ID:
170993
Tipo Insegnamento:
Opzionale
Durata (ore):
20
CFU:
2
SSD:
SCIENZA DELLE COSTRUZIONI
Url:
ARCHITETTURA/PERCORSO COMUNE Anno: 5
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Primo Semestre (20/09/2024 - 20/12/2024)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il progetto architettonico non può svilupparsi senza prevederne i sistemi strutturali portanti Tali sistemi dovranno adempiere al compito di garantire la sicurezza nei confronti delle azioni a cui sarà sottoposto l’opera durante la sua vita.
Primo compito del progettista è quindi quello di sapere cosa è una “struttura”. Schodek e Bechthold [1] ne danno una semplice definizione: un dispositivo che incanala I carichi conseguenti all’uso o alla presenza stessa della costruzione verso il terreno che lo sorregge. In linguaggio più articolato una struttura può essere concepita come un’organizzazione di elementi posizionati nello spazio il cui carattere unitario deve dominare le relazioni tra le parti.
E’ importante quindi che la struttura sia concepita dall’inizio come un tutt’uno e che sia correttamente integrata nell’architettura. L’unicità della struttura potrebbe essere facilmente sottovalutata se si osserva una costruzione tipica composta apparentemente da allineamenti di travi e colonne indipendenti.
In realtà, tutte le strutture sono, e devono essere, progettate principalmente a lavorare come un sistema unico e solo in subordine come assemblaggio di elementi discreti. Tali elementi sono posizionati and interconnessi in modo che l’assemblaggio funzioni come un “unicum” nel trasferire i carichi verticali e le azioni orizzontali al terreno.
E’ importante sottolineare che le strutture sono in genere ideate in risposta a uno specifico gruppo di condizioni di carico e funzionano correttamente solo rispetto a queste condizioni. Possono comportarsi invece in maniera fragile sotto l’azione di carichi imprevisti.
La progettazione strutturale, anche quella iniziale di massima indispensabile per sviluppare un progetto architettonico realistico e privo di sorprese in fase di progettazione definitiva ed esecutiva, consiste nel posizionare gli elementi strutturali e nel formulare le interrelazioni tra loro, con l’obiettivo di dotare l’assemblaggio strutturale risultante di un certo funzionamento. Come posizionare gli elementi e come connetterli tra loro è fondamentale per concepire e progettare una struttura anche nella fase iniziale.
Gli elementi strutturali possono essere posizionati in diversi modi per portare i carichi, e diverse sono le tipologie di connessioni tra questi che possono esistere. Per esempio una trave può essere semplicemente appoggiata su un muro o un pilastro oppure essere rigidamente connessa a questo, con diverse conseguenze strutturali.
Le azioni sotto le quali sono progettate le strutture sono essenzialmente di due tipi: azioni verticali (peso proprio, mobilio, persone) e azioni orizzontali (vento e sisma). Il sistema strutturale ha il compito di trasferire correttamente tali azioni al terreno. Per posizionare e dimensionare (anche approssimativamente) correttamente la struttura è necessario comprendere le modalità fisiche con le quali avviene tale trasferimento. I concetti base sono quelli della Statica e della Scienza delle Costruzioni.
Le principali conoscenze che lo studente dovrà acquisire riguardano:
- Catalogare gli elementi strutturali disponibili in architettura focalizzandone le capacità strutturali e l’impiego.
- Le modalità con cui gli elementi strutturali trasferiscono i carichi verticali al terreno0
- Come il vento e l’azione sismica caricano le costruzioni, quali soluzioni strutturali adottare per rendere la costruzione anti-sismica e le modalità con cui tali soluzioni forniscono la resistenza sismica
- Quantificare i carichi verticali e i carichi orizzontali
- Dimensionare (approssimativamente) gli elementi strutturali più significativi (facoltativo).
La principale abilità (ossia capacità di applicare conoscenze acquisite) che lo studente dovrà sviluppare sarà quella di definire (e posizionare) un sistema strutturale coerente, realistico e felicemente inglobato nel progetto architettonico. In dettaglio lo studente sarà messo in grado di:
- Scegliere gli elementi strutturali più idonei e di posizionarli in pianta (impostazione della carpenteria) e in sezione in modo da trasferire correttamente i carichi verticali al terreno
- Determinare le tipologie strutturali più idonee per sostenere le azioni sismiche e posizionarle in pianta e in sezione
- Quantificare le azioni verticali e orizzontali a cui la costruzione è sottoposta
- Determinare gli effetti approssimativi sulla struttura dovuti ai carichi applicati e dimensionare (approssimativamente) gli elementi strutturali più significativi.
