L’insegnamento si propone di fornire i principi teorici e gli strumenti necessari alla comprensione ed analisi del comportamento delle strutture in zona sismica e alla progettazione dei sistemi strutturali che ne garantiscono la sicurezza durante il terremoto, con particolare riferimento agli edifici e alle infrastrutture. L’insegnamento si articola in una prima parte teorica affiancata da esercizi a casa "homeworks" da svolgere con scadenze settimanali, piu` una seconda parte progettuale che prevede la realizzazione di un edificio in zona sismica. Vengono inoltre forniti gli strumenti per una applicazione consapevole delle moderne normative sismiche.

Conoscenza e capacità di comprensione dei problemi dinamici e sismici e della loro formulazione in chiave strutturale, in particolare per gli edifici e le infrastrutture.
Conoscenza dell’azione sismica come la selezione degli accelerogrammi e delle metodologie per l’analisi del rischio sismico.
Conoscenza delle caratteristiche principali delle strutture in zona sismica.
Capacità di sviluppare modellazioni di strutture spaziali, di analizzarne la risposta dinamica sotto azioni sismiche e di verificare le strutture progettate nel rispetto delle normative

Conoscenze di base di matematica, meccanica e ingegneria strutturale, con particolare riferimento al corso di Tecnica delle Costruzioni.

1. Equazioni del moto e metodi di soluzione per Sistemi dinamici a un solo grado di libertà (SDOF) (14 ore)
2. Oscillazioni libere SDOF smorzate e non smorzate
3. Risposta a forzanti armoniche e periodiche
4. Risposta a forzanti arbitrarie, a gradino e pulsanti
5. Analisi nel dominio del tempo e delle frequenze
6. Risposta dinamica a forzante generica: Integrale di Duhamel,
7. funzioni di trasferimento.
8. Valutazione numerica della risposta dinamica
9. Risposta sismica di sistemi lineari
10. Introduzione al MATLAB e Mathematica/MAPLE
11. sistemi generalizzati SDOF alcuni esempi
12. Risposta sismica di sistemi nonlineari
13. Equazioni del moto e metodi di soluzione per Sistemi dinamici a più gradi di libertà MDOF
14. Oscilazioni libere MDOF
15. Smorzamento nelle strutture e valutazione sperimentale dello smorzamento
16. Analisi dinamica e risposta di sistemi lineari MDOF. Matrici di Massa e di Rigidezza.
17. Problema agli autovalori e proprietà degli autovettori. Analisi Modale. Modi di vibrare e deformate modali. Coefficiente di partecipazione modale. Massa modale.
18. Analisi sismica di sistemi lineari
19. Cenni di Sismologia, Origine dei terremoti, Teoria della "Tettonica a zolle", Ipocentro ed Epicentro, Misura dei terremoti, legge del moto, Intensità sismica, Magnitudo, Energia (4 ore)
20. Effetti del sisma sulle strutture (2 ore)
21. Analisi con lo Spettro di risposta e spettro di progetto
22. Duttilità strutturale e fattore di struttura.
23. Analisi statica lineare e non-lineare, analisi dinamica modale con spettro. Analisi dinamica lineare con integrazione nel tempo. Analisi dinamica non lineare.
24. Metodi di selezione degli accelerogrammi naturali e artificiali
25. Rischio sismico e analisi di pericolosita` sismica
26. Trasformata di Fourier
27. Metodi d’ntegrazione numerica
28. Procedure di analisi approssimate: Pushover
29. Progettazione strutturale in zona sismica
30. Gerarchia delle resistenze
31. Analisi dei carichi
32. Caratteristiche generali degli edifici in zona sismica. Criteri di modellazione strutturale. Performance based design, Capacity design e gerarchia delle resistenze. Meccanismi di collasso.
33. Shear walls e tamponature;
34. Isolamento alla base;
35. Dissipatori di energia - Dampers;

L'insegnamento contempla lezioni teoriche, esercitazioni in aula con compiti a casa "homeworks" e lo sviluppo di un progetto di un edificio in zona sismica. Gli studenti saranno organizzati in gruppi di studenti di 3-4 persone. La parte teorica è finalizzata all'apprendimento dei fondamenti per l'analisi dinamica e la progettazione di edifici in zona sismica.
Le esercitazioni (homeworks) sono dedicate ad applicazioni numeriche per l’analisi della risposta dinamica e sismica di strutture semplici.
La parte progettuale prevede attività di assistenza alla progettazione durante le quali saranno fornite le indicazioni necessarie per sviluppare il progetto completo, con relazione di calcolo ed elaborati grafici, della struttura di un edificio sito in zona sismica, definita e sviluppata a partire da un progetto architettonico.

Testo dell'insegnamento:
• G.P. Cimellaro & S. Marasco, "Fundamentals of Dynamics of Structures and Earthquake Engineering", Universitas Studiorum, 2015.

Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
• A.K. Chopra, "Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering", 2nd ed. Prentice Hall, 2001
• R. Clough, J. Penzien: "Dynamics of Structures", Mc Graw Hill
• T. Paulay, M.J.N. Priestley. Seismic design of reinforced concrete and masonry structures. Wiley, 1992
• M.Paz, Structural Dynamics: Theory and Computations, 4th Ed., Chapman & Hall, 1997
• J.R.R.Craig and A.J.Kurdila, Fundamentals of Structural Dynamics, 2nd Edition, John Wiley & Sons, Inc., 2006
• J.L.Humar, Dynamics of Structures, 2nd Edition, A.A. Balkema Publishers, 2002
• D.M. 14/01/2008 "Norme Tecniche per le Costruzioni – NTC2008"
• Circolare 2 febbraio 2009 - Istruzioni per l’applicazione delle "Nuove norme tecniche per le costruzioni" di cui al D.M. 14 gennaio 2008
• CEN. Eurocode 8 - Design of structures for earthquake resistance. CEN - prEN 1998-1, 2003.

L’esame prevede una prova scritta di dinamica (esonero) da svolgere in aula prima delle vacanze di Natale, volto ad accertare il livello di apprendimento degli argomenti di Dinamica trattati a lezione.
A fine corso durante una presentazione pubblica verra` presentato l’elaborato progettuale e discusso insieme agli homeworks realizzati durante il corso. La presentazione dell’elaborato progettuale e degli homeworks sono condizione necessaria per accedere alla valutazione finale.