L’insegnamento fornisce conoscenze e strumenti operativi per la valutazione della sicurezza, la modellazione, l’analisi e la progettazione degli interventi su costruzioni esistenti in zona sismica, con riferimento prevalente agli edifici e alle infrastrutture civili. Il percorso collega i fondamenti della dinamica delle strutture e dell’ingegneria sismica alle procedure professionali di conoscenza del manufatto, definizione dell’azione sismica, identificazione delle vulnerabilità, scelta del modello di calcolo, verifica prestazionale e progetto di miglioramento o adeguamento. Coerentemente con il profilo dell’ingegnere strutturista e sismico, l’insegnamento sviluppa la capacità di prendere decisioni tecniche motivate in presenza di incertezze su geometria, materiali, dettagli costruttivi, livelli di conoscenza e domanda sismica. Particolare attenzione è dedicata all’uso consapevole delle Norme Tecniche per le Costruzioni, della relativa Circolare applicativa, dell’Eurocodice 8 e dei criteri prestazionali internazionali. La ripartizione da 8 CFU consente di rafforzare la componente applicativa e progettuale: alle lezioni teoriche si affiancano esercitazioni numeriche, homework con scadenze programmate, revisioni progettuali e un elaborato completo su una costruzione esistente in zona sismica. L’obiettivo formativo è portare lo studente a costruire un flusso di lavoro completo e tracciabile: dalla raccolta dei dati alla modellazione strutturale, dall’analisi sismica alla valutazione degli interventi, fino alla comunicazione tecnica dei risultati.

Al termine dell’insegnamento lo/la studente dovrà essere in grado di: • descrivere i principi della risposta dinamica di sistemi SDOF e MDOF, collegando frequenze proprie, modi di vibrare, smorzamento, masse partecipanti e spettro di risposta alla risposta sismica di costruzioni esistenti; • determinare l’azione sismica di progetto per un sito assegnato, selezionando correttamente parametri di pericolosità, categoria di sottosuolo, vita nominale, classe d’uso, periodo di riferimento e stati limite; • riconoscere le principali tipologie strutturali esistenti, in cemento armato, muratura e sistemi misti, individuandone vulnerabilità ricorrenti, meccanismi locali e globali, irregolarità, carenze di dettaglio e possibili modi di collasso; • definire un piano di conoscenza della costruzione esistente, distinguendo rilievo geometrico, indagini sui materiali, identificazione dei dettagli costruttivi, livelli di conoscenza, fattori di confidenza e loro impatto sulle verifiche; • costruire modelli strutturali coerenti con il livello di conoscenza disponibile, giustificando ipotesi di modellazione, vincoli, masse, rigidezze, tamponature, diaframmi, non linearità e criteri di verifica; • applicare metodi di analisi sismica lineare e non lineare, inclusi analisi modale con spettro di risposta, analisi pushover e procedure prestazionali, interpretandone limiti, campi di applicabilità e risultati; • valutare la sicurezza sismica di una costruzione esistente mediante indicatori quantitativi, verifiche agli stati limite e confronto tra domanda e capacità; • selezionare strategie di miglioramento o adeguamento sismico, quali rinforzi locali, pareti/setti, controventi, confinamento, FRP/FRCM, dissipazione di energia, isolamento alla base e sistemi di controllo, motivandone opportunità, limiti e compatibilità con la struttura esistente; • redigere una relazione tecnica e presentare un progetto sismico in modo chiaro, riproducibile e professionale, includendo ipotesi, dati di input, verifiche di coerenza, risultati, incertezze e limiti dell’analisi; • svolgere una revisione critica tra pari di un elaborato progettuale, valutando coerenza normativa, qualità del modello, tracciabilità dei calcoli, chiarezza espositiva e robustezza delle conclusioni.

