Tecnica delle costruzioni A

Alessandra Marini

alessandra.marini@unibg.it

progettazione

Materiale e Tipologia strutturale

Destinazione d’uso Disponibilità tecniche Condizioni ambientali Sostenibilità Costi Accessibilità cantiere (…)

Concezione Strutturale E modellazione

Scelta elementi primari/secondari Azioni Sistema resistente a carichi verticali e orizzontali (…) Predimensionamento

Dimensionamento Verifica

Introduzione alla progettazione

Attività beneficia di conoscenze inerenti:

• Scienza delle costruzioni • Disegno e rilievo • Materiali per le costruzioni • Sicurezza strutturale • Elementi strutturali in acciaio • Elementi strutturali in c.a. • Elementi strutturali in legno, in muratura • … • Comportamento sismico delle strutture • Tecniche di analisi del costruito e tecniche recupero • Estimo, stima e valutazione dei progetti, analisi costi • Storia delle tecniche • Storia della scienza dei materiali e delle costruzioni • …

Introduzione alla progettazione

Destinazione d’uso: vita nominale - sicurezza – carichi

Destinazione d’uso: - Ordinaria - Strategica

ESPOSIZIONE

Destinazione d’uso: vita nominale - sicurezza – carichi

Destinazione d’uso: materiali – tipologia strutturale

- Vincoli ubicazione/reperibilità materiali/trasportabilità

- Durabilità

- Tipo di carichi: - Uniformemente distribuiti, - Puntuali, - carichi mobili, - Vento, - Neve, - Sisma, - Urto, - Esplosione - …

Tipologie strutturali

Tipologie strutturali e carichi St

rutt

ure

rig

ide

Stru

ttu

re d

efo

rmab

ili

Tipologie strutturali e carichi

Strutture in calcestruzzo armato prefabbricato

Evoluzione tecnologie Nuovi materiali, nuove possibilità espressive Evoluzione tecniche costruttive

Strutture in legno

Materiali a base legno

Compensato X-lam

Strutture in legno

Strutture in legno

Strutture in legno

Strutture in legno

Strutture in muratura

Ponte du guard - France

Strutture in muratura

Strutture in muratura

Mattoni di terra cruda, Mattoni di calcestruzzo Mattoni di plastica …

Strutture in acciaio

1776 – 1779 . Ponte sul Severn a Coolbrokdale (Luce 32m). Opera di Wilkinson (progettista ideatore), Prichards (che ne disegnò la struttura) e Abram Darby (industriale produttore). Primo ponte in elementi in ghisa fusa.

1856 – introduzione del convertitore Bessemer (sistema rapido ed economico che consentiva di affinare la ghisa liquida trasformandola in acciaio) laminatoi

1851 – Crystal Palace – Paxton, prefabbricato

1889 - Firth of forth bridge. In acciaio. Luci di 541 m. 1889 - Tour Eiffel

Strutture in acciaio

1931 – Empire state building,

New York. Opera degli architetti

Lamb e Harmon.

Completato in 14 mesi.

Strutture in acciaio

Walt Disney Concert Hall a Los Angeles, California.

Strutture in acciaio

Strutture in calcestruzzo armato

Wilkinson, 1854

Strutture in calcestruzzo armato

Strutture in calcestruzzo armato

Chapelle de Ronchamp, 1951 Unitè d’habitation e pilotis, 1952

UHPC Calcestruzzi che si scasserano in poche ore …

Padiglione Italia: Expo di Shangai 2010 Strutture bio-mimetiche e adattive

Strutture in calcestruzzo trasparente

Strutture in calcestruzzo armato prefabbricato

Strutture in vetro

Fifth Avenue store in NY

Strutture in composito: gfrp, frp

Unità strutturali

Unità strutturali

Unità strutturali

Sostenibilità - Strutture a secco (meglio acciaio/legno)

Risposta strutturale – prevenzione del collasso

Risposta strutturale – prevenzione instabilità

concezione strutturale per unità volumentrica

concezione strutturale ai carichi orizzontali

concezione strutturale ai carichi orizzontali

+ 50 ANNI

- Smaltimento rifiuti e

impiego materiali

DEMOLIZIONE E RICOSTRUZIONE

INTERVENTI DI SOLA RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA NON È GARANTITA LA

SICUREZZA STRUTTURALE

50 ANNI

RIQUALIFICAZIONE ANCHESTRUTTURALE DEL COSTRUITO

Ridotto volume di rifiuti da smaltire

Ridotto consumo materiali

Demolizione & Ricostruzione Vs Riqualificazione

0 VITA UTILE

0 VITA UTILE

50 ANNI

0 VITA UTILE

+ 50 ANNI

50 ANNI

a) b)

Figure 2. Traditional approach aimed at solving episodic, contingent building deficiencies: a) Example of the little

forethought of a traditional intervention, classified as “sustainable”, limited to the energetic and architectural

redevelopment, without accounting for the structural safety. The image portrays the building ruins after Emilia

earthquake (2012); b) example of the adverse impact of an intervention conceived for the sole structural retrofit on the

appearance of the existing building.

