Nessuno
Il corso si propone di fornire allo studente le conoscenze di base sul comportamento dei materiali strutturali da costruzione, focalizzando l'attenzione sui materiali strutturali più diffusi quali il calcestruzzo, l'acciaio, i mattoni, la pietra e il vetro.
CALCESTRUZZO E ALTRI MATERIALI DA COSTRUZIONE
1.LEGANTI E CEMENTI: Leganti aerei ed idraulici e loro impiego nelle costruzioni. Produzione e costituenti mineralogici del cemento Portland. Aggiunte minerali. Cementi comuni e norma EN 197/1.
2.PROPRIETÀ ELASTO-MECCANICHE DEI MATERIALI: Resistenza a compressione. Modulo di Poisson. Modulo elastico tangenziale e modulo elastico secante. Resistenza a trazione. Resistenza a fatica e a carichi impulsivi.
3.MECCANISMI DI IDRATAZIONE, POROSITA' DELLA MATRICE CEMENTIZIA E RESISTENZA MECCANICA A COMPRESSIONE DEL CALCESTRUZZO: Classi di resistenza del cemento. Utilizzo dei cementi in relazione al tipo di opere e alle condizioni climatiche. Meccanismo di idratazione del cemento. Microstruttura e porosità capillare della matrice cementizia. Correlazione tra porosità e resistenza a compressione. Aria intrappolata e difetti di compattazione. Rapporto a/c e resistenza a compressione.
4.RESISTENZA CARATTERISTICA A COMPRESSIONE DEL CALCESTRUZZO: Modalità di prelievo e controlli di accettazione. Esercitazioni sulle modalità di prelievo in cantiere ed analisi dei risultati di laboratorio a seguito della prova di schiacciamento a compressione.
5.POSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO: Lavorabilità del calcestruzzo e metodi di misura. Scelta della lavorabilità in funzione dell'opera da realizzare. Scelta del diametro massimo dell'aggregato. Posa in opera del calcestruzzo. Compattazione e maturazione dei getti. Effetti della temperatura nella scelta e messa in opera del calcestruzzo.
6.RESISTENZA DI PROGETTO E RESISTENZA IN OPERA: Controlli della resistenza in opera per collaudabilità e/o accertamento delle responsabilità. Esercitazioni sull'analisi dei risultati di laboratorio a seguito della prova meccanica di schiacciamento a compressione di carote estratte dalla struttura. Criteri di collaudabilità ed accertamento delle responsabilità per eventuali non conformità.
7.DURABILITÀ DELLE STRUTTURE IN C.A.: UNI EN 206/1 e UNI 11104. Scelta delle classi di esposizione. Copriferro. Requisiti aggiuntivi. Ingredienti del calcestruzzo per prevenire il degrado endogeno. Prescrizione di capitolato per il calcestruzzo. Esercitazioni sulla scelta delle classi di esposizione, copriferro, requisiti aggiuntivi per la definizione delle voci di capitolato.
8.EFFETTI DELLA TEMPERATURA SULLE STRUTTURE IN CALCESTRUZZO: Lavorazione del calcestruzzo in clima caldo e freddo. Gradienti termici nelle strutture massive. Prescrizioni di capitolato per il calcestruzzo destinato a getti massivi. Accorgimenti pratici per la realizzazione di strutture massive.
ACCIAI DA COSTRUZIONE: Cenni sulla produzione dell'acciaio e dei semilavorati. Comportamento a trazione: elasticità e comportamento elasto-plastico. Modulo di elasticità. Plasticità dei materiali. Incrudimento. Strizione. Frattura fragile e duttile. Tenacità dei materiali, resilienza, temperatura di transizione duttile-fragile. Effetto della temperatura sulle proprietà meccaniche. Classificazione degli acciai. Acciai da costruzione. Acciai resistenti alla corrosione. Laminazione a caldo e trafilatura a freddo. Processo Tempcore. Accettazione in cantiere delle barre d'armatura. Saldature e saldabilità. Acciai per CAP. Esercitazioni pratiche.
LATERIZI: Cenni sulla produzione del laterizio. Laterizio per murature. Classificazione dei laterizi per murature. Forme e dimensioni. Laterizi a massa alveolata. Laterizi faccia a vista. Principali proprietà. Prove fisiche e meccaniche. Requisiti per prodotti destinati ad elementi strutturali. Comportamento meccanico delle murature. Malte per murature.
PIETRA: Apparecchiature costruttive. Normativa di riferimento. Cenni di durabilità, lavorazioni. Proprietà fisiche e meccaniche, malte di allettamento.
VETRO STRUTTURALE: Cenni sulla produzione del vetro. Proprietà fisiche e meccaniche. Vetro stratificato. Difficoltà per l’impiego strutturale.
Lezioni frontali con diapositive
L'esame prevede una prova scritta ed una prova orale con sufficienza fissata a 18/30.
L'esame scritto è diviso in due parti: la prima sezione, contenente 25/30 domande a risposta multipla, concorre alla determinazione di 1/3 del voto dell'esame scritto mentre la seconda sezione, dedicata allo svolgimento di 5 esercizi, concorre per i 2/3 del voto dell'esame scritto.
