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PORTALE DELLA DIDATTICA

Ingegneria sismica

03BINMX, 03BINNF

A.A. 2019/20

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile - Torino
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Per L'Ambiente E Il Territorio - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 64
Esercitazioni in aula 16
Tutoraggio 20
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Ceravolo Rosario - Corso 1 Professore Associato ICAR/09 60 16 0 0 16
Sabia Donato - Corso 2 Professore Associato ICAR/09 64 16 0 0 14
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ICAR/09 8 B - Caratterizzanti Ingegneria civile
2018/19
Il corso si propone di fornire i principi e gli strumenti pratici per affrontare le problematiche principali dell’ingegneria sismica. Dopo una introduzione ai sistemi dinamici elementari, il corso propone soluzioni moderne alle questioni legate alla previsione della risposta dinamica e al progetto antisismico di manufatti e strutture. Le esercitazioni, numeriche e progettuali, saranno volte all’utilizzazione concreta degli strumenti più aggiornati della dinamica sismica e permetteranno di analizzare consapevolmente il quadro normativo di riferimento.
The course is intended to provide principles and practices involved in approaching current problems in earthquake engineering. After an introduction to the subject of dynamical systems, the course will present modern solutions to questions concerned with the seismic response of structures, as well as seismic design. Exercise lessons, consisting of both numerical and design applications, aim at introducing students to handling efficient structural dynamics tools, so helping them to competently use international standards and rules for earthquake resistant structures.
- Conoscenza e capacità di comprensione dei problemi dinamici e sismici e della loro formulazione in chiave strutturale; - Conoscenza e capacità di comprensione delle metodologie di analisi del rischio sismico partendo dalla scala regionale fino a giungere a quella locale del singolo manufatto; - Utilizzazione delle conoscenze e capacità di comprensione degli strumenti e metodi di progetto antisismico.
- Knowledge and understanding of problems in earthquake engineering and structural dynamics, and their formulation in a structural engineering context; - Knowledge and understanding of methodologies for the assessment of seismic risk from regional to local scale; - Applying knowledge and understanding of seismic design tools and methodologies.
Conoscenze di base di matematica, meccanica e ingegneria strutturale.
Basic knowledge of mathematics, mechanics and structural engineering.
- Sistemi dinamici a un sol grado di libertà (8 ore) Risposta dell'oscillatore lineare smorzato a eccitazione armonica, periodica e oscillante aperiodica: analisi nel dominio della frequenza e del tempo. Risposta dinamica a eccitazione casuale: correlazione e covarianza temporale; densità di potenza spettrale; funzioni di trasferimento. Spettri di risposta. Valutazione sperimentale dello smorzamento. Analisi nel dominio del tempo con integrazione al passo. Fondamenti di isolamento sismico. - Sistemi dinamici a più gradi di libertà (6 ore) Analisi modale di sistemi discretizzati. Sistemi non-classicamente smorzati. Sistemi monodimensionali continui. Impiego di FEM in campo dinamico e sismico. Cenni di analisi modale sperimentale. - Dinamica analitica (4 ore) Principio di Hamilton, equazioni di Lagrange - Rischio sismico (6 ore) Concetti di sismologia applicata, leggi di attenuazione e scale sismiche. Stima della pericolosità sismica, metodo di Cornell. Vulnerabilità ed esposizione. - Analisi di strutture in zona sismica (8 ore) Oscillatore elasto-plastico e domanda di duttilità. Spettri di risposta di progetto. Analisi statica lineare e non-lineare, analisi modale con spettro. Analisi della risposta con terremoti artificiali nel dominio del tempo e della frequenza. - Progettazione strutturale in zona sismica (12 ore) Esperienze apprese dai recenti terremoti: costruzioni in muratura, cemento armato, legno, acciaio. Duttilità globale e capacity design. Duttilità locale e dettagli costruttivi in zona sismica. Edifici in cemento armato. Edifici esistenti in muratura. Dispositivi e sistemi di controllo passivo, ibrido, semiattivo e attivo. Monitoraggio dinamico e sismico. Protezione sismica dei beni culturali.