Per seguire proficuamente l’insegnamento sono richieste conoscenze e abilità già acquisite negli insegnamenti di base di matematica, meccanica, scienza e tecnica delle costruzioni. In particolare, lo/la studente deve saper: 1. utilizzare derivate, integrali, equazioni differenziali lineari e algebra matriciale elementare; 2. applicare correttamente unità di misura, grandezze derivate, multipli e sottomultipli; 3. calcolare reazioni vincolari e diagrammi di taglio e momento in strutture isostatiche; 4. determinare baricentri e momenti di inerzia di sezioni piane semplici e composte; 5. descrivere tensioni e deformazioni nella trave di Saint-Venant; 6. comprendere il comportamento a flessione e taglio di elementi in cemento armato, distinguendo meccanismi duttili e fragili; 7. applicare i principi delle verifiche agli stati limite e del metodo semiprobabilistico; 8. utilizzare strumenti di calcolo numerico di base, fogli di calcolo e software tecnico-scientifici per la soluzione di problemi strutturali.

La distribuzione oraria riportata è indicativa e potrà essere lievemente adattata in funzione del calendario accademico e dell’avanzamento delle esercitazioni. Per un insegnamento da 8 CFU si prevede il seguente sviluppo complessivo di circa 80 ore tra lezioni, esercitazioni, attività di laboratorio informatico, revisioni progettuali e discussioni tecniche. 1. Richiami di dinamica dei sistemi a un grado di libertà – circa 10 h • equazione del moto; oscillazioni libere non smorzate e smorzate; risposta armonica, impulsiva, a gradino e a forzante generica; integrale di Duhamel; risposta nel dominio del tempo e della frequenza; esercizi numerici guidati. 2. Sistemi MDOF, analisi modale e smorzamento – circa 10 h • formulazione matriciale delle equazioni del moto; autovalori e autovettori; modi propri, masse modali e coefficienti di partecipazione; combinazione modale; smorzamento equivalente e smorzamento di Rayleigh; identificazione sperimentale mediante decremento logaritmico; applicazioni numeriche. 3. Analisi del segnale, strumenti di calcolo e progetto integrato – circa 6 h • trasformata di Fourier applicata a segnali sismici e strutturali; trattamento di segnali accelerometrici; uso di MATLAB, Python o strumenti equivalenti, fogli di calcolo e software strutturali; sessioni applicative a supporto del progetto e della relazione tecnica. 4. Azione sismica, sismologia applicata e spettri – circa 8 h • origine dei terremoti, magnitudo e intensità; accelerogrammi e parametri del moto; spettri elastici e di progetto; definizione dell’azione sismica secondo normativa; selezione e scalatura di accelerogrammi; introduzione a pericolosità, vulnerabilità, esposizione e rischio. 5. Costruzioni esistenti: conoscenza, vulnerabilità e livelli di analisi – circa 12 h • processo di conoscenza della struttura; rilievo geometrico e strutturale; prove sui materiali; livelli di conoscenza e fattori di confidenza; vulnerabilità di edifici in c.a., muratura e sistemi misti; influenza di irregolarità, tamponature, diaframmi, degrado, fondazioni e dettagli costruttivi; impostazione del piano di indagine. 6. Metodi di modellazione e analisi sismica – circa 16 h • modellazione tridimensionale; analisi statica lineare; analisi dinamica modale con spettro; analisi statica non lineare pushover; procedure N2 e Capacity Spectrum Method; cenni di analisi dinamica lineare e non lineare nel dominio del tempo; modellazione di plasticità concentrata/distribuita; controlli di coerenza, validazione del modello e interpretazione critica dei risultati. 7. Verifiche e criteri prestazionali – circa 8 h • domanda e capacità; duttilità; fattore di comportamento; gerarchia delle resistenze; stati limite; indicatori di rischio; criteri di accettazione; confronto tra analisi lineari e non lineari; impostazione delle verifiche secondo normativa. 8. Strategie di intervento su costruzioni esistenti – circa 10 h • riparazione, miglioramento e adeguamento; interventi locali e globali; setti e pareti resistenti; controventi; confinamento; FRP/FRCM; rinforzo di nodi e collegamenti; miglioramento dei diaframmi; dissipatori; isolamento sismico; tuned mass dampers; valutazione comparativa tecnico-economica e compatibilità degli interventi.

