Università degli Studi Guglielmo Marconi

Insegnamento
Riabilitazione strutturale
Docente
Prof. Mancinelli Eugenio Francesco
Settore Scientifico Disciplinare
ICAR/09
CFU
12
Descrizione dell'insegnamento

Il corso di Riabilitazione Strutturale è uno degli insegnamenti caratterizzanti tenuto al secondo anno del Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile.

Il corso parte con alcune lezioni teoriche riguardanti i dissesti nelle costruzioni e lo studio dei quadri fessurativi che ne possono derivare. Si passa poi ad illustrate aspetti specifici relativi alle costruzioni in muratura. A tal fine, vengono esaminate peculiarità specifiche inerenti sia il materiale muratura sia la risposta strutturale degli edifici in muratura, assieme agli approcci di modellazione ed analisi strutturale attualmente utilizzati. Considerando i principali meccanismi di dissesto delle costruzioni in muratura, vengono esaminate in dettaglio le tecniche di consolidamento statico basate sia sull’impiego di materiali tradizionali sia sull’utilizzo di materiali innovativi fibro-rinforzati FRP. Tali tecniche vengono altresì esaminate nel caso delle costruzioni in cemento armato. Nel corso vengono altresì introdotti i concetti di miglioramento ed adeguamento sismico alla luce delle indicazioni riportate nell’attuale normativa italiana.

Obiettivi formativi (espressi come risultati di apprendimento attesi)
L’obiettivo principale dell'insegnamento consiste nel fornire agli studenti le conoscenze teoriche e le abilità pratiche per l’interpretazione dei dissesti nelle costruzioni in c.a. e in muratura e per la scelta di opportuni interventi di rinforzo locale e globale basati sia su tecniche/materiali tradizionali che innovativi.

Le principali conoscenze acquisite riguarderanno infatti: le cause dei dissesti nelle strutture in c.a. ed in muratura e la loro correlazione con i quadri deformativi e fessurativi; le conoscenze relative alle tecniche di intervento tradizionali e innovative.

Le principali abilità acquisite, intese come capacità di applicare le conoscenze e di adottare con autonomia di giudizio l'approccio più opportuno, consisteranno infatti nella capacità di esaminare i quadri deformativi e fessurativi di una struttura e di interpretare gli stessi alla luce di possibili cause, individuando dunque anche gli interventi di consolidamento più opportuni basati sia su tecniche tradizionali (cordoli, catene, piattabande, etc.) sia su materiali/tecniche innovative (materiali fibrorinforzati FRP).

Lo studente acquisirà altresì competenze trasversali come l’autonomia di giudizio nell’identificare le possibili cause perturbatrici dell’equilibrio statico di una costruzione e i possibili rimedi in termini di tecniche di consolidamento statico. Ciò consentirà allo studente di avere la capacità di integrare le conoscenze acquisite; di formulare giudizi anche sulla base di informazioni limitate o incomplete e di effettuare attente riflessioni sulle possibili soluzioni ad uno stesso problema (scelta della tecnica di consolidamento). 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 l’interpretazione del dissesto e la scelta della soluzione adottata. 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 numeriche assegnate dal docente.

Infine, per quanto riguarda le capacità di apprendimento, lo studente acquisirà capacità tali da consentirgli di individuare le cause perturbatrici dell’equilibrio statico di una struttura e di interpretarle anche alla luce delle scelte dei possibili interventi. 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 esempi mostrati dal docente nonché gli esercizi/questionari svolti in autonomia dallo studente.
Prerequisiti

Le conoscenze di base necessarie per comprendere i contenuti del corso e saper applicare le tecniche descritte nell'insegnamento sono le seguenti:

- Scienza delle Costruzioni (criteri di resistenza dei materiali, meccanica del continuo);
- Tecnica delle Costruzioni (progetto di elementi strutturali in acciaio e cemento armato).

Contenuti dell'insegnamento
1.     Dissesti e stati fessurativi
dissesti nelle strutture individuando le principali cause perturbatrici; stati fessurativi con riferimento ad esempi di dissesti ricorrenti; diagnostica.

2.     Studio delle lesioni
esame dello stato deformativo e fessurativo dei prismi elementari; esame dei differenti stati di sollecitazione, considerando altresì differenti condizioni di carico dei prismi elementari; relazioni per ricavare le tensioni principali e le tensioni ideali; concetto di isostatiche e di isodinamiche, nonché del loro ruolo sulla fessurazione degli elementi; meccanismi di rottura dei solidi prismatici definendo i vari meccanismi nei confronti di differenti stati di sollecitazione e di condizioni al contorno; situazioni reali ricorrenti.

3.     Stati Fessurativi - elementi e strutture
stati fessurativi di strutture in c.a. relativamente ai cedimenti statici più ricorrenti; stati fessurativi di strutture in muratura indotti sia da cedimenti della fondazione sia da forze esterne; considerazioni utili ad esaminare lo stato fessurativo.

