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)

Lo studente deve possedere conoscenze di base nel settore della Chimica, Fisica, Analisi Matematica e Scienza e Tecnologia dei Materiali.

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.

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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).

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.

None;

Exam: Compulsory oral exam; Individual project;

L'esame mira a verificare la comprensione degli argomenti teorici e applicativi trattati durante le lezioni e le esercitazioni, con particolare attenzione alla qualità iniziale dei materiali, al loro degrado nel tempo e all'interazione tra materiali e ambiente. Nello specifico, l'esame intende verificare la capacità dello studente di interpretare le schede tecniche di prodotti e di mettere in relazione le informazioni in esse contenute con le prestazioni richieste dalle strutture in ambito civile, di identificare la combinazione ottimale delle proprietà dei materiali per soddisfare particolari impieghi, di scegliere in modo critico i materiali adeguati per specifiche applicazioni, prevenire i fenomeni di degrado e programmare appropriate azioni di prevenzione/ ripristino. Per la parte Metalli si intende accertare inoltre le capacità dello studente nel: a) correlare proprietà (standard) dei materiali con prestazioni dei componenti strutturali reali da assicurare in esercizio, b) conoscere le normative europee dei prodotti d’interesse nelle applicazioni civili; c) prevedere metodologie di analisi e/o controllo non distruttivo delle strutture in opera; d) confrontare le prestazioni di diverse tipologie di prodotto in base a differenti processi produttivi, durabilità e sostenibilità. Per soddisfare le numerose e diversificate esigenze formative di ciascun studente di ciascun orientamento previsto dal CDS di Ingegneria Civile (cinque nella fattispecie), é lasciata libertà a ogni studente la scelta di svolgere una tesina con finalità applicative in linea con il proprio orientamento. La scelta dell'argomento é concordata preventivamente con entrambi i docenti del corso. Il materiale di riferimento (articoli scientifici di recente pubblicazione e/o capitoli di libri di testo) sono forniti e selezionati ad-hoc dai docenti per ogni studente. Saranno valutate molto positivamente le tesine che sapranno coniugare gli argomenti presentati nelle due parti dell'insegnamento e esplicarsi in dettaglio, originalità, rigore e completezza nell'ambito dell'applicazione prescelta. L’esame é proposto completamente in forma orale in un intervallo di tempo complessivo di max 30 min. Le prime due domande verteranno sulla tesina, le successive sulle due parti del corso (Metalli e Non-metalli) non affrontati nella tesina. In assenza di tesina, l'esame verterà su tutti gli argomenti del corso di ambedue le parti. In generale è richiesto di argomentare le motivazioni nonché le conseguenze di alcune specifiche scelte di materiali, considerando sia le specifiche prestazionali, sia le qualità (chimiche, fisiche e microstrutturali ivi compresa la natura/distribuzione dei difetti). Almeno una delle domande richiede la conoscenza sulla correlazione tra parametri ambientali, proprietà chimiche/ meccaniche e i parametri 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 Metalli and Non-metalli comprensivi della valutazione della tesina ove presente (valutazione massima singole prove 30/30). L'eventuale lode é attribuita a ai candidati che conseguiranno la massima votazione in ambedue le parti con parere favorevole di entrambi i docenti.

In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.