Università degli Studi Guglielmo Marconi

Insegnamento
Progetto di strutture
Docente
Prof. Grande Ernesto
Settore Scientifico Disciplinare
ICAR/09
CFU
12
Descrizione dell'insegnamento

Il corso di Progetto di Strutture è uno degli insegnamenti caratterizzanti tenuto al primo anno del Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile.

Il corso parte con alcune lezioni teoriche riguardanti le tipologie strutturali per edifici in cemento armato ed i criteri alla base dell’impostazione della carpenteria in zona sismica per gli edifici con struttura a telaio (criterio di regolarità). Si passa poi ad illustrate le principali tipologie di solai latero-cementizi, i metodi alla base della loro progettazione e i dettagli costruttivi che ne caratterizzano la loro realizzazione. In tale contesto viene posta particolare attenzione anche alla progettazione di altri elementi strutturali ricorrenti negli edifici, come gli sbalzi (sbalzo laterale e sbalzo d’angolo), i fori nei solai (fori di piccola, media e grande dimensione) e le scale con struttura in cemento armato (scala con tipologia a trave a ginocchio e gradini a sbalzo; scala con tipologia a soletta rampante). Nella parte finale del corso sono riportate lezioni riguardanti la progettazione di travi composte acciaio-calcestruzzo. In particolare, oltre ai metodi di verifica della sezione composta, vengono illustrati i metodi di progettazione degli elementi di connessione tra soletta in calcestruzzo e trave in acciaio.

Gli argomenti trattati nelle lezioni vengono altresì esaminati alla luce delle indicazioni contenute nella normativa italiana e negli eurocodici.

Obiettivi formativi (espressi come risultati di apprendimento attesi)
Il corso di Progetto di Strutture coniuga conoscenze teoriche riguardanti la Scienza e la Tecnica delle Costruzioni con abilità pratiche consistenti nella capacità di progettare elementi strutturali ricorrenti nelle costruzioni civili, in particolare negli edifici con struttura in calcestruzzo armato.

L’obiettivo principale dell'insegnamento consiste nel fornire agli studenti le conoscenze teoriche e le abilità pratiche per la progettazione di elementi strutturali in calcestruzzo armato ed elementi, principalmente travi, con sezione composta acciaio-calcestruzzo.

Le principali conoscenze (Descrittore di Dublino 1) acquisite riguardano infatti in modo particolare la progettazione strutturale di: solai latero-cementizi, solai con travetti in c.a.p., sbalzi nei solai (sbalzo laterale e sbalzo d’angolo), fori nei solai (fori di piccola, media e grande dimensione), scale con struttura in cemento armato (scala con tipologia a trave a ginocchio e gradini a sbalzo; scala con tipologia a soletta rampante). Nella parte finale del corso viene inoltre trattata la progettazione di travi composte acciaio-calcestruzzo, dove, oltre ai metodi di verifica della sezione composta, vengono illustrati i metodi di progettazione degli elementi di connessione tra soletta in calcestruzzo e trave in acciaio.

La conoscenza e comprensione di tali aspetti consentono all’allievo di essere in grado di riconoscere gli elementi strutturali, di individuare i modelli di calcolo, con la consapevolezza delle ipotesi alla base, di eseguire la valutazione delle sollecitazioni ed il calcolo e il disegno delle armature metalliche. Tutto ciò fornisce all’allievo la capacità di affrontare problematiche nel campo della Tecnica delle Costruzioni caratterizzate da differenti livelli di complessità in modo da sviluppare idee originali in contesti di sviluppo pratico e di ricerca avanzata.

 

Le principali abilità acquisite (capacità di applicare le conoscenze acquisite, Descrittore di Dublino 2) si concretizzano nel fatto che gli allievi saranno in grado di applicare le loro conoscenze per interpretare, descrivere e risolvere anche in modo innovativo il dimensionamento delle parti strutturali di un edificio viste come parti integranti dell’intero sistema strutturale. Ciò infatti richiede spesso un approccio interdisciplinare in quanto, proprio attraverso le conoscenze teoriche, progettuali e sperimentali acquisite anche nelle altre discipline, nonché nel corso di Laurea di primo livello, gli studenti sono in grado di raggiungere capacità critiche, selettive e sintetiche per affrontare lo studio e la progettazione degli elementi strutturali degli edifici in c.a. nonché delle travi composte acciaio-cls.

