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PORTALE DELLA DIDATTICA

Tecnologia dei materiali da costruzione

03IMXMX

A.A. 2020/21

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
2020/21
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.
I materiali metallici nel settore delle costruzioni (30h) Richiami sul legame metallico; reticoli cristallini dei metalli: FCC, BCC e HCP; costituzione della microstruttura e identificazione dei principali microcostituenti; siti interstiziali; difetti di punto e soluzioni solide; dislocazione, sistemi di scorrimento e deformazione plastica. Meccanismi di rafforzamento. Diagramma di stato metastabile Fe-Fe3C, curve TTT e CCT; morfologia e proprietà dei principali micro-costituenti e fasi. Caratteristiche microstrutturali degli acciai strutturali ferritico-perlitici. Breve analisi dei moderni acciai alto resistenziali (HSLA, High Performance Steels). Produzione, resistenza e resilienza degli acciai strutturali a temperatura ambiente, a bassa e alta temperatura: influenza della composizione chimica e delle impurezze. Difettologia degli acciai e conseguenze pratiche. Fenomeni di degrado e infragilimento degli acciai. Acciai inossidabili, produzione, proprietà, impiego. Corrosione a umido dei materiali metallici: corrosione generalizzata, corrosione galvanica, vaiolatura, corrosione in fessura e tenso-corrosione. Saldabilità degli acciai: zona di fusione e zona affetta termicamente, difetti di saldatura, carbonio equivalente. Applicazione della saldatura ad alcune leghe di Alluminio. Tecnologie di saldatura Prodotti in acciaio strutturale: processo produttivo e forme commerciali. Cenni di saldatura laser per applicazioni tradizionali e breve excursus inerente le moderne applicazioni di questa tecnologia nell’ambito della manifattura additiva. Classificazione e designazione dei principali prodotti in acciaio per le applicazioni di ingegneria civile; testing dei materiali e controllo qualità. Cenno sull’uso delle curve di Ashby, linee guida per la corretta scelta di un materiale per realizzare un componente reale di forma opportuna. 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. Le materie plastiche: richiami alle generalità, struttura, sintesi e classificazione dei materiali polimerici. Tecnologia 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). Il legno: struttura, resistenza meccanica, deformazioni, degrado. Pannelli di legno e legno lamellare. Bioedilizia: linee guida per la progettazione, costruzione e gestione di un edificio/struttura in regola con i principi della sostenibilità ambientale. Accenni al degrado dei materiali utilizzati in edilizia: degrado del calcestruzzo, del vetro, delle murature e dei polimeri.
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-Fe3C metastable phase diagram, TTT and CCT curves; morphology and properties of relevant phases and micro-constituents. Microstructural features of structural steels: ferrite-pearlite structure. A brief description of modern production and properties of high strength steels is also given, focusing on HSLA and High Performance Steels. Strength and impact toughness of structural steels at room and low and high temperature: influence of chemical composition and impurities. Manufacturing defects: morphologies and consequences in practical use. Degradation and embrittlement phenomena of steels. Stainless steels, production, properties and selection as a function of environment severity. Wet corrosion of metallic materials: general corrosion, galvanic corrosion, pitting, crevice and stress-corrosion. Weldability of steels: melting zone and thermally affected zone, welding defects, equivalent carbon. Application of welding to some aluminum alloys. Welding technologies. Structural steel products: fabrication and commercial shapes; classification and designation of main steel products for civil engineering: relevant products used; material testing and quality assessment. Overview on material selection and shape design of structural elements using the Ashby plots 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. Wood: structure, mechanical strength, deformation and degradation. Timber-frame and lamerral wood. Biobuilding: guidelines for the design, the realization and the management of a building/structure according to the principles of environmental sustainability. Mention on the degradation of materials used in construction: degradation of concrete, glass, masonry and polymers.
Lezioni teoriche (circa 48 h) riguardanti la struttura, le proprietà, le tecnologie di produzione e il degrado di materiali impiegati nel settore delle costruzioni civili e edili, con approfondimenti di concetti introdotti nel corso di Scienza e Tecnologia dei Materiali. Esercizi di calcolo sulle proprietà caratteristiche dei materiali ed esempi pratici di applicazioni, per alcune parti del programma (circa 12 h).
Theoretical classes (about 48 ht) concerning the structure, the properties, the production technologies and the degradation of materials used in construction, with in-depth study of concepts introduced in the Materials Science and Technology course, Practical exercises on the characteristic properties of materials and practical examples of applications, for some parts of the program (about 12 h).
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 W. Nicodemi, Metallurgia, 2^ Ed., Zanichelli, 2007.
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 W. Nicodemi, Metallurgia, 2^ Ed., Zanichelli, 2007.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus);
