sulle principali caratteristiche ed approcci adottati nelle procedure di valutazione della vulnerabilità sismica, con riferimento alla letteratura nazionale e internazionale esistente. • Fondamenti di tecniche di modellazione analitica e numerica per rappresentare la risposta sismica di edifici in calcestruzzo armato esistenti ed in configurazione pre-danno (as-built) • Introduzione alle strategie di rinforzo sismico con approccio prestazionale e a soluzioni / tecniche alternative di intervento. • Fattibilità ed efficienza dell'adozione e / o combinazione di diverse soluzioni quali FRP (Fiber Reinforced Polymers), diagonali metalliche a basso costo ed invasività (haunch), setti/pareti con post-tensione dissipativa e tecniche di indebolimento selettivo. Le lezioni frontali copriranno i seguenti argomenti, suddivisi in due blocchi principali: Valutazione della vulnerabilità sismica e Strategie/Tecniche di Rinforzo BLOCCO 1 - VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITA’ STRUTTURALE / SISMICA Introduzione alla valutazione della vulnerabilità strutturale / sismica di edifici in calcestruzzo armato (c.a.) Situazione corrente, definizione del problema. Principali carenze strutturali degli edifici esistenti in calcestruzzo armato. Prestazioni sismiche degli edifici esistenti: comportamento osservato nei terremoti passati, lezioni apprese dalla sequenza del terremoto di Canterbury; studi e prove sperimentali / numerici. Metodologie e procedure di valutazione sismica secondo diversi codici. Principi e approcci generali. Obiettivi prestazionali e criteri di conformità. Esercitazione/Progetto Introduzione al progetto del corso. Casi studio. La valutazione speditiva della vulnerabilità basandosi su disegni strutturali deve essere effettuata indipendentemente come parte di un progetto con una valutazione di sicurezza/vulnerabilità più dettagliata. Valutazione della risposta e dei meccanismi locali e globali - Modellazione non lineare Meccanismi globali vs. locali. Valutazione della gerarchia di resistenze e sequenza di eventi in sottosistemi e sistemi strutturali esistenti e pre-danno (as-built). Vulnerabilità e comportamento di elementi e connessioni, e.g. pilastri, travi, nodi trave-colonna, setti/pareti, compatibilita’ di deformazioni tra sistema sismo-resistente e diaframma Interazione di sistemi a telaio nudo con tamponature in muratura o calcestruzzo "non strutturali". Tecniche di modellazione semplificate basate su (macro)modelli a plasticità concentrata. Analisi numeriche sulla risposta dei telai pre-1970 con e senza tamponature. Esercitazione/Progetto - Momento-curvatura di elementi strutturali. Flessione, taglio, interazione flessione- taglio e curve di degrado. Gerarchia delle resistenze (capacity design) e sequenza di eventi per un sotttostitema nodo trave-colonna. Modellazione numerica di pilastri, nodi trave colonna e sistemi a telaio con approccio a plasticità concentrata. BLOCCO 2 - STRATEGIE E TECNICHE DI RINFORZO Introduzione alle strategie di retrofit sismico –Materiali Polimerici fibrorinforzati FRP (Fiber Reinforced Polymers) Panoramica su varie strategie e tecniche di rinforzo. Approccio prestazionale (Performance Based Design) e Metodo di Progettazione agli Spostamenti (Displacement-Based Design). Introduzione ai polimeri rinforzati con fibre, FRP. Progettazione e applicazioni. Incremento di capacità flessionale, a taglio e confinamento. Rinforzo sismico di nodi trave-pilastro con FRP. Esercitazione/Progetto. Esempio di progettazione e applicazione del rinforzo in FRP di un elemento strutturale per flessione, taglio e confinamento e di un sottogruppo di giunti trave-colonna per migliorare la sequenza di eventi. Soluzioni di Retrofit basate su setti/pareti esterne, haunch diagonale o indebolimento selettivo Tecnica di rinforzo con mini-controvento diagonale metallico. Concetto, progettazione e validazione sperimentale. Approccio agli spostamenti per il rinforzo di telai con setti post-tesi con rocking disipativo Principi ed esempi di strategie e tecniche di indebolimento selettivo Esercitazione/Progetto. Modellazione numerica a plasticità concentrata (e.g. SAP2000, Ruaumoko) per la valutazione della efficacia della tecnica di rinforzo tramite haunch

Si richiedono conoscenze e competenze di base di Tecnica delle Costruzioni e Ingegneria (Progettazione) Sismica, per la valutazione analitica delle capacità (forza/momento vs. curvatura/rotazione) di elementi strutturali.

