ECTS - University of Pisa
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STRUCTURAL ENGINEERING
MAURIZIO FROLI
Academic year2021/22
CourseSTRUCTURAL AND BUILDING ENGINEERING
Code267HH
Credits12
PeriodSemester 1 & 2
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
TECNICA DELLE COSTRUZIONIICAR/09LEZIONI120
MAURIZIO FROLI unimap
FRANCESCO MORELLI unimap
Obiettivi di apprendimento
Conoscenze

 

 

OBIETTIVI FORMATIVI

 

Il corso di Tecnica delle Costruzioni I per allievi Ingegneri Magistrali in Ingegneria Edile e delle Costruzioni Civili, si propone di fornire agli studenti gli strumenti teorici e pratici di base necessari per la comprensione, l’analisi e la previsione dei fenomeni meccanici che presiedono la risposta strutturale e la sicurezza delle costruzioni in acciaio ai fini del progetto strutturale delle opere di nuova costruzione, nel rispetto della attuale Normativa tecnica, nazionale ed europea.

 

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CONOSCENZE DI BASE

Meccanica Razionale, Scienza delle Costruzioni I & II, Tecnologia dei Materiali, Disegno tecnico.

 

 
Modalità di verifica delle conoscenze

Colloquio
Capacità

Capacità di progettare strutture in acciaio in zona sismica
Modalità di verifica delle capacità

Esame orale ed esame degli elaborati progettuali.
Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Meccanica Razionale, Scienza delle Costruzioni I & II, Tecnologia dei Materiali, Disegno tecnico.

 
Programma (contenuti dell'insegnamento)

 

 

ARGOMENTI TRATTATI A LEZIONE

 

MACROARGOMENTO 1:  Tecnica delle strutture in acciaio (L = 30 h)

 

  • Gli acciai impiegati nella carpenteria metallica, tecnologia, proprietà meccaniche.
  • Profili laminati a caldo e a freddo, altri tipi di profili, loro impiego nelle costruzioni. Capacità rotazionale delle sezioni.
  • La realizzazione di orizzontamenti portanti negli edifici in acciaio.
  • La concezione strutturale dell’edificio a struttura di acciaio: tipologie strutturali e criteri generali di progettazione.
  • Le controventature negli edifici civili e industriali e la ripartizione delle azioni orizzontali.
  • Tipologia e tecnologia delle giunzioni.
  • Prescrizioni normative nazionali ed europee.

 

MACROARGOMENTO 2: Teoria delle strutture in acciaio (L=30h)

 

  • Introduzione ai fenomeni di deformazione plastica negli acciai e loro modellazione.
  • Richiami teorici di Analisi Limite.
  • Richiami teorici di Instabilità per Biforcazione e Instabilità Progressiva.
  • Analisi della resistenza e della stabilità in campo elastico e elasto-plastico sotto sollecitazioni statiche dei seguenti elementi strutturali:

 

  1. Travi a parete piena semplicemente tese o compresse.
  2. Travi a parete piena semplicemente inflesse, e tenso- o presso-inflesse.
  3. Travi composte tralicciate o calastrellate semplicemente compresse, e tenso- o presso-inflesse.
  4. Lastre caricate nel piano medio.

 

  • Comportamento meccanico e calcolo dei mezzi d’unione:

 

  1. collegamenti chiodati e collegamenti bullonati normali,
  2. collegamenti bullonati ad attrito,
  3. collegamenti saldati
    • Cenno ai fenomeni di fatica.
    • Cenno alla progettazione e calcolo di strutture di acciaio mediante profili a parete sottile.

 

MACROARGOMENTO 3: Fondamenti di Ingegneria Sismica (L=15h)

 

  • Telaio a 1 grado di libertà: definizione di forza elastica, di inerzia, di smorzamento e sismica. Derivazione della equazione del moto dalla seconda legge di Newton. Vibrazioni libere di sistema a un grado di libertà.

 

  • Vibrazioni libere di sistema smorzato. Condizione di risonanza. Fattore di amplificazione dinamica. Equazione del moto di un telaio a due gradi di libertà smorzato.

 

  • Analisi modale: generalità ed esempio su telaio a 2 gradi di libertà. Problema agli autovalori ed autovettori: determinazione di frequenze e modi propri di vibrare di una struttura a n gradi di libertà.