In questo contesto emergono altresì le competenze trasversali che acquisirà lo studente alla fine del corso. In particolare, l’autonomia di giudizio dello studente nell’identificare, formulare e risolvere casi con differente livello difficoltà che chiamano in gioco anche le nozioni acquisite nelle altre discipline delle aree di apprendimento specifiche e trasversali. Ciò consentirà allo studente di avere la capacità di integrare le conoscenze acquisite; di formulare giudizi anche sulla base di informazioni limitate o incomplete; di effettuare attente riflessioni sulle possibili soluzioni ad uno stesso problema. L’autonomia di giudizio verrà sviluppata in particolare tramite le attività di esercitazioni, svolte sia nell’ambito della didattica erogativa sia nell’ambito della didattica interattiva, dove il docente interagisce direttamente con il singolo studente nonché con gruppi di studenti. La valutazione dell’acquisizione dell’autonomia di giudizio avverrà sia in itinere, in particolare sulla base degli esiti dei questionari e delle esercitazioni proposte dal docente, sia durante la prova di accertamento finale.

Allo stesso modo, le abilità comunicative dello studente si concretizzeranno nella capacità di comunicare in modo chiaro e preciso le scelte progettuali adottate, nonché le conoscenze e le valutazioni effettuate. L’acquisizione, nonché la valutazione e la verifica del conseguimento di tali abilità, verrà infatti effettuata principalmente in occasione della prova di accertamento finale. Tuttavia, ciò verrà fatto anche mediante sessioni di tipo seminariale (aule virtuali) nelle quali singoli studenti o gruppi di essi verranno chiamati a illustrare lo svolgimento di applicazioni o casi progettuali assegnati dal docente.

Infine, per quanto riguarda le capacità di apprendimento, lo studente acquisirà capacità tali da consentirgli di impostare in modo autonomo lo studio di differenti soluzioni strutturali, comprese quelle non incluse nel programma. Tali capacità si tradurranno in conoscenza e strumenti metodologici per la crescita culturale e per l’aggiornamento continuo autonomo delle proprie conoscenze. La verifica della capacità di apprendimento verrà effettuata tramite le prove d’esame, nonché sulla base delle discussioni tenute nell’ambito delle aule virtuali riguardanti gli esercizi svolti dal docente nonché gli esercizi/questionari svolti in autonomia dallo studente.
Prerequisiti
Le conoscenze richieste per comprendere i contenuti del corso e raggiungere gli obiettivi formativi previsti riguardano gli argomenti trattati nel corso di Scienza delle Costruzioni, con particolare riferimento all’analisi statica di strutture isostatiche ed iperstatiche (metodo delle forze), e nel corso di Tecnica delle Costruzioni, con particolare riferimento alla teoria delle costruzioni in calcestruzzo armato e in acciaio, alla progettazione di semplici elementi strutturali in calcestruzzo armato e acciaio con riferimento agli stati limite di esercizio e agli stati limite ultimi come previsto dalla normativa vigente.
Tali conoscenze rappresentano un prerequisito indispensabile per lo studente che voglia seguire il corso con profitto.
Contenuti dell'insegnamento
1.     Sistemi strutturali per edifici
Ruolo dei sistemi strutturali adottati per la struttura portante degli edifici in c.a.; principali peculiarità dei differenti sistemi strutturali anche, alla luce delle indicazioni contenute in ambito normativo; criteri generali che devono guidare il progettista nell’impostazione della carpenteria di un edificio in zona sismica (regolarità).

2.     Azioni sulle Costruzioni e Analisi dei Carichi Unitari
azioni agenti sulle costruzioni; classificazione delle azioni in accordo alle normative ed in base a parametri legati al carattere delle azioni e alla risposta strutturale; individuazione degli elementi costituenti le parti strutturali e non strutturali ricorrenti negli edifici; analisi dei carichi unitari con particolare riferimento a: tramezzi, tamponamenti, solaio, sbalzi.

3.     Progetto di solai latero-cementizi gettati in opera
dimensionamento preliminare; analisi dei carichi; calcolo armature metalliche; disposizione armature metalliche; verifica lato cls: fasce piene e semipiene; verifica a taglio

4.     Progetto di solai latero-cementizi con travetti in c.a.p.
analisi dei carichi; combinazioni dei carichi e sollecitazioni di progetto; scelta travetti in c.a.p.; calcolo armatura superiore; calcolo armatura di continuità; distinta armatura.

5.     Sbalzi nei solai
principali tipologie di sbalzi nei solai latero-cementizi; possibili soluzioni progettuali che si adottano nella pratica corrente; sbalzo laterale: metodi di calcolo e dettagli costruttivi, applicazioni numeriche, soluzioni progettuali; sbalzo d’angolo: metodi di calcolo e dettagli costruttivi, applicazioni numeriche, soluzioni progettuali.