Il Corso può essere considerato un utile supporto per tutti i Laboratori di Sintesi Finale perché fornirà concetti e procedure utili a progettare (di massima) e dimensionare (approssimativamente) strutture in cemento armato, acciaio e muratura.
Primo compito del progettista è quindi quello di sapere cosa è una “struttura”. Schodek e Bechthold [1] ne danno una semplice definizione: un dispositivo che incanala I carichi conseguenti all’uso o alla presenza stessa della costruzione verso il terreno che lo sorregge. In linguaggio più articolato una struttura può essere concepita come un’organizzazione di elementi posizionati nello spazio il cui carattere unitario deve dominare le relazioni tra le parti.
E’ importante quindi che la struttura sia concepita dall’inizio come un tutt’uno e che sia correttamente integrata nell’architettura. L’unicità della struttura potrebbe essere facilmente sottovalutata se si osserva una costruzione tipica composta apparentemente da allineamenti di travi e colonne indipendenti.
In realtà, tutte le strutture sono, e devono essere, progettate principalmente a lavorare come un sistema unico e solo in subordine come assemblaggio di elementi discreti. Tali elementi sono posizionati and interconnessi in modo che l’assemblaggio funzioni come un “unicum” nel trasferire i carichi verticali e le azioni orizzontali al terreno.
E’ importante sottolineare che le strutture sono in genere ideate in risposta a uno specifico gruppo di condizioni di carico e funzionano correttamente solo rispetto a queste condizioni. Possono comportarsi invece in maniera fragile sotto l’azione di carichi imprevisti.
La progettazione strutturale, anche quella iniziale di massima indispensabile per sviluppare un progetto architettonico realistico e privo di sorprese in fase di progettazione definitiva ed esecutiva, consiste nel posizionare gli elementi strutturali e nel formulare le interrelazioni tra loro, con l’obiettivo di dotare l’assemblaggio strutturale risultante di un certo funzionamento. Come posizionare gli elementi e come connetterli tra loro è fondamentale per concepire e progettare una struttura anche nella fase iniziale.
Gli elementi strutturali possono essere posizionati in diversi modi per portare i carichi, e diverse sono le tipologie di connessioni tra questi che possono esistere. Per esempio una trave può essere semplicemente appoggiata su un muro o un pilastro oppure essere rigidamente connessa a questo, con diverse conseguenze strutturali.
Le azioni sotto le quali sono progettate le strutture sono essenzialmente di due tipi: azioni verticali (peso proprio, mobilio, persone) e azioni orizzontali (vento e sisma). Il sistema strutturale ha il compito di trasferire correttamente tali azioni al terreno. Per posizionare e dimensionare (anche approssimativamente) correttamente la struttura è necessario comprendere le modalità fisiche con le quali avviene tale trasferimento. I concetti base sono quelli della Statica e della Scienza delle Costruzioni.
Le principali conoscenze che lo studente dovrà acquisire riguardano:
- Catalogare gli elementi strutturali disponibili in architettura focalizzandone le capacità strutturali e l’impiego.
- Le modalità con cui gli elementi strutturali trasferiscono i carichi verticali al terreno0
- Come il vento e l’azione sismica caricano le costruzioni, quali soluzioni strutturali adottare per rendere la costruzione anti-sismica e le modalità con cui tali soluzioni forniscono la resistenza sismica
- Quantificare i carichi verticali e i carichi orizzontali
- Dimensionare (approssimativamente) gli elementi strutturali più significativi (facoltativo).
La principale abilità (ossia capacità di applicare conoscenze acquisite) che lo studente dovrà sviluppare sarà quella di definire (e posizionare) un sistema strutturale coerente, realistico e felicemente inglobato nel progetto architettonico. In dettaglio lo studente sarà messo in grado di:
- Scegliere gli elementi strutturali più idonei e di posizionarli in pianta (impostazione della carpenteria) e in sezione in modo da trasferire correttamente i carichi verticali al terreno
- Determinare le tipologie strutturali più idonee per sostenere le azioni sismiche e posizionarle in pianta e in sezione
- Quantificare le azioni verticali e orizzontali a cui la costruzione è sottoposta
- Determinare gli effetti approssimativi sulla struttura dovuti ai carichi applicati e dimensionare (approssimativamente) gli elementi strutturali più significativi.
Il Corso può essere considerato un utile supporto per tutti i Laboratori di Sintesi Finale perché fornirà concetti e procedure utili a progettare (di massima) e dimensionare (approssimativamente) strutture in cemento armato, acciaio e muratura.