L’insegnamento richiede continuità nello studio e nello svolgimento delle esercitazioni. La ripartizione da 8 CFU consente di attribuire maggiore peso alle attività applicative, alla modellazione strutturale e alla progressiva costruzione dell’elaborato progettuale. Gli homework e le revisioni progettuali sono progettati per accompagnare lo sviluppo delle competenze necessarie alla valutazione finale. Le scadenze comunicate tramite Portale della Didattica sono da considerarsi parte integrante dell’organizzazione dell’insegnamento. Il lavoro progettuale è svolto in gruppi di norma composti da 2–3 studenti/studentesse. Ogni gruppo dovrà documentare i contributi individuali mediante un breve author contribution statement allegato alla relazione finale.

L’insegnamento è organizzato in attività integrate, orientate all’acquisizione progressiva delle conoscenze e delle abilità dichiarate nei risultati di apprendimento attesi. Per 8 CFU si prevede una ripartizione indicativa di circa 80 ore complessive: • lezioni teoriche e applicative, circa 48 ore, dedicate ai fondamenti di dinamica, azione sismica, comportamento delle costruzioni esistenti, modellazione, analisi, verifica e interventi; • esercitazioni in aula, circa 16 ore, dedicate alla soluzione di problemi di dinamica strutturale, definizione dell’azione sismica, analisi modale, pushover, analisi del segnale e interpretazione dei risultati; • attività progettuale guidata, circa 14 ore di revisioni, tutoraggio e laboratorio progettuale, relativa a un edificio esistente assegnato o a un caso studio concordato; • presentazione, discussione tecnica e peer-review, circa 2 ore, dedicate alla restituzione pubblica degli elaborati e alla revisione critica tra pari. Sono previste consegne intermedie degli homework e del progetto. Le attività potranno utilizzare MATLAB, Python, fogli di calcolo, MIDAS GEN o software strutturali equivalenti disponibili in ambito accademico. Il docente fornirà indicazioni operative e materiali di supporto attraverso il Portale della Didattica.

Testo di riferimento dell'insegnamento • Cimellaro, G. P., Marasco, S. (2018). Introduction to Dynamics of Structures and Earthquake Engineering. Springer, Dordrecht. Testi consigliati per approfondimenti • Chopra, A. K. Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering. Prentice Hall. • Clough, R. W., Penzien, J. Dynamics of Structures. McGraw-Hill. • Craig, R. R., Kurdila, A. J. Fundamentals of Structural Dynamics. John Wiley & Sons. • Humar, J. L. Dynamics of Structures. A.A. Balkema. • Paz, M. Structural Dynamics: Theory and Computations. Chapman & Hall. • Paulay, T., Priestley, M. J. N. Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Structures. Wiley. • Soong, T. T., Dargush, G. F. Passive Energy Dissipation Systems in Structural Engineering. John Wiley & Sons. • D.M. 17/01/2018, Aggiornamento delle Norme Tecniche per le Costruzioni, NTC 2018. • Circolare 21/01/2019 n. 7 C.S.LL.PP., Istruzioni per l’applicazione dell’Aggiornamento delle Norme Tecniche per le Costruzioni. • Eurocode 8, Design of structures for earthquake resistance, Parts 1 and 3, CEN. • Linee guida e documenti tecnici forniti durante l’insegnamento tramite Portale della Didattica.

Slides; Libro di testo; Esercizi; Esercitazioni di laboratorio;

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Elaborato progettuale in gruppo;

Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group project;

