STEEL DESIGN

General Module

Course Sheet

Course code:

AI604

Academic Year of enrolment:

2021

Year of supply:

2023/2024

Type of Course:

Characterising

Degree:

Course of 1st Cycle Degree in BUILDING ENGINEERING

Disciplinary Sector:

Construction Techniques

Is part of:

STRUCTURAL DESIGN

Location:

PESCARA

Credits:

Programme Year:

Professor and Collaborators:

BRANDO GIUSEPPE

Cycle:

First semester

Hours of classroom activity:

Individual study hours:

Prerequisites:

Exam of Structural Mechanics

Objectives

Obiettivi formativi OBIETT_FORM Sì Il corso si propone di fornire agli studenti un primo approccio alla progettazione strutturale agli stati limite applicata alle costruzioni in acciaio ed in cemento armato. La progettazione semiprobabilistica agli stati limite è alla base dell’attuale normativa italiana per le costruzioni (NTC 2018), degli Eurocodici e delle principali normative internazionali. Il corso applica tale approccio alle strutture in acciaio ed in cemento armato. Vengono trattati sia gli stati limite di esercizio (controllo delle deformazioni, delle frecce, delle aperture delle fessure nelle strutture in cemento armato, etc.) che degli stati limite ultimi (rottura di sezione a flessione, pressoflessione, taglio, fenomeni di instabilità, etc.). Il corso prevede una serie di esercitazioni che portano alla progettazione di due strutture piani, uno in acciaio (Il portale di un capannone industriale) ed uno in cemento armato (telaio piano di un edificio monopiano). The course aims to make the student confident with the basics for designing steel and reinforced concrete constructions according to the semiprobabilistic limit states method. This approach represents the basis of the current Italian legislation on constructions (NTC 2018), the Eurocodes and the main international Codes.
Both the serviceability limit states (control of deformations, cracks openings in reinforced concrete structures, etc.) and the ultimate limit states (section failure under compression, bending, compression/tension and bending, shear, as well as due to buckling phenomena, etc. are treated.).
The course includes a series of exercises that lead to the design of two 2D frames, one in steel (the portal of an industrial building( and one in reinforced concrete (a 2D frame of a multi storey building).

Contents

Starting from the principles given within the course of “Structural Mechanichs”, the course "Tecnica delle Costruzioni" aims to give the basic knowledge for designing steel (semester 1) and reinforced concrete (semester 2) structures.
The semi-probabilistic design method at the limit states is considered to the purpose, consistently with the provisions given by the current Italian legislation (Technical Standards of Construction 2018), as well as by Eurocodes. Both the serviceability and the ultimate limit states are treated.
Calculation methods and exercises for sectional analyzes, as well as analysis and design of simple static schemes are proposed.
The solution of reticulated systems (for steel) and a reinforced concrete frame, together with the design of some structural elements, will be the core of two projects: one concerning a steel industrial building and one concerning a 2D reinforced concrete extracted by a multi-storey building for residential use.

