Università degli Studi di Perugia

Insegnamento COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA

Nome del corso di laurea Ingegneria civile
Codice insegnamento GP004415
Curriculum Strutture
Docente responsabile Marco Mezzi
Docenti
  • Marco Mezzi
  • Filippo Ubertini (Codocenza)
Ore
  • 84 Ore - Marco Mezzi
  • 10 Ore (Codocenza) - Filippo Ubertini
CFU 12
Regolamento Coorte 2018
Erogato Erogato nel 2019/20
Erogato altro regolamento
Attività Caratterizzante
Ambito Ingegneria civile
Settore ICAR/09
Periodo Annuale
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Tipo attività Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento ITALIANO
Contenuti Note di sismologia. Dinamica dei sistemi. Analisi sismica statica e dinamica, lineare e non lineare. Edificio e sistemi sismo-resistenti. Prescrizioni normative. Zonazione. Criteri di progetto sismo-resistente. Isolamento sismico e dissipazione. Dettagli c.a. e acciaio in zona sismica. Analisi sismica dei ponti. Cenni di identificazione modale delle strutture esistenti per la valutazione delle azioni sismiche. Laboratorio di applicazione progettuale.
Testi di riferimento Materiale didattico e riferimenti bibliografici specifici a cura del docente.
Castellani A., Faccioli E. "Costruzioni in zona sismica". Hoepli.
Parducci A. "Fondamenti di ingegneria sismica in 80 lezioni". Liguori.
Testi di approfondimento:
Chopra A. "Dynamic of structures: theory and application to earthquake engineering ". Prentice Hall. 1995.
Bozorgnia Y., Bertero V.V. "Earthquake Engineering". CRC Press.
Brincker R., Ventura C. "Introduction to Operational Modal Analysis". Wiley, 2015.
Obiettivi formativi Il modulo illustra i metodi di analisi sismica statica e dinamica, lineare e non lineare; gli schemi strutturali sismo-resistenti; le prescrizioni normative per le costruzioni in zona sismica; i dettagli costruttivi sismoresistenti degli elementi in c.a. ed acciaio; l'isolamento sismico e la dissipazione di energia. Uno spazio didattico è dedicato allo sviluppo guidato e assistito di una applicazione progettuale. I risultati di apprendimento attesi sono i seguenti.
Le principali conoscenze acquisite saranno:
• conoscenza dei metodi per l'analisi delle strutture soggette ad azioni sismiche
• conoscenza dei comportamenti sismoresistenti degli schemi strutturali fondamentali per la resistenza alle azioni laterali;
• conoscenza delle raccomandazioni normative italiane ed europee riguardanti aspetti generali e di dettaglio del progetto sismo-resistente di costruzioni in c.a. ed acciaio;
• conoscenza dei principi fondamentali della protezione sismica delle strutture (resistenza, ridondanza, resilienza, duttilità, gerarchia delle resistenze);
• conoscenza dei sistemi di protezione sismica avanzati basati sull'impiego dell'isolamento alla base e della dissipazione di energia.
Le principali abilità acquisite, intese come capacità di applicare le conoscenze e di adottare con autonomia di giudizio l'approccio più opportuno, saranno:
• capacità di selezionare e applicare l’opportuno approccio per la valutazione delle conseguenze delle azioni sismiche su una costruzione, con consapevolezza del significato e dei valori dei parametri e delle grandezze coinvolti;
• capacità di selezionare e applicare un modello di comportamento di uno schema strutturale ai fini della interpretazione della capacità sismoresistente di un'opera in relazione alle prestazioni attese in caso di terremoto;
• capacità di selezionare e applicare le prescrizioni normative rilevanti al progetto di una costruzione in zona sismica e di tradurle in configurazioni costruttive di dettaglio;
capacità di progettare un sistema strutturale sismoresistente adeguato per la sicurezza sismica di una costruzione.
Prerequisiti Per la comprensione dei contenuti del corso e per il raggiungimento degli obiettivi formativi previsti sono richieste le seguenti conoscenze
•Analisi Matematica: tecniche di derivazione ed integrazione di funzioni a più variabili, equazioni differenziali.
•Fisica e Meccanica Razionale: calcolo vettoriale, equazioni di equilibrio statico e dinamico.
•Scienza e Tecnica delle Costruzioni: elementi di resistenza dei materiali; analisi statica di solidi prismatici; analisi statica di strutture isostatiche ed iperstatiche (metodo delle forze e degli spostamenti); elementi di meccanica del continuo; metodologia di verifica della sicurezza con il metoto semiprobabilistico degli stati limite; modellazione, analisi, soluzione di sistemi strutturali (travi, telai); metodi di verifica di elementi in c.a. ed acciaio; riferimenti normativi per il progetto e la verifica di elementi in c.a. ed acciaio.