Le dispense delle lezioni verranno fornite in .pdf. Durante il corso verranno inoltre forniti in forma elettronica, tramite cartella condivisa di DropBox, Google Drive o simili) articoli, pubblicazioni, linee guida ed in generale materiale di lettura consigliati. Di seguito a titolo indicativo ed non esaustivo si indicano alcune letture suggerite relative ad alcune linee guida/testi nazionali ed internazionali di rilievo che trattano la valutazione della vulnerabilità e le tecniche di intervento di rinforzo. ASCE 41-13, Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings, American Society of Civil Engineers and Structural Engineering Institute (ASCE and SEI), Reston, Virginia, USA. EN 1998-3, Eurocode 8: Design of Structures for Earthquake Resistance, in Part 3: Assessment and Retrofitting of Buildings, European Committee for Standardization (CEN), Updated in 2005 FEMA 273, 1997, Guidelines to the Seismic Rehabilitation of Existing Buildings, Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C FEMA 274, 1997, NEHRP Commentary on the Guidelines for the Seismic Rehabilitation of Buildings, Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C fib, 2003, Seismic Assessment and Retrofit of Reinforced Concrete Buildings: State-of-the-art report. Bulletin 24, fib Task Group 7.1, International Federation for Structural Concrete (fib), Lausanne, Switzerland. NTC 2008, Norme tecniche per le costruzioni, (Code Standard for Constructions), In Italian, Ministry of onfrastructures and Transport, MIT, Rome NZSEE 2017, The Seismic Assessment of Existing Buildings (the Guidelines), New Zealand Society of Earthquake Engineering, Wellington, Version October 2016, http://www.eq-assess.org.nz/

Il corso comprenderà lezioni frontali ed un progetto di gruppo. Il calendario delle lezioni complessive sarà strutturato attorno ai due blocchi sopra citati con una settimana di studio dedicato interamente al progetto ed un workshop sulla modellazione organizzato a circa metà semestre. Come parte dei requisiti di apprendimento e valutazione, agli studenti, individualmente o in gruppi di due, verrà assegnato un progetto (assessment e retrofit) di un caso studio. L’obiettivo e le attività del progetto riguarderanno l’implementazione di una procedura analitica di valutazione della vulnerabilità sismica (sia semplificata che dettagliata), la modellazione analitica e numerica della risposta strutturale/sismica, la progettazione concettuale/preliminare di varie soluzioni di rinforzo strutturale/sismico e la valutazione delle prestazioni attese per un edificio caso-studio. Maggiori dettagli sulla tipologia costruttiva del caso di studio, il tipo di analisi da effettuare, il livello di progettazione, valutazione ed eventualmente retrofit da portare a compimento saranno discussi e concordati con ciascun gruppo. I risultati principali saranno presentati attraverso una relazione scritta, divisa in due parti, 1) valutazione della vulnerabilità e 2) Soluzioni di Retrofit, nonché attraverso una presentazione orale del progetto stesso. Saranno disponibili (facoltative) opzioni per prove di esame di medio termine ("Esoneri"), previa discussione ed accordo con il Professore incaricato. Verranno effettuate revisioni periodiche per assistere i gruppi durante lo sviluppo del loro progetto. Le scadenze (indicative od obbligatorie) per ogni task del progetto saranno fornite all'inizio del corso ed aggiornate in accordo con la classe per assecondare il ritmo di lavoro e le esigenze specifiche degli studenti (principalmente dovute alla diversa preparazione teorica su alcuni argomenti).