Modalità di intervento tradizionali:

• risoluzione di problemi contingenti e isolati (spesso in situazioni di emergenza o di assoluta necessità)

SOLO EFFICIENTAMENTO ENERGETICO

SOLO ADEGUAMENTO SISMICO

Esempi Di Intervento Non Coordinati: Risultati

Fonte: Prof. Mauro Dolce – Protezione Civile

Costi Della Riparazione Post Sisma: Sostenibilità?

con Abruzzo ed Emilia la spesa è di circa 160 Mld €, pari a 3-3,5 Mld € annui

4500 VITTIME

“Strategie di prevenzione più efficaci farebbero non solo risparmiare decine di miliardi di dollari ma salverebbero

decine di migliaia di vite.

Costruire una cultura di prevenzione non è facile.

Mentre i costi della prevenzione debbono essere pagati nel presente,

i suoi benefici si avvertono in un futuro distante.

Per di più, i benefici non sono tangibili:

SONO I DISASTRI NON AVVENUTI”

Kofi Annan, WSSD 2002

More effective prevention strategies would save not only

tens of billions of dollars, but save tens of thousands of lives.

Funds currently spent on intervention and relief could be

devoted to enhancing equitable and sustainable

development instead, which would further reduce the risk for

war and disaster. Building a culture of prevention is not

easy. While the costs of prevention have to be paid in the

present, its benefits lie in a distant future. Moreover, the

benefits are not tangible; they are the disasters that did NOT

happen

Costi Della Riparazione Post Sisma: Sostenibilità?

Analisi multiscala: dall’elemento strutturale al materiale

Descrizione problema fisico

Descrizione comportamento del cubetto infinitesimo

Descrizione comportamento strutturale

Legame costitutivo del materiale

Schemi equilibrio e reazioni vincolari

Individuazione degli elementi strutturali

collegamenti

collegamenti

Collegamenti a terra

• Osservare (!!!)

• Documentarsi • evoluzione ed obsolescenza delle conoscenze (impensabile

oggisuperato in pochi anni) • trasferimento tecnologico - contaminazioni

• Problemi e soluzioni • open innovation • Riconoscere i problemi!!! • Proporre nuove domande

• Fantasia, intuizione, esperienza

• Confrontarsi («laboratorio di idee»)

• Sviluppare abilità «complementari» • visual thinking • brain storming • teoria dei sei cappelli

Considerazioni …

Argomenti del corso • Metodo della linea elastica alle derivate seconde e

quarte • Metodo di Mohr e corollari • Significato fisico dei vincoli • Metodo delle forze e Metodo degli spostamenti

– strutture a nodi fissi – strutture a nodi spostabili

• Tracciamento qualitativo dei diagrammi delle azioni interne

• Trave su suolo elastico • Piastre (e cenni alle Lastre) • Elementi strutturali in acciaio

– travi e colonne – giunzioni bullonate e saldate – instabilità

Modalità d’esame Esame: prova scritta e prova orale

Prova scritta (3h): - I esercizio: telaio, tracciamento qualitativo delle azioni, soluzione del telaio; - II esercizio: calcolo o verifica di elemento in acciaio, oppure calcolo di elemento tipo piastra o trave su suolo elastico

L’ammissione alla prova orale è condizionata al superamento della prova scritta, che ha validità di 3 appelli. La prova orale può pertanto essere sostenuta in una sessione successiva rispetto alla prova scritta.

Allo scritto è possibile portare le tabelle dei coefficienti di influenza e la calcolatrice.

NB: attenzione all’iscrizione alle prove d’esame: - Per l’ammissione alle prove è necessaria l’Iscrizione all’appello

alla sola prova scritta o alla sola prova orale o a entrambe; - In caso di sola registrazione del voto: iscriversi alla sola prova

orale, inserendo nelle note «solo registrazione».