I CORSO (docente MIOLA) L’esame viene effettuato tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus). L’esame ha una durata di 40 minuti e consiste in 2 domande a risposta aperta(1 per i materiali metallici e una per i non metallici, 6 punti ciascuna) e 12 multiscelta (6 per i materiali metallici e 6 per i non metallici, 2 punti ciascuna) a cui, in caso di risposta errata, viene applicata una penalizzazione variabile fino al 20% del punteggio a seconda della struttura della domanda. La valutazione massima delle singole prove è pari a 16/32 (32 = 30 e Lode). Gli eventuali schemi/passaggi realizzati su carta dovranno essere fotografati con la telecamera (FUNZIONE SCATTA UNA FOTO) e inseriti nella risposta durante l’esecuzione dell’esame; dopo la fine dell’esame (entro e non oltre 15 minuti) lo studente dovrà caricare le scansioni nella sezione ELABORATI della pagina del corso Ad esclusiva discrezione del docente (ad esempio dubbi sulla correttezza dello svolgimento o malfunzionamento documentato della piattaforma), potrà essere richiesto un eventuale orale integrativo, secondo le medesime modalità e valutazioni dello scritto, che si terrà in orario da concordare nel giorno in cui verranno esposti i risultati dello scritto. 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 II CORSO (Docente Maizza): L’esame viene effettuato completamente in forma orale, con tipologia delle domande simili a quelle previste nella modalità scritta, in un intervallo di tempo complessivo di 30 min, comprensivo del tempo di accertamento dell’identità e dell’ambiente dell’esaminando. Si terrà in orario da concordare a partire dal giorno di scadenza delle prenotazioni ufficiali sul portale. L'intero esame verterà su tutti gli argomenti trattati a lezione. In particolare 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 i parametri ambientali con le proprietà chimiche e meccaniche e i processi di produzione. Non è ammesso l'utilizzo di libri, appunti, formulari e apparecchi elettronici durante lo svolgimento dell'esame. Il voto finale sarà dato dalla media aritmetica dei due voti ricevuti rispettivamente nella parte di TMC- Metalli and TMC-Non metalli (valutazione massima singole prove 15/30). Gli obiettivi che l’esame intende accertare riguardano: - La selezione e la progettazione dei materiali impiegati nel settore delle costruzioni civili e edili affinché rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto e limitino i costi energetici - La conoscenza delle normative, degli standard e della terminologia internazionali relativi alla definizione e caratterizzazione dei materiali per applicazioni civili ed edili - La progettazione delle analisi per il controllo dei materiali usati in applicazioni civili ed edili - La capacità di di valutare tecnicamente le caratteristiche dei materiali in uso e confrontarle in sede di controllo di qualità/acquisto
Exam: Compulsory oral exam; Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus);
I CORSO (docente MIOLA) The exam is supplied by means of PC, using Polito Exam platform combined with proctoring instruments (Respondus). It lasts 40 minutes and consists in 2 open questions (one regarding metals and one regarding non metallic materials, 6 point each) and 12 multiple answer questions (6 regarding metals and 6 regarding non metallic materials, 2 point each). in case of wrong answer, a variable penalty up to 20% of the score is applied depending on the structure of the question. The maximum evaluation of the single tests is equal to 16/32 (32 = 30 with honors) Any diagrams / passages made on paper must be photographed with the camera (FUNZIONE SCATTA UNA FOTO) and inserted in the answer during the examination; after the end of the exam (no later than 15 minutes) the student must upload the scans in the ELABORATI section of the course page At the sole discretion of the teacher (e.g. doubts about the correctness of the exam or documented failure of the platform), an additional oral exam may be requested, according to the same procedures and judgment as the writing. The exam will focus on all the topics covered in class. The use of books, notes, forms and electronic devices is not allowed. II CORSO (docente Maizza): the overall exam is carried out in oral form, with a typology of questions similar to those foreseen in the face-to-face exam, within an overall time of 30 min, including checking time of student I.D. and his working area. It will be held on time to be agreed with the teacher starting from the official portal booking. The exam will focus on all the topics covered in class. In particular, it is required to argue the consequences of some specific design choices in terms of the choice of materials, considering both the microstructural characteristics and the inclusion levels. At least one of the questions will ask the student to correlate environmental parameters with chemical and mechanical properties and production processes. The use of books, notes, forms and electronic devices is not allowed during the examination. The final mark will be given by the arithmetic mean of the two marks received respectively in the part of TMC- Metals and TMC-Non metals (maximum evaluation of the single tests = 15/30). The objectives that the exam intends to ascertain concern: - The selection and design of materials used in the civil and building construction sector so that they adequately meet the project requirements and limit energy costs - Knowledge of international regulations, standards and terminology relating to the definition and characterization of materials for civil and building applications - Design of the tests for the control of materials used in civil and construction applications - The ability to technically evaluate the characteristics of the materials in use and compare them during quality control / purchase
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus);