Progetto: Come parte del corso verrà assegnato un progetto relativo ad edificio caso studio. Le attivita' dl progetto riguarderanno la valutazione di vulnerabilta' strutturale sismica semplificata (Livello 0-1) o dettagliata (livello 2-3), la modellazione analitica e numerica della risposta strutturale/sismica, la progettazione concettuale e la valutazione delle prestazioni di strategie e soluzioni di retrofit alternative per il caso di studio in oggetto. Durante le revisioni del progetto si discuteranno i dettagli e le vulnerablita' critiche dell'edificio caso di studio, il tipo di analisi da condurre, la strategia e gli obiettivi prestazionali delle tecniche di intervento di rinforzo. Gli studenti saranno tenuti a predisporre e presentare i risultati del loro studio tramite una relazione scritta, suddivisa in due parti, rispettivamente valutazione e retrofit e, possibilmente, una presentazione orale. Saranno disponnibili e si valuteranno, in discussione con il docente responsabilie, opzioni per valutazioni (Esoneri) intermedi ("Esoneri"). Valutazione La valutazione dell'esame si basa su due parti: una relazione scritta di progetto con presentazione orale (50% peso voto totale) e una prova scritta finale (50% peso voto totrale). La prova scritta comprenderà: 1) domande discorsive per accertare la comprensione e la competenza degli studenti sui concetti chiave e per valutare la capacità di elaborare soluzioni progettuali di fronte a scenari ipotetici 2) problemi di calcolo manuale per valutare la comprensione della procedura di progettazione e la capacità di implementare un approccio semplificato con assunzioni ingegneristiche per fornire una soluzione progettuale adeguata in considerazione del tempo limitato a disposizione. La relazione scritta del progetto sarà valutata sulla base della struttura generale, dell'organizzazione, della presentazione professionale (compresi grafici, figure, linguaggio tecnico), del contenuto, del rigore e dell'appropriatezza della metodologia adottata, della descrizione critica dell'approccio e dei risultati ottenuti. La presentazione orale sarà principalmente basata sulla presentazione del progetto (usando Powerpoint o strumenti simili) da svolgere in modo coordinato tra i membri del gruppo. La presentazione fornirà agli studenti l'opportunità di sviluppare e al docente quella di valutare le loro competenze ‘soft’, inclusa la capacità di presentare tecnicamente il lavoro di analisi / progettazione su un caso studio (virtuale) ad un cliente/utente (stakeholder) potenzialmente assistito da un ingegnere senior (in questo caso rappresentato dal professore del corso). Durante la presentazione del progetto, il professore porrà domande tecniche a ciascun membro del gruppo per esplorare in modo più approfondito l’assimilazione del background tecnico trattato nel progetto e degli argomenti insegnati in classe, nonché di valutare la capacità di elaborare in modo autonomo, con capacità critica ed adeguato linguaggio professionale, gli aspetti chiave di potenziali soluzioni tecniche.

Il corso comprenderà lezioni frontali ed un progetto di gruppo. Il calendario delle lezioni complessive sarà strutturato attorno ai due blocchi sopra citati con una settimana di studio dedicato interamente al progetto ed un workshop sulla modellazione organizzato a circa metà semestre. Come parte dei requisiti di apprendimento e valutazione, agli studenti, individualmente o in gruppi di due, verrà assegnato un progetto (assessment e retrofit) di un caso studio. L’obiettivo e le attività del progetto riguarderanno l’implementazione di una procedura analitica di valutazione della vulnerabilità sismica (sia semplificata che dettagliata), la modellazione analitica e numerica della risposta strutturale/sismica, la progettazione concettuale/preliminare di varie soluzioni di rinforzo strutturale/sismico e la valutazione delle prestazioni attese per un edificio caso-studio. Maggiori dettagli sulla tipologia costruttiva del caso di studio, il tipo di analisi da effettuare, il livello di progettazione, valutazione ed eventualmente retrofit da portare a compimento saranno discussi e concordati con ciascun gruppo. I risultati principali saranno presentati attraverso una relazione scritta, divisa in due parti, 1) valutazione della vulnerabilità e 2) Soluzioni di Retrofit, nonché attraverso una presentazione orale del progetto stesso. Saranno disponibili (facoltative) opzioni per prove di esame di medio termine ("Esoneri"), previa discussione ed accordo con il Professore incaricato. Verranno effettuate revisioni periodiche per assistere i gruppi durante lo sviluppo del loro progetto. Le scadenze (indicative od obbligatorie) per ogni task del progetto saranno fornite all'inizio del corso ed aggiornate in accordo con la classe per assecondare il ritmo di lavoro e le esigenze specifiche degli studenti (principalmente dovute alla diversa preparazione teorica su alcuni argomenti).