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PORTALE DELLA DIDATTICA

Tecnologia dei materiali da costruzione

03IMXMX

A.A. 2019/20

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 48
Esercitazioni in aula 12
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Maizza Giovanni - Corso 2 Professore Associato ING-IND/21 24 6 0 0 6
Miola Marta - Corso 1   Ricercatore L240/10 ING-IND/22 24 6 0 0 2
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/21
ING-IND/22
3
3
C - Affini o integrative
C - Affini o integrative
A11
A11
2018/19
I materiali rivestono un ruolo di grande rilievo nella progettazione e l'insegnamento di Tecnologia dei Materiali da Costruzione si propone di consolidare la cultura ingegneristica sui materiali, con particolare enfasi rivolta ai materiali da costruzione. Nel corso vengono illustrati i processi tecnologicamente disponibili per la produzione e la trasformazione dei materiali e sottolineati i criteri di scelta sulla base delle esigenze di progettazione e costruzione. Accanto agli approfondimenti teorici, si dedicherà spazio ad esempi applicativi che consentano allo studente di adottare una corretta procedura di selezione, progettazione e realizzazione di una struttura. L'insegnamento si propone l'obiettivo generale di fornire allo studente una formazione consolidata e specifica sui materiali per applicazioni civili ed edili, capace di coniugare sinergicamente aspetti fondamentali ad aspetti tecnologici, fornendo linee-guida per la traduzione delle conoscenze acquisite in strumenti utili per la progettazione di una struttura. Al termine dell'insegnamento, si chiederà allo studente di possedere le seguenti conoscenze e abilità: - selezionare e dimensionare vetri per il contenimento dei costi energetici. - avere consapevolezza dell'importanza della selezione dei materiali in modo che essi rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto (area della comprensione); - conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese (area delle conoscenze); - conoscere gli standard internazionali relativi alla definizione e caratterizzazione dei materiali per applicazioni civili ed edili - essere in grado di pianificare i test necessari per il controllo dei materiali ad uso civile ed edile - essere in grado di risolvere un problema relativo alla selezione del materiale più opportuno per una determinata applicazione nel settore civile, in sede di progettazione ed in base a specifiche caratteristiche (termiche, ottiche, elettriche e meccaniche) - essere in grado di valutare tecnicamente le caratteristiche dei materiali in uso e confrontarle in sede di controllo di qualità/acquisto
Materials play a major role in civil design and for this reason Technology of Construction Materials is focused on providing a consolidated engineering culture on building and civil engineering materials. The focus is on the potential of design of civil structure and infrastructures with both traditional and innovative materials. The lessons are aimed at understanding how the properties of a material can significantly influence the material selection phase based on the project constraints. In addition to theoretical insights, the course shows many applicative uses of materials in order to stimulate students ability and critical sensitivity on how material properties constitute a crucial information for the selection of an optimal materials and processing route for the realization of civil engineer structures. Technological processes for materials production and for the optimization of their properties will also be illustrated in details.
L'insegnamento si propone l'obiettivo generale di fornire allo studente una formazione consolidata e specilistica sui materiali per applicazioni civili ed edili, capace di coniugare sinergicamente aspetti scientifici ad aspetti tecnologici, fornendo linee-guida per la traduzione delle conoscenze acquisite in strumenti utili per la progettazione di una struttura. Al termine dell'insegnamento, si chiederà allo studente di possedere le seguenti conoscenze e abilità: - selezionare e dimensionare vetri per il contenimento dei costi energetici. - avere consapevolezza dell'importanza della selezione dei materiali in modo che essi rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto (area della comprensione); - conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese (area delle conoscenze); - conoscere gli standard internazionali relativi alla definizione e caratterizzazione dei materiali per applicazioni civili ed edili (area delle conoscenze); - essere in grado di pianificare i test necessari per il controllo dei materiali ad uso civile ed edile (area delle abilità - know-how) - essere in grado di risolvere un problema relativo alla selezione del materiale più opportuno per una determinata applicazione nel settore civile, in sede di progettazione ed in base a specifiche caratteristiche (termiche, ottiche, elettriche e meccaniche) (area delle abilità - know-how) - essere in grado di valutare tecnicamente le caratteristiche dei materiali in uso e confrontarle in sede di controllo di qualità/acquisto (area delle abilità - know-how)
