Un approccio di avanguardia nell’ingegneria delle strutture prevede che sia prestata la massima attenzione all’utilizzo sostenibile delle risorse, comprendendo con ciò lo sfruttamento del territorio, l’impiego di energia e le emissioni di gas serra per la produzione dei materiali, lo smaltimento di macerie e sostanze di scarto. In aggiunta a questo, il progressivo invecchiamento del patrimonio edilizio sta portando ad un aumento dei costi di manutenzione e riparazione, necessarie per garantire la protezione delle vite umane e la tutela del costruito. In questo contesto, appare sempre più necessario dotarsi di tecnologie adeguate a garantire la durabilità nel tempo delle nuove costruzioni e migliorare la capacità di quelle esistenti, e l’ingegnere civile è chiamato ad acquisire le competenze per la scelta, la progettazione e l’impiego di tali tecnologie sul campo. Il corso tratta gli aspetti fondamentali della sostenibilità strutturale, introducendo i concetti di sicurezza e analisi del ciclo di vita (lifecycle assessment). La prima parte tratta gli aspetti principali del progetto di nuove costruzioni in cemento armato comprendenti armature in composito, calcestruzzi fibrorinforzati, autoriparanti, autocompattanti, e con aggregati riciclati. Nella seconda parte viene fornita una panoramica sulle strategie più avanzate per la gestione sostenibile e la riabilitazione del patrimonio edilizio, ivi inclusi i materiali compositi a matrice polimerica ed inorganica, i sistemi NSM (near surface mounted) e le malte da ripristino strutturale.
scheda docente
materiale didattico
Parte 1 - SOSTENIBILITÀ NELL'INGEGNERIA CIVILE
- Introduzione alla sostenibilità nell'ingegneria civile
- I tre pilastri della sostenibilità: ambientale, sociale ed economico
o Breve introduzione
o Pilastro economico
o Pilastro sociale
o Pilastro ambientale
Ecological footprint
Planet Boundary
Valutazione del ciclo di vita
- Strategie sostenibili
o Contenuto riciclato
o Approvvigionamento locale e produzione locale
o Durabilità e manutenzione
o Progettazione per l'adattabilità e la decostruzione
o Riutilizzo di edifici, componenti strutturali e strutture non edilizie
o Materiali strutturali e tossicità
o Valutazione del ciclo di vita (in breve)
Parte 2 - Valutazione del ciclo di vita (LCA)
- Teoria
- Applicazioni
- Esercitazioni
Parte 3 - SOSTENIBILITÀ DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE
- Introduzione ai materiali
- Muratura
- Acciaio
- Legno
- Materiali e sistemi da costruzione naturali
- Calcestruzzo
ARGOMENTO 2 - PROGETTAZIONE: SOSTENIBILITÀ/DURABILITA' DEL CALCESTRUZZO
Parte 1 - IL CALCESTRUZZO
- Calcestruzzo: teoria di base sulla composizione, proprietà meccaniche del calcestruzzo fresco e indurito, classificazione
- L'Armatura del calcestruzzo armato
Parte 2 - SOSTENIBILITÀ DEL CALCESTRUZZO
- I vantaggi della sostenibilità delle strutture in calcestruzzo
- Durabilità e manutenzione: concetti generali
Parte 3 - DURABILITÀ DEL CALCESTRUZZO
- Deterioramento e durabilità delle strutture in calcestruzzo armato
- Fenomeni e meccanismi di degrado
- Strategie di progettazione per la durabilità (parte 1): Classi di esposizione, progettazione del copriferro
- Strategie di progettazione della durabilità (parte 2): Mix design del calcestruzzo
- Esercitazioni sulla progettazione del copriferro e del mix design del calcestruzzo
- Tecniche di Ispezione, diagnosi e ripristino delle strutture in calcestruzzo
Parte 4 - NUOVE STRATEGIE PER LA DURABILITÀ DEL CALCESTRUZZO
- Rivestimenti e impermeabilizzazioni, inibitori di corrosione
- Barre di rinforzo in acciaio rivestito, acciaio inox e FRP
- Calcestruzzi speciali:
o Calcestruzzo (ultra) performante (HPC/UHPC)
o Calcestruzzo geopolimerico
o Calcestruzzo fibrorinforzato (FRC)
o Calcestruzzi subacquei (beSub)
o Calcestruzzi 3-SC
o Calcestruzzi autoriparanti/autorigeneranti
- Calcestruzzo digitale (calcestruzzo stampato in 3D)
- Strutture in calcestruzzo rinforzato con barre in FRP
- Esercizi
ARGOMENTO 3 - RETROFITTING: GESTIONE SOSTENIBILE DEL PATRIMONIO EDILIZIO
Parte 1 - MATERIALI COMPOSITI FIBRORINFORZATI A MATRICE INORGANICA (FRCM)
- Storia
- Esempi di applicazione