 

  • Spettri di risposta in spostamento. Analisi sismica equivalente lineare su struttura a 1 grado di libertà.

 

  • Onde P, S e superficiali. L'azione sismica secondo le Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 14.01.2008 e Circ. 02.02.2009, n. 617. Spettro di risposta. Fattore di struttura q.

 

  • Massa sismica e combinazione sismica secondo la Normativa corrente. Analisi statica lineare equivalente. Analisi dinamica lineare (a spettro di risposta). Combinazione degli effetti dell'analisi sismica.

 

 

ATTIVITA’ SVOLTE NELLE  ESERCITAZIONI (E=30h)

Esempi di progettazione e calcolo di membrature in acciaio e dei loro collegamenti reciproci.

Svolgimento da parte di ciascun allievo del progetto preliminare di una semplice struttura in acciaio o ibrida acciaio – c.a. ubicata in zona sismica con restituzione grafica dei disegni di carpenteria ed elaborazione della relazione tecnica descrittiva e di calcolo. 

 

 

 

 

 

 

 

 
Syllabus

EDUCATIONAL OBJECTIVES

The course of  Tecnica delle Costruzioni I for Ingegneria Edile e delle Costruzioni Civili students, aims at giving them the basic theoretical and practical tools to understand, analyse and foresee the mechanical phenomena that govern structural response and  safety of steel constructions for the use of structural design of new buildings, under the observance of present Italian and European Standard codes.

 

KNOWLEDGE REQUIREMENTS

 

Mechanics of Rigid Bodies, Strength of Materials I  & II, Materials Technology

 

TOPICS TREATED DURING THE LESSONS

 

MACROTOPIC 1: Design of Steel Structures (L=30h)

 

  • Technology and mechanical properties of constructional steels.
  • Cold and hot rolled steel profiles, other profile types and their use in constructions. Rotational capacity of cross sections.
  • Construction of horizontal slabs in steel buildings.
  • Structural conception of steel buildings: structural typologies and general construction rules. 
  • Bracings in industrial and civil steel buildings. Distribution of horizontal forces.
  • Typology and technology of connections.
  • Italian and European standard rules.

 

 

MACROTOPIC 2: Theory of Steel Structures (L=30h)

 

  • Introduction to plastic deformations in steels and their theoretical modelling.
  • Recalls of Limit Analysis.
  • Recalls of Theory of Bifurcative Buckling and of Progressive Buckling.

 

  • Analysis of strength and stability in elastic and elasto-plastic domain, under static efforts, of the following structural elements:
  1. Simply tensioned or compressed steel beams.
  2. Simply bended and tensioned-bended or.
  3. Simply compressed and compressed-bended steel truss beams.
  4. Plates loaded in the middle plane.

 

  • Mechanical behaviour and design of connections:

 

  1. Riveted and bolted standard joints,
  2. Friction bolted joints,
  3. Welded joints.
  • Elementary notions about fatigue strength.
  • Notes about the design of beams with thin walled sections.

 

MACROTOPIC 3: Fundamentals of Seismic Engineering (L=15h)

 

  • One freedom degree frame: definitions of elastic force, inertial force, damping force and seismic force. Deduction of the equation of motion from the second Newton law. Free vibrations of a one freedom degree system.

 

  • Free vibrations of a damped system. Resonance condition. Dynamic amplification factor. Motion equatiion of a two freedom degrees damped frame.
  • Modal analysis: generalities and example over a two freedom degrees frame. Eigevalues and eigenvectors problem: determination of  eigen vibration frequencies and eigen vibration modes of a n freedom degrees structure.
  • Response displacement spectra. Equivalent linear seismic analysis of a one freedom degree structure.
  • P.S. and superficial waves. Seismic actions according to Italian Standard Code D.M. 14.01.2008 and  Circ. 02.02.2009, n. 617. Response spectrum. Structure factor q.
  • Seismic mass and seismic combination according to Italian Standard Code. Equivalent static linear analysis. Dynamic linear response spectrum analysis. Effects combination of the seismic analysis.

 

PRACTICAL DESIGN ACTIVITIES (E=30h)

Examples of design and analisys of steel components and of their joints.

Execution performed by each student of the preliminary design of a simple steel structure built in a Italian seismic area.

Executive drawings and technical, calculation report.

 

 

Reference books:

 

E.F. Radogna: “Tecnica delle Costruzioni“, I°, II°, III° volums,  Editore Masson.