... L’esame accerta il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi mediante una combinazione di prova scritta, elaborato progettuale, peer-review e homework. Le modalità sono uguali per tutti gli appelli dell’anno accademico, salvo disposizioni di Ateneo. Componenti della valutazione • Prova scritta di dinamica e ingegneria sismica: 30%. • Elaborato progettuale di gruppo e discussione tecnica: 30%. • Peer-review di un progetto assegnato: 20%. • Homework ed esercitazioni consegnate durante il semestre: 20%. Il voto finale è espresso in trentesimi. L’esame è superato con voto finale non inferiore a 18/30. La lode può essere attribuita a studenti/studentesse che conseguano una valutazione complessiva eccellente, dimostrino piena padronanza teorica e applicativa, qualità elevata degli elaborati, autonomia critica, chiarezza espositiva e capacità di rispondere in modo rigoroso alle domande di discussione. Prova scritta La prova scritta si svolge in aula, ha durata indicativa non inferiore a 120 minuti e comprende quesiti teorici, esercizi numerici e interpretazione critica di risultati relativi a dinamica delle strutture, azione sismica, analisi modale, spettri, verifiche e criteri prestazionali. Non è consentito consultare testi, appunti o dispositivi non autorizzati. È consentito l’uso della calcolatrice scientifica non programmabile, salvo diversa comunicazione del docente. È possibile prevedere una prova intermedia a metà semestre sugli argomenti di dinamica. Chi raggiunge la soglia di sufficienza comunicata a inizio insegnamento potrà essere esonerato dalla corrispondente parte nella sessione d’esame. Chi non sostiene la prova intermedia o non raggiunge la sufficienza dovrà sostenere la prova completa o un colloquio integrativo sulla parte di dinamica, secondo quanto comunicato dal docente sul Portale della Didattica. Elaborato progettuale di gruppo L’elaborato progettuale riguarda la valutazione e la proposta di intervento per una costruzione esistente in zona sismica. Per la ripartizione da 8 CFU è richiesto un livello di sviluppo coerente con un progetto integrato: definizione del livello di conoscenza, modello numerico, analisi sismica, verifiche, proposta di intervento e confronto critico tra stato di fatto e stato di progetto. Ai fini dell’accesso alla valutazione finale, ogni gruppo deve consegnare entro le scadenze indicate: • relazione tecnica completa, con ipotesi, dati, modello, verifiche, risultati, limiti e riferimenti; • elaborati grafici o tavole progettuali secondo il formato indicato a lezione; • file essenziali di calcolo o output significativi, ove richiesti; • presentazione sintetica in formato digitale; • author contribution statement con indicazione dei contributi individuali. La discussione pubblica del progetto può includere domande sull’intero programma dell’insegnamento. In presenza di contributi individuali non equilibrati, il docente potrà differenziare il voto dei componenti del gruppo sulla base delle evidenze disponibili e di eventuali colloqui individuali. Peer-review Ogni gruppo revisiona criticamente un progetto assegnato dal docente. La revisione deve valutare coerenza delle ipotesi, correttezza del modello, tracciabilità dei dati, coerenza normativa, qualità delle verifiche, chiarezza della relazione e riproducibilità dei risultati. La valutazione della peer-review tiene conto sia della qualità tecnica delle osservazioni sia della capacità di formulare suggerimenti motivati e costruttivi. Homework Gli homework sono consegne intermedie, individuali o di gruppo secondo quanto indicato nelle tracce, finalizzate al consolidamento dei metodi trattati. La valutazione tiene conto di completezza, correttezza, puntualità, chiarezza del procedimento e capacità di interpretare i risultati. Le scadenze sono perentorie; eventuali deroghe devono essere richieste prima della scadenza e motivate da cause documentate. Integrità accademica Tutti gli elaborati devono essere originali e correttamente documentati. L’uso di strumenti software, librerie, codici, testi, immagini, dati o strumenti di intelligenza artificiale deve essere dichiarato, verificabile e compatibile con le regole comunicate dal docente e dall’Ateneo. Plagio, riuso non dichiarato o generazione non controllata di contenuti comportano l’applicazione delle procedure previste dai regolamenti di Ateneo. Studenti/studentesse con disabilità o DSA Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/alla docente titolare dell’insegnamento, con un preavviso non inferiore a una settimana dall’avvio della sessione d’esame, gli strumenti compensativi concordati con l’Unità Special Needs, al fine di permettere al/alla docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.

Gli studenti e le studentesse con disabilita o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unita Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione piu idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.