The overall aim of the course is to supply the student with a robust background in materials for construction, able to couple scientific and technological knowledge in a synergic way, providing general guidelines for translating scientific knowledge into technological tools for civil engineering design. The student will learn: - to select and calculate glasses for energy saving - how to exploit this scientific background in controlling the material properties up to the tailoring of civil applications (area of know how); - how to select materials to fulfill design and project requirements (area of comprehension) - to know the international nomenclature, with particular focus on English terminology (area of know how); - to know the international standards for the definition and the characterization of materials for constructions (area of know how); - to develop a confident approach to appropriate materials selection for proper application in construction building and civil engineer structures, also basing on the specific characteristics (thermal, optical, electrical, mechanical) (area of skills and know how) - to plan essential tests for materials to be used in civil engineer applciation (area of skills) - how to technically evaluate material properties for civil engineer applications , both during quality control and purchase stage (area of skills and know-how)
Lo studente deve possedere conoscenze di base nel settore della Chimica, Fisica, Analisi Matematica e Scienza e Tecnologia dei Materiali.
The student shall have a consolidated scientific background with special emphasis on Chemistry, Physics, Mathematical Analysis, Material Science and Technology.
Programma I materiali metallici nel settore delle costruzioni (30h) Richiami sul legame metallico; reticoli cristallini dei metall: FCC, BCC e HCP; costituzione della microstruttura; siti interstiziali; difetti di punto e soluzioni solide; dislocazione, sistemi di scorrimento e deformazione plastica. Meccanismi di rafforzamento. Diagramma di stato metastabile Fe-C; costituenti microstrutturali: austenite, ferrite, cementite, grafite, perlite. Caratteristiche microstrutturali degli acciai strutturali ferritico-perlitici. Resistenza e resilienza degli acciai strutturali a temperatura ambiente, a bassa e alta temperatura: influenza della composizione chimica e delle impurezze. Acciai inossidabili Corrosione a umido dei materiali metallici: corrosione generalizzata, corrosione galvanica, vaiolatura, corrosione in fessura e tensocorrosione. Saldabilità degli acciai: zona di fusione e zona affetta termicamente, difetti di saldaturam, carbonio equivalente. Tecnologie di saldatura Prodotti in acciaio strutturale: processo produttivo e forme commerciali; classificazione e designazione dei principali prodotti in acciaio per le applicazioni di ingegneria civile: prodotti usati per cemento armato e precompresso, per strutture saldate e rivettate; classi, caratteristiche, proprietà microstrutturali e meccaniche; testing dei materiali e controllo qualità. Cenni alle proprietà e caratteristiche dei materiali non ferrosi: Al, Cu, Ti. I materiali non metallici nel settore delle costruzioni (30h) Produzione vetro, riepilogo vetri per il risparmio energetico, normative rilevanti e esercizi calcolo. Vetri cromogeni e vetri fotocromici. Isolamento termico: Richiami alle proprietà termiche dei materiali. Vetro cellulare per l’isolamento termico degli edifici. Materiali innovativi per l’isolamento termico. Cenni ai materiali a cambiamento di fase per l’accumulo di calore. Cenni ai materiali semiconduttori, i pannelli fotovoltaici (struttura e funzionamento) Le materie plastiche: richiami alle generalità, struttura, sintesi e classificazione dei materiali polimericiTecnologia dei materiali polimerici. Applicazioni dei polimeri in edilizia (materiali espansi, adesivi, pitture, sigillanti) Introduzione ai materiali compositi, generalità, classificazione, meccanismi di rinforzo, processi produttivi; materiali compositi rinforzati con fibre. Materiali compositi per applicazione nel settore dell’edilizia: compositi a matrice polimerica rinforzata con fibre (FRP). Tipologie ed esempi applicativi. I materiali bituminosi: tipologie, caratteristiche e utilizzi. Il legno: struttura, resistenza meccanica, deformazioni, degrado. Pannelli di legno e legno lamellare.