6.     Torsione negli elementi in c.a.
studio degli elementi in c.a. soggetti a torsione andando ad esaminare il comportamento sperimentale, i modelli teorici, con particolare riferimento al modello a traliccio spaziale, e gli approcci seguiti dalla normativa italiana; applicazioni numeriche.

7.     Fori nei solai
individuazione delle differenti tipologie di fori che si possono riscontrare all’interno di un solaio; metodi di calcolo e i provvedimenti in termini di dettagli costruttivi; dimensionamento delle travi di bordo nel caso di fori di grandi dimensioni; verifiche e i dettagli costruttivi che si adottano nella pratica corrente.

8.     Le scale
esame delle principali tipologie di scale negli edifici andando ad esaminare sia la loro influenza sulla risposta strutturale dell’edificio, sia le principali peculiarità caratterizzanti il loro dimensionamento; schemi statici semplificati e ipotesi alla base del dimensionamento della struttura della scala; esame di tutte le fasi necessarie al dimensionamento di una scala in c.a. con tipologia a trave a ginocchio e gradini a sbalzo; analisi dei carichi fissi e variabili; individuazione degli schemi statici semplificati e delle sollecitazioni di progetto; disposizione delle armature metalliche.

9.     Costruzioni composte acciaio-calcestruzzo
breve panoramica sulle strutture composte acciaio-calcestruzzo evidenziando però le principali caratteristiche nonché le ipotesi alla base del calcolo; calcolo di una sezione composta acciaio-cls nel caso particolare di flessione semplice; ruolo dell’omogeneizzazione nei confronti di uno dei due materiali costituenti la sezione composta; metodi di analisi in campo lineare e esame dell’effetto dei fenomeni differiti nel cls; fasi di comportamento della sezione composta; calcolo della resistenza ultima delle travi composte acciaio-cls andando a considerare il comportamento non lineare dei materiali che costituiscono le sue parti; esame dei metodi per il calcolo del momento plastico della sezione composta, sia nel caso di soletta parzializzata, sia nel caso di soletta interamente reagente; individuazione delle principali tipologie di connessione, focalizzando l’attenzione sulla progettazione delle connessioni a taglio, anche alla luce delle indicazioni riportate in normativa.

10.   Nodi trave/colonna nei telai in c.a.
esame del ruolo dei nodi trave-colonna nella risposta sismica delle strutture a telaio in c.a.; esame dei meccanismi resistenti dei nodi trave-colonna sia da un punto di vista teorico sia considerando l’approccio proposto dalla normativa italiana per la verifica di resistenza dei nodi trave-colonna; applicazioni numeriche.

11.   Progettazione allo SLU di telai in c.a.
valutazione dei carichi sulle travi considerando l’area di influenza dei solai; valutazione delle sollecitazioni nelle travi facendo riferimento a schemi limite; valutazione delle sollecitazioni nei pilastri considerando sia i soli carichi verticali sia le forze orizzontali, ricorrendo in entrambi i casi a schemi approssimati; pre-dimensionamento di travi e pilastri; modellazione tramite software agli elementi finiti; dimensionamento dell’armatura metallica a flessione e taglio; esame delle indicazioni di normativa, alle quali fare riferimento per valutare il quantitativo minimo di armature; distinta delle armature metalliche delle travi e dei pilastri.

12.   Progettazione di strutture a pareti in c.a.
aspetti generali relativi alla strutture a setti in c.a.; meccanismi resistenti e gli approcci di verifica previsti dalle normative; aspetti relativi alla modellazione agli elementi finiti

13.   Dimensionamento strutturale delle fondazioni
aspetti di carattere generale e specifico relativi al dimensionamento delle strutture di fondazione; caso dei plinti e delle travi rovesce: metodi di calcolo approssimati per il dimensionamento della geometria; indicazioni specifiche contenute nella normativa; aspetti relativi alle fondazioni profonde.
Attività didattiche
Le attività didattiche si articolano in didattica erogativa e didattica interattiva.
Per quanto riguarda la didattica erogativa, l'insegnamento prevede, per ciascun CFU, 5 ore di Didattica Erogativa, costituite da 2,5 videolezioni (tenendo conto delle necessità di riascolto da parte dello studente). Ciascuna videolezione esplicita i propri obiettivi e argomenti, ed è corredata da materiale testuale in pdf. Le videolezioni riguardano in particolare sia argomenti di teoria sia applicazioni numeriche. Queste ultime sono in particolare finalizzate a presentare agli studenti con riferimento a casi reali gli approcci per interpretare, descrivere e risolvere il dimensionamento delle singole parti strutturali di un edificio (solai, scale, fori, sbalzi, travi, pilastri, fondazioni) estratte da un organismo strutturale complesso. Viene infatti evidenziato come le conoscenze teoriche, progettuali e sperimentali acquisite siano infatti indispensabili per raggiungere le capacità per riconoscere gli elementi strutturali, individuare i modelli di calcolo, le ipotesi alla base del dimensionamento e del calcolo strutturale, ovvero per affrontare lo studio e la progettazione degli elementi strutturali degli edifici in c.a. nonché delle travi composte acciaio-cls .