Prerequisiti
Possono sostenere l’esame solo coloro che hanno sostenuto l’esame di Statica e l’esame di Scienza delle Costruzioni. È inoltre consigliabile aver superato, o almeno preparato, l’esame di Tecnica delle Costruzioni, in particolare per la parte relativa all’analisi dei carichi e alla risoluzione dei telai.
Si presuppongono già acquisiti :
- le conoscenze fondamentali sulla determinazione delle reazioni vincolari di strutture intelaiate isostatiche e iperstatiche.
- le conoscenze fondamentali per operare delle verifiche alle tensioni ammissibili su sezioni pressoinflesse, soggette a taglio, soggette a torsione.
- i fondamenti della geometria delle aree (baricentro, momento d’inerzia)
Si presuppongono già acquisiti :
- le conoscenze fondamentali sulla determinazione delle reazioni vincolari di strutture intelaiate isostatiche e iperstatiche.
- le conoscenze fondamentali per operare delle verifiche alle tensioni ammissibili su sezioni pressoinflesse, soggette a taglio, soggette a torsione.
- i fondamenti della geometria delle aree (baricentro, momento d’inerzia)
Metodi didattici
L'approccio alla disciplina è prevalentemente di tipo deduttivo ma con continui richiami alla realtà dei fenomeni e all’osservazione di strutture reali.
Il Mola structural kit è utilizzato come supporto alla didattica per mostrare, in scala ridotta, ossature strutturali reali e loro comportamento sotto carichi verticali e carichi orizzontali.
I concetti saranno inoltre presentati agli studenti con l’ausilio di presentazioni power point che saranno poi rese disponibili in Classroom in modo da consentire allo studente di rivedere i concetti a casa.
Gli strumenti, prevalentemente basati su equilibrio (Statica) e deformabilità (Scienza delle Costruzioni) delle travi, rimangono sempre strettamente funzionali ad una trattazione essenziale e sufficientemente rigorosa per consentire di trattare problemi reali, anche complessi, attraverso modelli meccanici semplificati.
Alcune ore di lezione saranno dedicate a un’esercitazione finalizzata a posizionare gli elementi strutturali in pianta di una costruzione reale, a quantificare i carichi applicati e a stimare le dimensioni di alcuni elementi strutturali significativi.
Il Mola structural kit è utilizzato come supporto alla didattica per mostrare, in scala ridotta, ossature strutturali reali e loro comportamento sotto carichi verticali e carichi orizzontali.
I concetti saranno inoltre presentati agli studenti con l’ausilio di presentazioni power point che saranno poi rese disponibili in Classroom in modo da consentire allo studente di rivedere i concetti a casa.
Gli strumenti, prevalentemente basati su equilibrio (Statica) e deformabilità (Scienza delle Costruzioni) delle travi, rimangono sempre strettamente funzionali ad una trattazione essenziale e sufficientemente rigorosa per consentire di trattare problemi reali, anche complessi, attraverso modelli meccanici semplificati.
Alcune ore di lezione saranno dedicate a un’esercitazione finalizzata a posizionare gli elementi strutturali in pianta di una costruzione reale, a quantificare i carichi applicati e a stimare le dimensioni di alcuni elementi strutturali significativi.
Verifica Apprendimento
La verifica dell’apprendimento e del grado di raggiungimento degli obiettivi formativi è effettuata con:
- Un test a risposta multipla con lo scopo di valutare il livello di acquisizione della materia e la capacità di ragionare nell’applicazione, ad alcuni casi semplici, dei concetti spiegati. La sufficienza è raggiunta se le risposte esatte sono almeno il 50% del totale.
- Lo svolgimento di un’esercitazione consistente nel posizionamento della struttura in un’architettura reale, nella determinazione dei carichi verticali (pesi propri e carichi accidentali) e orizzontali (sisma) agenti, nella individuazione degli elementi strutturali più sollecitati e nella stima delle loro dimensioni minime di sicurezza (quest’ultimo opzionale).
L’esame si considera superato solo se l’esercitazione è completata e se il test è superato con la sufficienza.
- Un test a risposta multipla con lo scopo di valutare il livello di acquisizione della materia e la capacità di ragionare nell’applicazione, ad alcuni casi semplici, dei concetti spiegati. La sufficienza è raggiunta se le risposte esatte sono almeno il 50% del totale.
