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.

- 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.

Conoscenze di base di matematica, meccanica e ingegneria strutturale.

- 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.

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)

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

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.