- Materiali costituenti
- Proprietà meccaniche
- Criteri di accettazione
Parte 2 - STRUTTURE IN CALCESTRUZZO RINFORZATE CON FRCM
- Progettazione di rinforzi FRCM a flessione e a taglio: teoria
- Progettazione di rinforzi FRCM a flessione e a taglio: esercizi
- Fundamentals of Sustainability in Civil Engineering - A. Braham
- Life Cycle Assessment in the Built Environment - R.H. Crawford
- Environmental Life Cycle Assessment -Taylor & Francis Group, 2016
- Sustainable Construction Techniques – Detail Green Books, 2015
SUSTAINABLE STRUCTURAL DESIGN: Sustainability/Durability of Concrete
- Teoria e Tecnica delle Costruzioni Civili – R. Giannini, CittàStudi, 2011
- Il restauro dell’architettura moderna in cemento armato – L. Coppola, A. Buoso, Hoepli, 2015
- Materiali per l’edilizia: Una guida ai materiali strutturali, ausiliari e di rivestimento – G. Frigione, N. Mairo, Hoepli, 2010
- La durabilità del calcestruzzo armato – P. Pedeferri, L. Bertolini, McGraw-Hill, 2000
- Reinforced concrete with FRP bars: mechanics and design – A. Nanni, A. De Luca, H. J. Zadeh, CRC Press, 2014
RETROFITTING
- Consolidamento delle Strutture – M.A. Pisani, S. Cattaneo, T. D’Antino, Hoepli Editore, 2019
Programma
ARGOMENTO 1 - PROGETTAZIONE: SOSTENIBILITÀ NELL'INGEGNERIA CIVILEParte 1 - SOSTENIBILITÀ NELL'INGEGNERIA CIVILE
- Introduzione alla sostenibilità nell'ingegneria civile
- I tre pilastri della sostenibilità: ambientale, sociale ed economico
o Breve introduzione
o Pilastro economico
o Pilastro sociale
o Pilastro ambientale
Ecological footprint
Planet Boundary
Valutazione del ciclo di vita
- Strategie sostenibili
o Contenuto riciclato
o Approvvigionamento locale e produzione locale
o Durabilità e manutenzione
o Progettazione per l'adattabilità e la decostruzione
o Riutilizzo di edifici, componenti strutturali e strutture non edilizie
o Materiali strutturali e tossicità
o Valutazione del ciclo di vita (in breve)
Parte 2 - Valutazione del ciclo di vita (LCA)
- Teoria
- Applicazioni
- Esercitazioni
Parte 3 - SOSTENIBILITÀ DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE
- Introduzione ai materiali
- Muratura
- Acciaio
- Legno
- Materiali e sistemi da costruzione naturali
- Calcestruzzo
ARGOMENTO 2 - PROGETTAZIONE: SOSTENIBILITÀ/DURABILITA' DEL CALCESTRUZZO
Parte 1 - IL CALCESTRUZZO
- Calcestruzzo: teoria di base sulla composizione, proprietà meccaniche del calcestruzzo fresco e indurito, classificazione
- L'Armatura del calcestruzzo armato
Parte 2 - SOSTENIBILITÀ DEL CALCESTRUZZO
- I vantaggi della sostenibilità delle strutture in calcestruzzo
- Durabilità e manutenzione: concetti generali
Parte 3 - DURABILITÀ DEL CALCESTRUZZO
- Deterioramento e durabilità delle strutture in calcestruzzo armato
- Fenomeni e meccanismi di degrado
- Strategie di progettazione per la durabilità (parte 1): Classi di esposizione, progettazione del copriferro
- Strategie di progettazione della durabilità (parte 2): Mix design del calcestruzzo
- Esercitazioni sulla progettazione del copriferro e del mix design del calcestruzzo
- Tecniche di Ispezione, diagnosi e ripristino delle strutture in calcestruzzo
Parte 4 - NUOVE STRATEGIE PER LA DURABILITÀ DEL CALCESTRUZZO
- Rivestimenti e impermeabilizzazioni, inibitori di corrosione
- Barre di rinforzo in acciaio rivestito, acciaio inox e FRP
- Calcestruzzi speciali:
o Calcestruzzo (ultra) performante (HPC/UHPC)
o Calcestruzzo geopolimerico
o Calcestruzzo fibrorinforzato (FRC)
o Calcestruzzi subacquei (beSub)
o Calcestruzzi 3-SC
o Calcestruzzi autoriparanti/autorigeneranti
- Calcestruzzo digitale (calcestruzzo stampato in 3D)
- Strutture in calcestruzzo rinforzato con barre in FRP
- Esercizi
ARGOMENTO 3 - RETROFITTING: GESTIONE SOSTENIBILE DEL PATRIMONIO EDILIZIO
Parte 1 - MATERIALI COMPOSITI FIBRORINFORZATI A MATRICE INORGANICA (FRCM)
- Storia
- Esempi di applicazione
- Materiali costituenti
- Proprietà meccaniche
- Criteri di accettazione
Parte 2 - STRUTTURE IN CALCESTRUZZO RINFORZATE CON FRCM
- Progettazione di rinforzi FRCM a flessione e a taglio: teoria
- Progettazione di rinforzi FRCM a flessione e a taglio: esercizi
Testi Adottati
SUSTAINABLE STRUCTURAL DESIGN: Sustainability- Fundamentals of Sustainability in Civil Engineering - A. Braham
