Scheda programma d'esame
BRIDGE DESIGN
PIETRO CROCE
Academic year2023/24
CourseSTRUCTURAL AND BUILDING ENGINEERING
Code197HH
Credits12
PeriodSemester 1 & 2
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
COSTRUZIONI DI PONTIICAR/09LEZIONI120
PIETRO CROCE unimap
DANIELE LUCCHESI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Lo studente che avrà completato con successo il corso dimostrerà una solida conoscenza della progettazione dei ponti.

A partire dai vincoli orografici, urbanistici e ambientali, lo studente sarà in grado di confrontare diversi schemi strutturalie  diverse tipologie di sezione trasversale del ponte per arrivare alla soluzione più appropriata.

Una volta completato lo studio preliminare, lo studente sarà consapevole del comportamento statico e dinamico delle diverse parti che caratterizzano la particolare tipologia di ponte adottato, quali fondazioni, spalle, pile e piloni, torre impalcato, cavi, pendini, strall e così via.

Knowledge

The student who successfully completes the course will have the ability to demonstrate a solid knowledge of bridge design.

Starting from the external constraints linked with the orography and the urban and physical environment, the student will be able to compare different bridge schemes and/or transverse cross section arrangements, in order to arrive to choice the most appropriate solutions.

Once completed the preliminary study, he will be aware of static and dynamic assessments of different structural parts pertaining to the adopted bridge type, like foundations, aboutments, piers, pylons, towers, deck, cables, stays, hangers and so on.

Modalità di verifica delle conoscenze

Nel corso dell'esame orale sarà verificata la capacità dello studente di discutere approfonditamente e  con proprietà di linguaggio i principali argomenti del corso, anche in riferimento a casi progettuali concreti. Lo studente dovrà essere in grado di discutere e commentare criticamente  l' applicazione progettuale sviluppata durante il corso.

Metodi di verifica:

  • Esame finale orale
  • Elaborati progettuali
  • Esercitazioni pratiche di laboratorio

 

Informazioni addizionali:

Lo studente deve svilupapre un'applicazione progettuale pratica relativa alla progettazione di un ponte. Il lavoro può essere svolto individualemnte o a gruppi di due, tre o quattro studenti.In caso di lavori svolto in gruppo, il grado di complessità della struttura da progettare aumenta all'aumentare del numero di componenti del gruppo; in ogni caso specifici approfondimenti saranno assegnati su base individuale.

 

Assessment criteria of knowledge

During the oral exam the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course material and be able to discuss the reading matter using the appropriate terminology. In addition the student must be able to illustrate the practical exercise, discussing thoughtfully and with propriety of expression the most relevant design choices he/she performed as well as the assessment methodologies he/she adopted.

Methods:

  • Final oral exam
  • Final essay
  • Practical exercises

Further information:
The students should develop one structural design applications concerning a bridge. The work can be performed individually or in groups of two, three or four people. In case of group work the structure to be designed is more complex: in any case specific insights will be assigned on individual bases to trhe group members.

Capacità

Al termine del corso, lo studente sarà in grado di:

  • utilizzare e interpretare le normative strutturali italiane e gli Eurocodici relativi ai ponti;
  • sarà in grado di utilizzare software di analisi agli elementi finiti (SAP2000), anche in ambito non-lineare
  • sarà in grado di progettare e verificare ponti in acciaio, in cemento armato precompresso e in sistema misto acciaio-calcestruzzo

 

Skills

At the end of the course, the student will be able

  • to apply and to unterstand the Italian structural Codes and the Eurocodes with the National Annexes, in particular concerning bridge design;
  • to use the Finite Element Analysis software (SAP2000), also in the non-linear field
  • to design and to assess steel, composite and reinforced concrete bridges
Modalità di verifica delle capacità

Lo sviluppo delle applicazioni progettuali sarà costantemente controllato e discusso in itinere e gli elaborati finali, consistenti nei disegni di progetto e nella relazione di calcolo, saranno oggetto di approvazione finale.

Gli elaborati finali di progetto approvati saranno anche oggetto di discussione nel corso dell'esame orale.

Assessment criteria of skills

The  structrual design applications will be sistematically and regularly checked during its development and the final docuements, consisting in dthe design drawings as well as in the assessment report will be subject to a final approval.

The approved final design documents will be also discussed during the final oral exam.