 

Consultation books:

 

P.Pozzati: “Teoria e Tecnica delle Strutture”, Voll.1 e 2*, 2**, Editore UTET.

G.Ballio, F.M. Mazzolani: “Strutture in Acciaio”, Edizioni Mondadori.

D.Danieli, F.De Miranda : “Strutture in Acciaio per l’Edilizia Civile ed Industriale”, Editore CISIA.

L.Finzi, E.Nova : “Elementi Strutturali”, Editore CISIA.

U.Carputi, M.Locatelli :”Collegamenti Chiodati e Bullonati”, Editore CISIA.

G.F.Costa, I.Daddi, F.M.Mazzolani:” Collegamenti saldati”, Editore CISIA.

Autori Vari: “Architettura-Acciaio”, Italsider.

M.Mezzina : “Fondamenti di Tecnica delle Costruzioni”. Editori Città Studi, 2011

M.Mezzina : “Progettazione sismo-resistente di edifici in Cemento Armato” Editori Città Studi, 2011.

M.Froli: “Appunti di Tecnica delle Costruzioni”, Edizioni TEP.

 

Inscription to the examinations and expected performances:

 

On-line inscription on (https://esami.unipi.it/esami/)

Colloquial examination including a discussion about the design drawings and calculation report made by the candidate.

 
Bibliografia e materiale didattico

Testi di riferimento:

 

E.F. Radogna: “Tecnica delle Costruzioni“, I°,II°,III° volume,  Editore Masson.

 

Testi di consultazione:

 

P.Pozzati: “Teoria e Tecnica delle Strutture”, Voll.1 e 2*, 2**, Editore UTET.

G.Ballio, F.M. Mazzolani: “Strutture in Acciaio”, Edizioni Mondadori.

D.Danieli, F.De Miranda : “Strutture in Acciaio per l’Edilizia Civile ed Industriale”, Editore CISIA.

L.Finzi, E.Nova : “Elementi Strutturali”, Editore CISIA.

U.Carputi, M.Locatelli :”Collegamenti Chiodati e Bullonati”, Editore CISIA.

G.F.Costa, I.Daddi, F.M.Mazzolani:” Collegamenti saldati”, Editore CISIA.

Autori Vari: “Architettura-Acciaio”, Italsider.

M.Mezzina : “Progettazione sismo-resistente di edifici in Cemento Armato” Editori Città Studi, 2011.

M.Mezzina : “Fondamenti di Tecnica delle Costruzioni”. Edizioni Città Studi, 2011.

M.Froli: “Lezioni di Tecnica delle Costruzioni”, Edizioni TEP.

A.Luongo,M.Ferretti, S. Di Nino: "Stabilità e Biforcazione delle Strutture", Editrice Eculapio, 2022.

 
Bibliography

 

 

 

 

Reference books:

 

E.F. Radogna: “Tecnica delle Costruzioni“, I°, II°, III° volums,  Editore Masson.

 

Consultation books:

 

P.Pozzati: “Teoria e Tecnica delle Strutture”, Voll.1 e 2*, 2**, Editore UTET.

G.Ballio, F.M. Mazzolani: “Strutture in Acciaio”, Edizioni Mondadori.

D.Danieli, F.De Miranda : “Strutture in Acciaio per l’Edilizia Civile ed Industriale”, Editore CISIA.

L.Finzi, E.Nova : “Elementi Strutturali”, Editore CISIA.

U.Carputi, M.Locatelli :”Collegamenti Chiodati e Bullonati”, Editore CISIA.

G.F.Costa, I.Daddi, F.M.Mazzolani:” Collegamenti saldati”, Editore CISIA.

Autori Vari: “Architettura-Acciaio”, Italsider.

M.Mezzina : “Fondamenti di Tecnica delle Costruzioni”. Editori Città Studi, 2011

M.Mezzina : “Progettazione sismo-resistente di edifici in Cemento Armato” Editori Città Studi, 2011.

M.Froli: “Appunti di Tecnica delle Costruzioni”, 2020 Edizioni TEP.

 

 

 
Modalità d'esame

Iscrizione on-line sul portale dell’Università di Pisa (https://esami.unipi.it/esami/)

Prova  orale con discussione dell’elaborato progettuale redatto dal candidato.

 
Updated: 30/06/2022 09:59