- Lo svolgimento di un’esercitazione consistente nel posizionamento della struttura in un’architettura reale, nella determinazione dei carichi verticali (pesi propri e carichi accidentali) e orizzontali (sisma) agenti, nella individuazione degli elementi strutturali più sollecitati e nella stima delle loro dimensioni minime di sicurezza (quest’ultimo opzionale).
L’esame si considera superato solo se l’esercitazione è completata e se il test è superato con la sufficienza.
Testi
[1] Daniel L. Schodek, Martin Bechthold, Structures, Pearson Education Inc., 2014
[2] Carlo Sigmund, Predimensionamento elementi strutturali in c.a., acciaio, muratura e legno, EUROCODES Spreadsheets Structural Design, 2014
[3] Hugo Bachmann, Seismic conceptual design of buildings, Swiss Federal Office for Water and Geology, 2003
[4] Decreto 17 gennaio 2018 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, “Aggiornamento delle Norme tecniche per le costruzioni”.
[5] Circolare 21 gennaio 2019 n.7 C.S.LL.PP. “Istruzioni per l’applicazione dell’Aggiornamento delle Norme tecniche per le costruzioni
[6] Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri 9 febbraio 2011, “Valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle Norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 14/01/2008.
[2] Carlo Sigmund, Predimensionamento elementi strutturali in c.a., acciaio, muratura e legno, EUROCODES Spreadsheets Structural Design, 2014
[3] Hugo Bachmann, Seismic conceptual design of buildings, Swiss Federal Office for Water and Geology, 2003
[4] Decreto 17 gennaio 2018 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, “Aggiornamento delle Norme tecniche per le costruzioni”.
[5] Circolare 21 gennaio 2019 n.7 C.S.LL.PP. “Istruzioni per l’applicazione dell’Aggiornamento delle Norme tecniche per le costruzioni
[6] Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri 9 febbraio 2011, “Valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle Norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 14/01/2008.
Contenuti
Il Corso prevede 20 ore di didattica frontale tra lezioni ed esercitazioni, pari a 2 crediti, a cui si aggiungono alcune ore di attività individuale per rivedere i contenuti del Corso e per sviluppare la semplice esercitazione.
I contenuti sono così distribuiti:
- Progetto strutturale e verifica strutturale. Il ruolo della carpenteria.
- Classificazione degli elementi strutturali in base alla geometria, alla rigidezza e alla modalità con cui trasferiscono i carichi agli appoggi
- Modalità di trasferimento dei carichi verticali tra i vari elementi strutturali: posizionamento e schemi esplicativi
- Interpretazione e modellazione degli effetti del sisma sugli edifici
- Tipologie strutturali resistenti al sisma in costruzioni in c.a., acciaio e muratura
- Disposizione dei sistemi sismo-resistenti in pianta e in altezza: la regolarità strutturale e il ruolo del centro di rigidezza.
- La struttura portante della scala e l’utilità del giunto sismico.
- Analisi dei carichi,
- Determinazione speditiva delle principali caratteristiche della sollecitazione e pre-dimensionamento degli elementi strutturali più significativi.
All’interno del Corso lo studente è accompagnato all’analisi dei carichi e al predimensionamento strutturale di massima di alcuni elementi strutturali di una costruzione reale.
È previsto il contributo di un docente straniero. Quest’anno (a.a. 2024/25) interverrà il prof. Pelà della Technical University of Catalonia (Barcelona).
I contenuti sono così distribuiti:
- Progetto strutturale e verifica strutturale. Il ruolo della carpenteria.
- Classificazione degli elementi strutturali in base alla geometria, alla rigidezza e alla modalità con cui trasferiscono i carichi agli appoggi
- Modalità di trasferimento dei carichi verticali tra i vari elementi strutturali: posizionamento e schemi esplicativi
- Interpretazione e modellazione degli effetti del sisma sugli edifici
- Tipologie strutturali resistenti al sisma in costruzioni in c.a., acciaio e muratura
- Disposizione dei sistemi sismo-resistenti in pianta e in altezza: la regolarità strutturale e il ruolo del centro di rigidezza.
- La struttura portante della scala e l’utilità del giunto sismico.
- Analisi dei carichi,
- Determinazione speditiva delle principali caratteristiche della sollecitazione e pre-dimensionamento degli elementi strutturali più significativi.
All’interno del Corso lo studente è accompagnato all’analisi dei carichi e al predimensionamento strutturale di massima di alcuni elementi strutturali di una costruzione reale.
È previsto il contributo di un docente straniero. Quest’anno (a.a. 2024/25) interverrà il prof. Pelà della Technical University of Catalonia (Barcelona).
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