Comportamenti

Lo studente potrà acquisir:

  • capacità di sviluppare progetti di ponti in acciaio, in cemento armato precompresso e in sistema misto acciaio-calcestruzzo , anche in riferimento agli argoemnti e alle problematiche relative alle fasi di montaggio ed esecuzione;
  • capacità di operare criticamente all'interno di un gruppo di progettazione, integrando le abilità e le competenze individuali
Behaviors

The student will be able to achieve:

  • capability to develop structural design for steel, composite and reiforced concrete bridges, also considering topics and practical problems linked with the execution phases;
  • ability to critically interact inside a team of designes, complementing and supplementing the individual skills and knowledge
Modalità di verifica dei comportamenti

Nel corso delle sessioni di laboratorio e nei ricevimenti mirati allo sviluppo delle esercitazioni progettuali saranno accertati

  • il grado di approfondimento degli elaborati progettuali e la correttezza della procedura seguita;
  • la capacità di interazione critica all'interno del gruppo di progettazione;
  • la consapevolezza dei risultati progettuali ottenuti;
  • la capacità di identificare percorsi semplificati alternativi di verifica dei principali elementi e dettagli strutturali, sì da acquisire dimestichezza con gli ordini di grandezza dei risultati;
  • la capacità di redigere una relazione di calcolo, relativa alla progetatzione di un ponte
Assessment criteria of behaviors

During the practical application developed in the Laboratory activity, as well as during the ad hoc discussion of the design exercises, it will be assessed

  • the degree of refinement and the soundness of the procedures used in the design approach;
  • the ability to interact effectively in the design;
  • the awareness of the achieved design results;
  • la consapevolezza dei risultati progettuali ottenuti;
  • the ability to identify suitable semplified approaches devoted to simplified assessment of tthe main structural membes and details, in such a way that the order of magnitude of the most relevant results can be duly estimated;
  • capability to correctly draft a technical assessment report for a bridge design
Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Tecnica delle Costruzioni

Geotecnica

Prerequisites

Structural design

Geotechnical Engineering

Indicazioni metodologiche

Lezioni frontali, talvolta con ausilio di slide e filmati;

Preparazione di elaborati progettuali e di rapporti orali e scritti

Partecipazione alle attività: raccomandata

  • le esercitazioni in aula/laboratorio individualmente o in gruppi usando i PC personali degli studenti;
  • lavoro individuale e di gruppo
  • visite guidate, ove possibile, a cantieri relativi a ponti particolarmente significativi
  • strumenti di supporto: siti web, seminari, gruppi facebook dedicati
  • codocenti e personale di supporto fornisono assistenza continuativa per lo sviluppo delle elaborazioni progettuali e per il ricevimento, oltre che per l'impiego del software agli elementi finiti;
  • le interazioni tra studente e docente sono dirette, mediante ricevimenti, tuttavia sono presenti gruppi facebook dedicati, che consentono di scambiare con rapidità e facilità comunicazioni non sensibili; talvolta è impiegata anche la posta elettronica.
  • Alcuni dei materiali di riferimento del corso sono in inglese
Teaching methods

Delivery: face to face, sometime with the help of slides, and videos

Attendance: Recommended

Learning activities:

  • attending lectures
  • participation in seminar
  • preparation of oral/written reports
  • the study is supported with specific reference to web sites
  • individual study
  • group work
  • Laboratory work
  • Practical

 

Teaching methods:

  • Lectures
  • Seminar
  • laboratory
  • project work
  • Guided visits, when possible, to relevant bridge sites

 

The interaction between teachers and students is direct, but facebook dedicated groups are used for quick and easy communications and e-mail is sometime used.

Some of the reference material is in english

 

Programma (contenuti dell'insegnamento)

Storia dei ponti

Normativa italiana e Eurocodici

Carichi da traffico e modelli di carico per verifiche statiche e a fatica di ponti

Linee d'influenza e superfici d'influenza

Fatica e relative verifiche

Schemi strutturali tipici di ponti e relativi campi d'applicazione

Tipologie d'impalcato e distribuzione trasversale dei carichi per ponti a sezione aperta e chiusa

Progettazione dei diaframmi

Impalcati in acciaio, c.a. e sistema misto acciaio-calcestruzzo

Fondazioni, pile e spalle

Criteri di progettazione e protezione di ponti in zona sismica

Tecniche di montaggio

Controlli non distruttivi

 

 

 

 