I CORSO (docente MIOLA) L’esame ha una durata di 40 minuti e consiste in 2 domande a risposta aperta(1 per i materiali metallici e una per i non metallici, 6 punti ciascuna) e 12 multiscelta (6 per i materiali metallici e 6 per i non metallici, 2 punti ciascuna) a cui, in caso di risposta errata, viene applicata una penalizzazione variabile fino al 20% del punteggio a seconda della struttura della domanda. La valutazione massima delle singole prove è pari a 16/32 (32 = 30 e Lode). Per esami in remoto: gli eventuali schemi/passaggi realizzati su carta dovranno essere fotografati con la telecamera (FUNZIONE SCATTA UNA FOTO) e inseriti nella risposta durante l’esecuzione dell’esame; dopo la fine dell’esame (entro e non oltre 15 minuti) lo studente dovrà caricare le scansioni degli esercizi nella sezione ELABORATI della pagina del corso Ad esclusiva discrezione del docente (ad esempio dubbi sulla correttezza dello svolgimento o malfunzionamento documentato della piattaforma), potrà essere richiesto un eventuale orale integrativo, secondo le medesime modalità e valutazioni dello scritto, che si terrà in orario da concordare nel giorno in cui verranno esposti i risultati dello scritto. 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 II CORSO (docente Maizza): L’esame viene effettuato completamente in forma orale, con tipologia delle domande simili a quelle previste nella modalità scritta, in un intervallo di tempo complessivo di 30 min, comprensivo del tempo di accertamento dell’identità e dell’ambiente dell’esaminando (nel caso di esame in remoto). Si terrà in orario da concordare a partire dal giorno di scadenza delle prenotazioni ufficiali sul portale. L'intero esame verterà su tutti gli argomenti trattati a lezione. In particolare 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 i parametri ambientali con le proprietà chimiche e meccaniche e i processi di produzione. Non è ammesso l'utilizzo di libri, appunti, formulari e apparecchi elettronici durante lo svolgimento dell'esame. Il voto finale sarà dato dalla media aritmetica dei due voti ricevuti rispettivamente nella parte di TMC- Metalli and TMC-Non metalli (valutazione massima singole prove 15/30).. Gli obiettivi che l’esame intende accertare riguardano: - La selezione e la progettazione dei materiali impiegati nel settore delle costruzioni civili e edili affinché rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto e limitino i costi energetici - La conoscenza delle normative, degli standard e della terminologia internazionali relativi alla definizione e caratterizzazione dei materiali per applicazioni civili ed edili - La progettazione delle analisi per il controllo dei materiali usati in applicazioni civili ed edili - La capacità di di valutare tecnicamente le caratteristiche dei materiali in uso e confrontarle in sede di controllo di qualità/acquisto
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus);
I CORSO (docente MIOLA) The exam is supplied by means of PC, using Polito Exam platform combined with proctoring instruments (Respondus). It lasts 40 minutes and consists in 2 open questions (one regarding metals and one regarding non metallic materials, 6 point each) and 12 multiple answer questions (6 regarding metals and 6 regarding non metallic materials, 2 point each). in case of wrong answer, a variable penalty up to 20% of the score is applied depending on the structure of the question. The maximum evaluation of the single tests is equal to 16/32 (32 = 30 with honors) For online exam: any diagrams / passages made on paper must be photographed with the camera (FUNZIONE SCATTA UNA FOTO) and inserted in the answer during the examination; after the end of the exam (no later than 15 minutes) the student must upload the scans in the ELABORATI section of the course page At the sole discretion of the teacher (e.g. doubts about the correctness of the exam or documented failure of the platform), an additional oral exam may be requested, according to the same procedures and judgement as the writing. The exam will focus on all the topics covered in class. The use of books, notes, forms and electronic devices is not allowed. II CORSO (docente Maizza): the overall exam is carried out in oral form, with a typology of questions similar to those foreseen in the face-to-face exam, within an overall time of 30 min, including checking time of student I.D. and his working area (in case of online exam). It will be held on time to be agreed with the teacher starting from the official portal booking. The exam will focus on all the topics covered in class. In particular, it is required to argue the consequences of some specific design choices in terms of the choice of materials, considering both the microstructural characteristics and the inclusion levels. At least one of the questions will ask the student to correlate environmental parameters with chemical and mechanical properties and production processes. The use of books, notes, forms and electronic devices is not allowed during the examination. The final mark will be given by the arithmetic mean of the two marks received respectively in the part of TMC- Metals and TMC-Non metals (maximum evaluation of the single tests = 15/30) The objectives that the exam intends to ascertain concern: - The selection and design of materials used in the civil and building construction sector so that they adequately meet the project requirements and limit energy costs - Knowledge of international regulations, standards and terminology relating to the definition and characterization of materials for civil and building applications - Design of the tests for the control of materials used in civil and construction applications - The ability to technically evaluate the characteristics of the materials in use and compare them during quality control / purchase


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