Metals (30h) The metallic bond and the crystal structures of metals. Elements of metals crystallography: FCC, BCC, and HCP structures; microstructure of metals; interstitial sites; point defects and solid solutions; dislocations, slip systems and plastic deformation. Strenghtening of metallic materials. Fe-C Metastable phase diagram; metallographic constituents: austenite, ferrite, cementite, graphite, pearlite Microstructural features of structural steels: ferrite-pearlite structure Strength and impact toughness of structural steels at room and low and high temperature: influence of chemical composition and impurities Stainless steels Wet corrosion of metallic materials: general corrosion, galvanic corrosion, pitting, crevice and stress-corrosion. Weldability of steels: fusion zone and heat-affected zone, weld defects, microstructures, equivalent carbon content. Welding technologies. Structural steel products: fabrication and commercial shapes; classification and designation of main steel products for civil engineering: products used for reinforced concrete and pre-stressed concrete, for welded metal structures, and for bolts; classes, specifications, microstructural and mechanical properties; material testing and quality control activities. Brief comments on properties of non ferrous materials: Al, Cu, Ti. Non Metallic materials in Construction Industry (30h) Glass production, wrap-up of energy saving glasses, relevant standards and exercise for glass plate definition. Chromogenic and photocromic glasses. Thermal insulation: wrap-up of thermal properties. Foam glass and thermal insulation. Innovative materials for thermal insulation. Phase modification materials and heat accumulation properties. Semiconducting materials and photovoltaic system (materials, structure and uses). Plastics fundamental, structure, synthesis and manufacturing technologies. Special emphasis will be devoted to foams, adhesives, painting and sealants) Composite materials (fundamental, classification, reinforcing mechanisms, manufacturing, fibers reinforced composites with special emphasis devoted to FRP. Bitumen and derivatives (properties and applications). Wood: structure, mechanical strength, deformation and degradation. Il legno: struttura, resistenza meccanica, deformazioni, degrado. Timber-frame and lamerral wood.
Lezioni teoriche (prevalente) ed esercizi di calcolo sulle proprietà caratteristiche dei materiali (per alcune parti del programma).
Theoretical classes (prevalent) and practical exercises (on some parts).
Dispense fornite dai docenti e rese disponibili sul portale della didattica L. Bertolini: Materiali da Costruzione Vol. I Struttura, Proprietà e Tecnologie di Produzione L. Bertolini: Materiali da Costruzione Vol. II Degrado, Prevenzione, Diagnosi, Restauro W.D. Callister, Materials Science and Engineering – an introduction
Notes provided by the professors and available on the web site Reference books: L. Bertolini: Materiali da Costruzione Vol. I Struttura, Proprietà e Tecnologie di Produzione L. Bertolini: Materiali da Costruzione Vol. II Degrado, Prevenzione, Diagnosi, Restauro W.D. Callister, Materials Science and Engineering – an introduction
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;
Esame individuale scritto, che consiste di 2 o 3 domande aperte sui materiali metallici e 2 o 3 domande sui materiali non metallici, con una durata totale di circa 2 h. Per quanto riguarda i materiali metallici: allo studente è richiesto di argomentare le conseguenze di alcune specifiche scelte di progetto in termini di scelta dei materiali, considerando sia le caratteristiche microstrutturali sia i livelli inclusionali. Almeno una delle domande richiederà allo studente di correlare le peculiarità dell'ambiente operativo o della specifica applicazione con le proprietà principali dei materiali o dei processi di giunzione scelti dagli studenti. L'esame verterà su tutti gli argomenti trattati a lezione. Non è ammesso l'utilizzo di libri, appunti, formulari e apparecchi elettronici durante lo svolgimento dell'esame.
Exam: Written test; Optional oral exam;
Individual written test, consisting of 2 or 3 open questions on metals and 2 or 3 questions on non-metals, with a total duration of about 2 h. Metals: the students are requested to argue about the consequences of specific design choices in terms of selection of materials, considering both their microstructural features and impurity levels. At least one of the questions will request to correlate the operative environment or the specific application field with the relevant properties of the materials or joining processe selected by students. The evaluation includes all lecture topics. Textbooks, lecture notes, formularies, and electronic devices cannot be used during the exam.


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