Syllabus

Bridge history

Italian Code and Eurocodes

Traffic loads and load models for static and fatigue assessment of bridges

Influence lines and influence surfaces

Typical static schemes for bridges and associated field of application

Deck typologies and load transfer for open and box cross section

Design of diaphragms

Concrete, composite and steel decks

Orthotropic steel decks

Foundations, piers and aboutments

Fatigue

Seismic design and seismic protection criteria for bridges

Erection methods

Non-destructive control techniques

Bibliografia e materiale didattico

Bibliografia essenziale

  1. P. Croce (ed.): Design of bridges, CTU Prague https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu/showpublication.php?id=65
  2. Dispense del Corso di Teoria e Progetto dei Ponti tenuto dal Prof. Stefano Caramelli, TEP Pisa
  3. Bouassida, E. Bouchon, P. Crespo, P. Croce, L. Davaine, S. Denton,M. Feldmann, R. Frank,G. Hanswille, W. Hensen, B. Kolias, N. Malakatas, G. Mancini, M. Ortega, J. Raoul, G. Sedlacek, G. Tsionis: Bridge Design to Eurocodes - Worked examples - JRC report EUR 25139 EN - 2012 - https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu/doc/1110_WS_EC2/report/Bridge_Design-Eurocodes-Worked_examples.pdf
  4. Structural Eurocodes (EN1990 to EN 1999), CEN, Brussels
  5. P. Croce: Impact of Road Traffic Tendency in Europe on Fatigue Assessment of Bridges - Applied Science. 10 - 2020 Link: https://www.mdpi.com/2076-3417/10/4/1389
  6. P. Croce: Probabilistic Models for Vehicle Interactions in Fatigue Assessment of Bridges. - Applied Science, 9 - 2019 Link: https://www.mdpi.com/2076-3417/9/24/5338
  7. P. Croce, P. Formichi: Le nuove norme tecniche per le costruzioni (NTC 2018 e Circolare 7/2019) – Wolters Kluwer Italia, Milano, 2019

 

Bibliografia raccomandata

  1. Wai-Fah Chen, Lian Duan (eds.): Bridge Engineering Handbook, CRC Press
  2. F. Leonhardt: Bridges: aesthetics and design, The Architectural Press, London
  3. M. P. Petrangeli, Progettazione e costruzione di ponti, Masson, Milano
  4. N.J. Gimsing: Cable supported brdiges: concepts and design, Wiley, Chicester
  5. NJ DOT: Design Manual for Bridges and Structures - 2016 (https://www.nj.gov/transportation/eng/documents/BSDM/pdf/2016DesignManualforBridgesandStructures20180604.pdf)
Bibliography

Required reading:

  1. P. Croce (ed.): Design of bridges, CTU Prague https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu/showpublication.php?id=65
  2. Dispense del Corso di Teoria e Progetto dei Ponti tenuto dal Prof. Stefano Caramelli, TEP Pisa
  3. Bouassida, E. Bouchon, P. Crespo, P. Croce, L. Davaine, S. Denton,M. Feldmann, R. Frank,G. Hanswille, W. Hensen, B. Kolias, N. Malakatas, G. Mancini, M. Ortega, J. Raoul, G. Sedlacek, G. Tsionis: Bridge Design to Eurocodes - Worked examples - JRC report EUR 25139 EN - 2012 - https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu/doc/1110_WS_EC2/report/Bridge_Design-Eurocodes-Worked_examples.pdf
  4. Structural Eurocodes (EN1990 to EN 1999), CEN, Brussels
  5. P. Croce: Impact of Road Traffic Tendency in Europe on Fatigue Assessment of Bridges - Applied Science. 10 - 2020 Link: https://www.mdpi.com/2076-3417/10/4/1389
  6. P. Croce: Probabilistic Models for Vehicle Interactions in Fatigue Assessment of Bridges. - Applied Science, 9 - 2019 Link: https://www.mdpi.com/2076-3417/9/24/5338
  7. P. Croce, P. Formichi: Le nuove norme tecniche per le costruzioni (NTC 2018 e Circolare 7/2019) – Wolters Kluwer Italia, Milano, 2019

 

Recommended reading:

  1. Wai-Fah Chen, Lian Duan (eds.): Bridge Engineering Handbook, CRC Press
  2. F. Leonhardt: Bridges: aesthetics and design, The Architectural Press, London
  3. M. P. Petrangeli, Progettazione e costruzione di ponti, Masson, Milano
  4. N.J. Gimsing: Cable supported brdiges: concepts and design, Wiley, Chicester
  5. NJ DOT: Design Manual for Bridges and Structures - 2016 (https://www.nj.gov/transportation/eng/documents/BSDM/pdf/2016DesignManualforBridgesandStructures20180604.pdf)
Indicazioni per non frequentanti

Non ci sono variazioni per studenti non frequentanti.

Non-attending students info

There are no variations for non-attending students

Modalità d'esame

Per sostenere l'esame orale è inoltre obbligatorio aver completato le esercitazioni progettuali,relative al progetto del ponte, che devono essere formalmente firmate dal docente per l'approvazione finale.

Nel corso dell'esame orale sarà verificata la capacità dello studente di discutere approfonditamente e  con proprietà di linguaggio i proincipali argomenti del corso, anche in riferimento a casi progettuali concreti. Lo studente dovrà essere in grado di discutere e commentare criticamente  l'applicazione progettuale sviluppate durante il corso.

Assessment methods

To access the oral exam is also mandatory to complete the design exercise regarding the bridge, duly signed for the final aproval.

During the oral exam, the student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss the main course contents thoughtfully and with propriety of expression, also discussing practical design cases. He/She should be able to critically discuss and explain the structural design application developed during the course.

Updated: 15/12/2023 08:37