Per quanto riguarda la didattica interattiva, l’'insegnamento segue quanto previsto dalle Linee Guida di Ateneo sulla Didattica Interattiva e l'interazione didattica, e propone, per ciascun CFU, 1 ora di Didattica Interattiva dedicata alle seguenti attività: lettura area FAQ, partecipazione ad e-tivity strutturata costituita da attività finalizzate alla restituzione di un feedback formativo e interazioni sincrone dedicate a tale restituzione. In particolare, in tale ambito è prevista un’attività progettuale che consiste nello svolgimento da parte dello studente di alcune applicazioni predisposte dal docente e che possono essere svolte dal singolo studente o da gruppi di studenti. Lo stesso docente provvede a revisionare l’applicazione svolta dallo studente (o dal gruppo di studenti) e a coinvolgere successivamente lo stesso (o il gruppo di studenti) in una discussione aperta anche agli altri studenti e finalizzata a presentare e discutere l’applicazione svolta.
Modalità di verifica dell'apprendimento
L’esame si svolge in forma scritta. La prova ha una durata massima di 120 minuti e, durante lo svolgimento della stessa è consentito esclusivamente l’uso di una calcolatrice e del testo della normativa fornita direttamente dalla commissione d’esame.

La prova è costituta fondamentalmente da due parti. La prima parte riguarda la risoluzione di uno o più esercizi numerici ed è finalizzata ad accertare il livello di conoscenza dei contenuti teorico-metodologici del corso (descrittore di Dublino 1); il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni tecniche di problemi di verifica e dimensionamento di parti strutturali di edifici in c.a. nonché di travi a sezione composta acciaio-calcestruzzo (descrittore di Dublino 2); l’ autonomia di giudizio (descrittore di Dublino 3) e la consapevolezza delle ipotesi semplificative adottate nella progettazione strutturale.

La seconda parte della prova consiste nel rispondere a domante finalizzate alla presentazione e alla discussione critica della progettazione di alcuni elementi strutturali. In particolare, viene richiesto agli studenti di mettere in evidenza le scelte progettuali, le fasi alla base del dimensionamento e del calcolo strutturale, l’impostazione della carpenteria in termini di quantitativi e disposizione delle armature metalliche, il tutto correlato poi alle indicazioni contenute nella normativa. Ciò consente in particolare di verificare la capacità di comunicazione dell'allievo con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell'esposizione sugli argomenti trattati nel corso.

In termini di criteri di valutazione, alla prima parte è assegnato un punteggio massimo pari al 12/30, mentre alla seconda parte viene assegnato un punteggio massimo pari a 18/30.

Sono altresì previste prove di verifica e di autoverifica intermedie erogate in modalità distance learning che riguardano sia lo svolgimento di test di autoapprendimento sia attività riguardanti la progettazione di alcuni casi di studio presentando al docente, nell’ambito di una discussione aperta anche a gruppi di studenti, le scelte progettuali e le soluzioni adottate. Sebbene le prove di verifica e di autoverifica intermedie non contribuiscono alla formulazione del giudizio finale e non sono obbligatorie ai fini del sostenimento della prova d´esame, la quale deve essere svolta in presenza dello studente davanti ad apposita Commissione ai sensi dell´art. 11 c.7 lett.e) del DM 270/2004, esse sono da considerarsi altamente consigliate e utili ai fini della preparazione e dello studio individuale.

Infatti, la prova finale e le prove di verifica e di autoverifica intermedie consentono nel loro insieme di accertare la capacità di conoscenza e comprensione, la capacità di applicare le competenze acquisite, la capacità di esposizione, la capacità di apprendere e di elaborare soluzioni in autonomia di giudizio.
Libri di testo

Oltre alle lezioni realizzate dal Docente ed ai materiali didattici pubblicati in piattaforma, è obbligatorio lo studio dei seguenti testi:

  1. Nunziata, Teoria e pratica delle strutture in c.a. – vol. 2, ed. Flaccovio
  2. Emanuele F. Radogna, Tecnica delle costruzioni vol.2 - Costruzioni composte «Acciaio calcestruzzo», cemento armato, cemento armato precompresso, Zanichelli
Ricevimento studenti

Previo appuntamento (e.grande@unimarconi.it)