Coloro i quali raggiungeranno una valutazione sufficiente all'esame scritto potranno accedere all'esame orale volto a valutare le conoscenze teorico-pratiche dello studente attraverso domande e quesiti pratici.
Il voto finale risulta dalla media pesata tra il voto dell'esame scritto e quello dell'esame orale.
Testi di riferimento:
1) L. Coppola, “Concretum”, pp 660, Mc Graw-Hill, Milano (Aprile 2007), ISBN 978-88-386-6465-6;
2) L. Coppola, A. Buoso, E. Crippa, S. Lorenzi, “Structural Materials – Exercices Handbook”, Studium Bergomensis, (2010).
3) A. Cigada, T. Pastore, “Strutture e proprietà dei materiali metallici”, McGraw Hill, Milano.
4) AIMAT, "Manuale dei materiali per l'ingegneria", McGraw Hill, Milano.
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The course aims to provide students basic knowledge on the behavior of construction structural materials. In particular, the course deals with the more important construction materials: concrete, reinforcing steel, bricks, stones and glass.
SECTION I - CONCRETE AND OTHER CONSTRUCTION MATERIALS
A.BINDER AND CEMENTS: Use of binders in concrete construction: lime, gypsum, hydraulic lime and Portland cement. Production of portland cement. Main constituents of portland cement klinker. Hydration reaction of silicates and aluminates. Role of gypsum in portland cement. Mineral addition: calcareous filler, pozzolanic and cementitious materials. The European norm EN 197/1.
B.ELASTIC AND MECHANICAL PROPERTIES OF CONSTRUCTION MATERIALS: Stress and strain. Elastic (Young) modulus. Compressive strength. Poisson modulus. Tangential and secant elastic modulus. Tensile strength. Fatigue resistance.
C.CEMENT HYDRATION, CAPILLARY POROSITY OF CEMENT MATRIX, CONCRETE COMPRESSIVE STRENGTH: Strength class of cements. Use of cements taking account climatic condition existing in the job-site and type of structures to build. Hydration of portland cement (set and hardening). Microstructure of cement matrix. Correlation between capillary porosity and compressive strength. Entrapped air and void due to poor vibration and compaction during placing. Water-cement ratio and compressive strength.
D.CHARACTERISTIC COMPRESSIVE STRENGTH OF CONCRETE: Characteristic compressive strength. Sampling of concrete cube for acceptance of concrete in the job-site. Analysis of cube compressive strength values.
E.PLACING OF CONCRETE IN THE JOB-SITE: Concrete workability. Test to evaluate consistency class for concrete. How to choose workability for different reinforced concrete elements. Maximum size of the aggregate. Concrete placing: how to avoid segregation and bleeding. Vibration and curing after concrete placing.
F.DESIGN COMPRESSIVE STREGTH AND COMPRESSIVE STRENGTH IN SITU: In situ compressive strength. Compressive strength on cores. How to ascertain responsibility for a non conformity value of in situ compressive strength.
G.DURABILITY OF REINFORCED CONRETE STRUCTURES: Deterioration and durability of reinforced concrete elements: EN 206/1 and UNI 11104 norms. Exposure classes. The concrete cover. Additional performances for concrete. How to choose concrete ingredients to prevent internal degradation. Concrete tender.
H.EFFECTS OF TEMPERATURE ON REINFORCED CONCRETE STRUCTURES: Placing of concrete in hot and cold climate. Thermal gradients in massive structures. Concrete tender for massive elements.
- SECTION II - STEEL REINFORCEMENTS
I. Steel production. Constitutive laws for steel: yield and tensile strength, elastic and plastic behaviour. Brittle and though failure. Transition temperature. The effect of temperature on mechanical properties. Classification of steel reinforcements for construction. Corrosion resistant steel. Tempcore steel. Factory requirements for steel and criteria to accept rebars in the job-site. Steel for prestressed reinforced concrete.
- SECTION III - BRICK
Brick production. Brick masonry. Classification of brick masonry. Shapes and sizes. Honeycombed mass brick. Fair-faced brick. Principal properties. Mechanical and physical tests. Structural brick requirements. Masonry mechanical behavior. Masonry mortars. Examples.
- SECTION IV - STONES.
Construction techniques. Standards. Durability. Physical and mechanical properties. Mortars for stone masonry.
- SECTION V - STRUCTURAL GLASS
Glass production. Physical and mechanical properties. Laminated glass. Structural use problems. Case History.
Slides
The exam includes a written test and an oral exam with sufficiency fixed at 18/30.
Written examination:
- part 1: 25/30 multiple choice questions (1/3 of mark)
- part 2: 5 written exercices (2/3 of mark)
Oral examination:
- theoretical questions and practical queries.
The final mark results from the weighted average between the written mark and the oral mark.
Textbooks:
1) L. Coppola, “Concretum”, pp 660, Mc Graw-Hill, Milano (Aprile 2007), ISBN 978-88-386-6465-6;
2) L. Coppola, A. Buoso, E. Crippa, S. Lorenzi, “Structural Materials – Exercices Handbook”, Studium Bergomensis, (2010).
3) A. Cigada, T. Pastore, “Strutture e proprietà dei materiali metallici”, McGraw Hill, Milano.
4) AIMAT, "Manuale dei materiali per l'ingegneria", McGraw Hill, Milano.