- Single degree of freedom (SDoF) systems (8 h) Response of the damped linear oscillator to harmonic and periodic excitation. Response to arbitrary excitation: frequency domain and time domain analysis. Response to stochastic excitation: temporal correlation and covariance; power spectral density; transfer functions. Response spectra. Experimental evaluation of damping. Direct integration of the equations of motion, time stepping methods. Basic concepts of seismic isolation. - Multiple Degree Of Freedom (MDoF) systems (6 h) Modal analysis of discretized systems. Non-classically damped systems. Distributed mass systems. Use of FEM in earthquake engineering and dynamics. Concepts of experimental modal analysis. - Analytical dynamics (4 h) Hamilton’s principle and Lagrange’s equations - Seismic risk (6 h) Concepts of applied seismology, attenuation relationships and seismic scales. Seismic hazard analysis, Cornell’s method. Vulnerability of exposed values. - Structural analysis in seismic areas (8 h) Elastoplastic oscillator and ductility demand. Design response spectra. Linear and non-linear (push-over) static analysis. Modal analysis: response spectrum analysis; response history analysis with artificial accelerograms; frequency response analysis with spectral energy. - Earthquake resistant building design (12 h) Experiences learned from recent earthquakes: masonry, reinforced concrete, steel etc. Global ductility criteria and capacity design. Local ductility criteria and structural detailing for seismic areas. Rules for reinforced concrete buildings. Rules for existing masonry buildings. Systems and devices for passive, hybrid, semiactive and active control. Dynamic and seismic monitoring. Seismic protection of cultural heritage assets.
Sono previste esercitazioni di tipo numerico e progettuale. Nella risoluzione dei problemi dinamici e sismici gli studenti saranno introdotti all’uso delle librerie di Matlab. - Calcolo della risposta dinamica e sismica di strutture semplici nel dominio del tempo e della frequenza. Isolamento sismico e delle vibrazioni. (16 ore) - Analisi modale: applicazione alla risposta dinamica di strutture intelaiate soggette ad accelerogrammi sismici reali o artificiali. (10 ore) - Analisi multimodale con spettro di risposta secondo Eurocodice 8. Applicazione alla progettazione, all’adeguamento o al controllo sismico di un edificio. (20 ore)
Both numerical and design applications will be developed. Students will be introduced to Matlab libraries and tools for solving earthquake engineering and dynamics problems. - Calculation of the dynamic and seismic response of elementary structures, in time and frequency domains. Seismic isolation and vibration reduction. (16 h) - Modal analysis: application to the dynamic response of framed structures subjected to real or artificial ground motions. (10 h) - Multi-modal response spectrum analysis in accordance with Eurocode 8. Application to the seismic design, adaptation, or control of a building. (20 h)
Testi di riferimento: Normativa italiana ed europea per le costruzioni in zona sismica. Dispense del corso di Ingegneria Sismica. Testi di consultazione: - Dynamics of structures / Ray W. Clough, Joseph Penzien, 1993. - Dynamics of structures: theory and applications to earthquake engineering/ Anil K. Chopra, 2005. - Fundamentals of earthquake engineering / Nathan M. Newmark, Emilio Rosenblueth, 1971. - Theoretical and experimental modal analysis/ Nuno MM Maia, Julio MM Silva, 1997. - Reinforced concrete structures / R. Park, T. Paulay, 1990 - Analisi sismica per livelli di conoscenza del patrimonio architettonico / Rosario Ceravolo, Giacomo V. Demarie, 2009
Reference textbooks: Italian and European standards for constructions in seismic areas Lecture notes of the Earthquake Engineering course. Other readings: - Dynamics of structures / Ray W. Clough, Joseph Penzien, 1993. - Dynamics of structures: theory and applications to earthquake engineering/ Anil K. Chopra, 2005. - Fundamentals of earthquake engineering / Nathan M. Newmark, Emilio Rosenblueth, 1971. - Theoretical and experimental modal analysis/ Nuno MM Maia, Julio MM Silva, 1997. - Reinforced concrete structures / R. Park, T. Paulay, 1990 - Analisi sismica per livelli di conoscenza del patrimonio architettonico / Rosario Ceravolo, Giacomo V. Demarie, 2009
Modalità di esame: prova orale obbligatoria; progetto individuale;
L’esame verte su un colloquio e per accedervi gli studenti devono aver completato con giudizio positivo le tesine svolte nell’àmbito delle esercitazioni. Il colloquio è volto alla verifica dei risultati di apprendimento ed è anche basato sulla discussione delle tesine svolte.
Exam: compulsory oral exam; individual project;
To be eligible to take the exam, students must have satisfactorily completed the essay and papers assigned during the course. The final examination is oral, and it is intended to assess all learning outcomes, also based on a discussion of the essay.


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