- Life Cycle Assessment in the Built Environment - R.H. Crawford
- Environmental Life Cycle Assessment -Taylor & Francis Group, 2016
- Sustainable Construction Techniques – Detail Green Books, 2015
SUSTAINABLE STRUCTURAL DESIGN: Sustainability/Durability of Concrete
- Teoria e Tecnica delle Costruzioni Civili – R. Giannini, CittàStudi, 2011
- Il restauro dell’architettura moderna in cemento armato – L. Coppola, A. Buoso, Hoepli, 2015
- Materiali per l’edilizia: Una guida ai materiali strutturali, ausiliari e di rivestimento – G. Frigione, N. Mairo, Hoepli, 2010
- La durabilità del calcestruzzo armato – P. Pedeferri, L. Bertolini, McGraw-Hill, 2000
- Reinforced concrete with FRP bars: mechanics and design – A. Nanni, A. De Luca, H. J. Zadeh, CRC Press, 2014
RETROFITTING
- Consolidamento delle Strutture – M.A. Pisani, S. Cattaneo, T. D’Antino, Hoepli Editore, 2019
Bibliografia Di Riferimento
Books: SUSTAINABLE STRUCTURAL DESIGN: Sustainability - Fundamentals of Sustainability in Civil Engineering - A. Braham - Life Cycle Assessment in the Built Environment - R.H. Crawford - Environmental Life Cycle Assessment -Taylor & Francis Group, 2016 - Sustainable Construction Techniques – Detail Green Books, 2015 SUSTAINABLE STRUCTURAL DESIGN: Sustainability/Durability of Concrete - Teoria e Tecnica delle Costruzioni Civili – R. Giannini, CittàStudi, 2011 - Il restauro dell’architettura moderna in cemento armato – L. Coppola, A. Buoso, Hoepli, 2015 - Materiali per l’edilizia: Una guida ai materiali strutturali, ausiliari e di rivestimento – G. Frigione, N. Mairo, Hoepli, 2010 - La durabilità del calcestruzzo armato – P. Pedeferri, L. Bertolini, McGraw-Hill, 2000 - Reinforced concrete with FRP bars: mechanics and design – A. Nanni, A. De Luca, H. J. Zadeh, CRC Press, 2014 RETROFITTING - Consolidamento delle Strutture – M.A. Pisani, S. Cattaneo, T. D’Antino, Hoepli Editore, 2019 Guidelines and reports: SUSTAINABLE STRUCTURAL DESIGN: Sustainability - Sustainability Guidelines for the Structural Engineer – ASCE, 2010 - Guidelines and Principles for Social Impact Assessment – Taylor & Francis, 2012 - Guidelines for Life Cycle Cost Assessment, Stanford University - A Guide to Life Cycle Assessment of Buildings -The American Institute of Architects, 2010 - Life Cycle Assessment of Buildings: A Practice Guide -The Carbon Leadership, 2019 - The Footprint and Biocapacity Accounting: Methodology Background for State of the States 2015 SUSTAINABLE STRUCTURAL DESIGN: Sustainability/Durability of Concrete - I vantaggi della sostenibilità delle strutture in calcestruzzo, Federbeton, 2009 - CNR DT203/2006: Guide for the Design and Construction of Concrete Structures Reinforced with Fiber-Reinforced Polymers Bars RETROFITTING - EAD 340275-00-0104: Externally-bonded composite systems with inorganic matrix for strengthening of concrete and masonry structures - Linea Guida per la progettazione, l’esecuzione e la manutenzione di interventi di consolidamento strutturale mediante l’utilizzo di sistemi di rinforzo FRCM, CS LL. PP., 2019 - Recommendation of RILEM Technical Committee 250-CSM: Test method for Textile Reinforced Mortar to substrate bond characterization - AC434: Acceptance criteria for masonry and concrete strengthening using Fabric-Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) and Steel Reinforced Grout (SRG) composite systems - ACI 549.4R-13: Guide to Design and Construction of Externally Bonded Fabric-Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) Systems for Repair and Strengthening Concrete and Masonry Structures - ACI 549.6R-20: Guide to Design and Construction of Externally Bonded Fabric-Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) and Steel-Reinforced Grout (SRG) Systems for Repair and Strengthening Concrete and Masonry Structures - CNR DT215/2018: Guide for the Design and Construction of Externally Bonded Fibre Reinforced Inorganic Matrix Systems for Strengthening Existing StructuresModalità Valutazione
Prova orale, con annessa valutazione di una tesina di approfondimento su uno o più argomenti trattati nel corso (da concordare con il docente)