4.     Le murature
principali peculiarità della muratura; aspetti relativi alle caratteristiche meccaniche dei singoli costituenti e della muratura vista come assemblaggio blocchi/malta; principali indicazioni di normativa circa le caratteristiche meccaniche della muratura; caratteristiche di alcune tecniche costruttive moderne.

5.     Le murature-Modellazione ed Analisi Strutturale
principali approcci di modellazione adottati per gli edifici in muratura; modellazione a telaio equivalente: definizione degli elementi e introduzione dei tratti rigidi; meccanismi di crisi degli elementi maschi murari e fasce di piano, analizzando le indicazioni a riguardo previste dalla normativa; applicazione numerica.

6.     Tecniche di recupero per gli edifici in muratura
principali peculiarità della risposta degli edifici con struttura portante in muratura nei confronti delle azioni orizzontali; principali interventi sulle costruzioni in muratura, sia di tipo locale sia di tipo globale; indicazioni specifiche per ogni intervento.

7.     Tiranti metallici nelle strutture in muratura
tipologie di tiranti che in generale vengono impiegati nel consolidamento delle strutture in muratura; elementi caratterizzanti i tiranti; meccanismi resistenti dei tiranti inseriti nelle strutture in muratura; resistenza di progetto dei tiranti considerando le differenti tipologie.

8.     Architrave e piattabanda nelle strutture in muratura
comportamento statico dell’architrave e della piattabanda; metodi e approcci per il loro dimensionamento; applicazione numerica.

9.     Archi in muratura
archi in muratura evidenziando tipologie, modelli, teorie di calcolo e meccanismi di collasso; confronto tra arco e trave; concetto di funicolare dei carichi e definizione della curva delle pressioni; principali forme di cedimenti nelle strutture ad arco in muratura; comportamento e segnali di cedimenti statici nelle strutture a volta e a cupola in muratura; principali interventi di consolidamento di archi, volte e cupole in muratura.

10.   Tecniche di recupero per gli edifici in cemento armato
concetto di fattori di confidenza; concetto di miglioramento, adeguamento ed interventi locali; principali interventi di consolidamento delle strutture in c.a. basati sull’impiego di materiali tradizionali.

11.   Rinforzi con materiali innovativi Fibrorinforzati
materiali compositi fibrorinforzati; peculiarità e principali applicazioni in ambito strutturale; forza massima trasmissibile dal rinforzo in accordo alle indicazioni contenute nel documento italiano CNR-DT200.

12.   Tipologie di interventi con sistemi FRP
tipologie di intervento con rinforzi FRP su strutture in muratura; utilizzo per le singole tipologie di intervento delle formulazioni contenute nelle linee guida CNR-DT200.
Attività didattiche
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 relative a casi di studio. Queste ultime sono finalizzate a presentare agli studenti esempi reali sia di dissesti sia di interventi di consolidamento statico, in modo da far comprendere come le conoscenze teoriche acquisite siano difatti indispensabili per raggiungere le capacità per individuare le cause alla base del dissesto e gli interventi, ovvero le tecniche, di consolidamento.

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. È prevista altresì un’attività specifica che consiste nello svolgimento da parte dello studente di alcune applicazioni numerico-pratiche proposte dal docente e che possono essere svolte dal singolo studente o da gruppi di studenti. Lo stesso docente provvede a revisionare le applicazioni svolte 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 le applicazioni svolte mettendo in evidenza le capacità dello studente di applicare le conoscenze acquisite.
Modalità di verifica dell'apprendimento
L’esame si svolge in forma scritta ed è eventualmente seguito da una discussione orale. La prova scritta ha una durata massima di 120 minuti.

La prova prevede la risposta ad alcuni quesiti riguardanti gli argomenti di teoria (questa parte è infatti finalizzata principalmente ad accertare il livello di conoscenza dei contenuti teorico-metodologici del corso, il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni di intervento alla luce dei dissesti individuati (descrittore di Dublino 2), l’ autonomia di giudizio (descrittore di Dublino 3) e la consapevolezza delle molteplicità di possibili cause nonché delle tecniche di intervento. All’interno della prova sono altresì previsti alcuni casi relativi a stati di dissesto dove viene richiesto allo studente di identificare le possibili cause e di discutere criticamente i possibili interventi. 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 particolare, la prova prevede in totale quattro quesiti: ad ogni quesito è assegnato un punteggio massimo pari a 7.5/30, nel caso lo studente risponda correttamente al quesito, arricchendolo con schemi grafici ed esempi.

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 lo svolgimento di alcune applicazioni numeriche presentando al docente, nell’ambito di una discussione aperta anche a gruppi di studenti, le scelte e le soluzioni ottenute. 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.
Libri di testo

Oltre alle lezioni realizzate dal Docente ed ai materiali didattici pubblicati in piattaforma, è obbligatorio lo studio del seguente testo:

  • M. A. Pisani, Consolidamento delle strutture, HOEPLI
  • S. Mastrodicasa, Dissesti statici delle strutture edilizie, Hoepli, Milano, 1993
Ricevimento studenti

Previo appuntamento (ef.mancinelli@unimarconi.it)