Metodi didattici Lezioni teoriche ed esercitazioni pratiche
Modalità di verifica dell'apprendimento La verifica degli obiettivi formativi dell’insegnamento (esame) prevede una prova orale. Nell'ambito della prova è prevista la presentazione del progetto sviluppato nel laboratorio di progettazione (esercitazioni).
La prova orale consiste in una discussione della durata non superiore a circa 40 minuti finalizzata ad accertare: a) la correttezza, completezza ed accuratezza del progetto sviluppato nel laboratorio di progetto (esercitazioni); b) il livello di conoscenza dei contenuti teorico-metodologici del corso; c) il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni tecniche di problemi di modellazione e soluzione di schemi strutturali sismo-resistenti, di dimensionamento e verifica delle componenti strutturali sollecitate per effetto delle azioni sismiche in campo elastico e post-elastico; d) l’autonomia di giudizio nel proporre l’approccio più opportuno per ciascun ambito applicativo, con la piena consapevolezza delle ipotesi semplificative adottate nelle diverse modellazioni della struttura e dell'azione sismica, del significato fisico delle grandezze coinvolte, del livello di indeterminazione dei risultati conseguiti; e) la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio gli argomenti proposti dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante la discussione e di riassumere i risultati applicativi delle teorie studiate.
La valutazione finale verrà effettuata dalla Commissione in trentesimi sulla base del risultato della prova.
Programma esteso Elementi di sismologia
Dinamica della litosfera. Cause e meccanismi dei terremoti. Propagazione delle onde sismiche. Leggi del moto sismico, magnitudo, energia, intensità. Elementi di rischio sismico e vulnerabilità.
Dinamica dei sistemi
Cenni di dinamica strutturale: dinamica sismica dell'oscillatore semplice, spettro di risposta. Spettro di risposta elastico di normativa. Dinamica sismica dei sistemi ad N gradi di libertà; analisi modale; troncamento modale. Analisi statica equivalente, analisi modale con forze statiche equivalenti. Codici di calcolo per l'analisi sismica.
Analisi sismica non lineare
Equazione del moto dell'oscillatore semplice elasto-plastico. Duttilità: domanda, capacità. Spettro di risposta anelastico. Coefficiente di struttura. Analisi dinamica non lineare. Analisi statica non lineare. Spettro di capacità.
Normative sismiche italiane ed europee
La normativa italiana, confronti con precedenti normative, riferimenti agli Eurocodici. Zonazione del territorio. Sismologia storica. Microzonazione. Progetto prestazionale. Analisi sismica degli edifici: ripartizione delle forze statiche equivalenti sui piani, centro di massa, centro di rigidezza, azioni torcenti.
Impostazione del progetto antisismico di un edificio
Configurazioni e sistemi sismo-resistenti. Analisi dei carichi, analisi statica equivalente, analisi modale. Morfologia strutturale e coefficiente di struttura per tipologie di sistemi sismoresistenti. Comportamento sismico degli elementi non strutturali.
Analisi sismica delle strutture
Edifici in c.a.: comportamento sismo-resistente; meccanismi di duttilità; dettagli strutturali. Edifici in acciaio: sistemi sismo-resistenti; coefficiente di struttura; duttilità; dettagli costruttivi. Cenni di progetto sismico dei ponti.
Isolamento sismico e dissipazione di energia
Concetti generali. Apparecchi isolatori e dissipatori per la riduzione ed il controllo delle oscillazioni.
Cenni di identificazione modale delle strutture esistenti per la valutazione delle azioni sismiche. Introduzione ai problemi inversi ed all'identificazione modale delle strutture, differenze tra EMA e OMA, richiami sui processi stocastici, matrice di densità spettrale di potenza, decomposizione spettrale e decomposizione per valori singolari. Errori di stima dei modi: eccitazione colorata, modi spuri dovuti al rumore e alla sovramodellazione. Richiami di analisi dei segnali. Identificazione a solo output nel dominio della frequenza. Cenni all'identificazione degli smorzamenti ed ai metodi nel dominio del tempo. Cenni al monitoraggio continuo delle strutture per l'identificazione del danno prodotto dai terremoti. Esempi pratici di identificazione sperimentale di costruzioni reali.
Laboratorio di progettazione: Sviluppo del progetto antisismico di un edificio in c.a.
Progetto e verifica degli elementi strutturali e dei nodi. Gerarchia delle resistenze. Progetto e verifica di una versione isolata alla base.
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