Extended Syllabus

Programma esteso PROGR_EST Sì SEMESTRE 1
1. Sicurezza strutturale: introduzione al metodo di progettazione semiprobabilistico agli stati limite.
2. La normativa per le costruzioni (NTC2018)
3. Le azioni sulle costruzioni e le combinazioni
4. Costruzioni in ACCIAIO:
a. I Prodotti: prodotti “Lunghi” e prodotti “Piani”
b. Il materiale: legame costitutivo, caratteristiche meccaniche, prove di qualificazione, criterio di resistenza (von Mises)
c. Processi di lavorazione, laminazione a caldo e sagomatura a freddo. Profilati, sagomario, profili composti chiodati, bullonati, saldati
d. Le imperfezioni
e. Tipologie strutturali: Classificazioni dei telai, schemi di funzionamento (meccanismi di trasferimento dei carichi verticali/orizzontali)
f. Membrature tese: dimensionamento e verifiche; membrature con fori; effetti dei collegamenti eccentrici
g. Il Problema della Stabilità Euleriana; h. Asta Ideale vs. Asta Industriale
i. Classificazione delle Sezioni j. Membrature compresse: Aste tozze e Aste snelle. Verifiche
k. Membrature inflesse: Comportamento a flessione e taglio. Verifiche per resistenza e instabilità
l. Membrature pressoinflesse. Verifiche per resistenza e instabilità
m. Aste a sezione composta: aste calastrellate, aste intralicciate
n. Verifiche di deformabilità
o. Le Unioni Bullonate: componenti, unioni a trazione, unioni a taglio, unioni a taglio e trazione
p. Le Unioni Saldate: tecnologie, tensioni residue, calcolo/verifica di
unioni saldate semplici q. Collegamenti trave-colonna a squadretta, saldati e con flange di estremità
r. Collegamenti di continuità di travi e colonne
s. Collegamenti trave principale-trave secondaria
t. Collegamenti Colonna-fondazione.
u. Progetto del telaio di un capannone industriale: analisi dei carichi, scelta dei profili, collegamenti, relazione di calcolo. Le revisioni del progetto termineranno con l’inizio delle lezioni del secondo semestre 2019/20
SEMESTRE 2
5. Costruzioni in CEMENTO ARMATO:
a. I materiali acciaio e calcestruzzo. Comportamento dei due materiali a trazione e a compressione. Criteri di rottura.
b. Trazione e compressione pura
c. Membrature inflesse. Comportamento a flessione. Duttilità delle sezioni inflesse. Verifiche allo SLU.
d. Il Metodo di Cross per le travi e cenni sulle linee di influenza.
e. Membrature pressoinflesse. Comportamento a pressoinflesse. Duttilità delle sezioni pressoinflesse. Verifiche allo SLU
f. Membrature inflesse e pressoinflesse: Sforzi di taglio e relativo comportamento. Verifiche allo SLU
g. Torsione
h. Punzonamento
i. Sistemi a telaio: verifiche agli Stati Limite
j. Sistemi di fondazioni.
k. Progetto di un telaio piano in cemento armato parte di un edificio multipiano di civile abitazione: analisi dei carichi, progettazione del solaio, di una trave, di una colonna e delle relative fondazioni superficiali. Viene richiesta la relazione di calcolo, pianta fili fissi, pianta delle fondazioni, disegno del travetto tipo del solaio, dei particolari costruttivi di una trave, di una colonna e di una trave rovescia di fondazione. Le revisioni del progetto termineranno con l’inizio delle lezioni dell’anno accademico 2020/21 SEMESTER 1
1. Structural safety: Introduction to the semiprobabilistic limit state design method.
2. Codes (NTC2018)
3. Actions: Load Cases and combinations
4. STEEL construction:
a. The Products: "Long" and "Flat" products
b. The material: constitutive law, mechanical characteristics, qualification tests, strength criterion (von Mises)
c. Manufacturing, hot rolling and cold forming processes. Profiles, shapes, composite members bolted, welded profiles
d. Imperfections
e. Structural types: Classifications of frames, operating schemes (mechanisms for transferring vertical / horizontal loads)
f. Steel Members in tension: sizing and checks; members with holes; effects of eccentric connections
g. The Eulerian Stability Problem; h. Ideal vs. Industrial members
i. Classification of Sections
j. Compression: Stocky and Slender members. Checks
k. Members in Bending: Flexural and shear behavior. Checks for resistance and buckling
l. Steel Members in Compression/Tension and Bending: Checks for resistance and buckling
m. Coupled Sections Profiles n. Deformability checks
o. Bolted Connections: components, Bolts in Tension, in shear, in shear and tension
p. Welded Connections: technologies, residual stresses, calculation / verification of
simple welded joints
q. Beam-to-column connections, welded and with end flanges
r. Beams and columns splices
s. beam-to-beam connections t. Column-bases connections. u. Design of the frame of an industrial building: analysis of loads, choice of profiles, connections, calculation report. The reviews of the project will end with the beginning of the lessons of the second semester 2019/20
SEMESTER 2
5. REINFORCED CONCRETE constructions:
a. Steel and concrete materials. Behavior of the two materials under tension and compression. Failure criteria. b. Pure tension and compression
c. Sections under bending. Bending behavior. Ductility of sections under bending forces. Checks at the SLU.
d. The Cross method for beams and notes on influence lines.
e. Sections under compression/tension and bending.Ductility of Sections under compression/tension and bending. SLU checks
f. Sections under shear: shear stresses and related behavior. ULS checks
g. Torsion
h. Punching
i. Calculation of RC frames: checks for different limit states.
j. Foundation systems. Introduction
k. Design of a 2D reinforced concrete frame extraxted by a multi-storey residential building: loads analysis, design of the slab, of a beam, of a column and of the related shallow foundations. Calculation reports and drawings are requested

Recommended Bibliography

The slides presented during the course will be published on the website http://elearning.unich.it.
Apart from the slides, the following books are also suggested:
Costruzioni in Acciaio: Bernuzzi C., Proporzionamento di Strutture in Acciaio. Hoepli ed. G. Ballio & F.M. Mazzolani, Strutture in acciaio, Hoepli. Costruzioni in Cemento Armato: A. Ghersi, “Il cemento armato. Dalle tensioni ammissibili agli stati limite: un approccio unitario”, Dario Flaccovio Editore. E. Cosenza, G. Manfredi, M. Pecce, “Strutture in cemento armato, basi di progettazione”, Hoepli. AICAP, Progettazione di Strutture in Cemento Armato Guida all’uso dell'EUROCODICE 2 con riferimento alle Norme Tecniche D.M. 14.1.2008, Voll. 1 e 2

Teaching Methods

The course includes theoretical lectures followed by exercises in which examples of calculation of structures and design of structural elements are treated.
In the second part of the respective semesters, additional hours for project reviews will be provided (steel for semester 1 and reinforced concrete for semester 2).

Evaluation methods

Verification of learning:

Modalità di verifica dell'apprendimento MOD_VER_APPR Sì Sia nel primo che nel secondo semestre sono previste due verifiche dell’apprendimento (una a metà semestre, l’altra a fine semestre) il cui superamento esonera lo studente dall’esame scritto finale. Verranno inoltre suggeriti dei problemi che lo studente può svolgere all’infuori dell’orario delle lezioni. Per quanto riguarda gli elaborati progettuali (capannone in acciaio nel primo semestre e telaio in cemento armato nel secondo), sono previste revisioni settimanali per la verifica dell’avanzamento del progetto. Nel caso in cui siano superate le quattro verifiche di apprendimento, Il voto finale dell’esame viene calcolato come media delle stesse verifiche (due sulle costruzioni in acciaio, due sulle costruzioni in cemento armato) e dei due elaborati progettuali, con uguale peso per le diverse prove. Nel caso in cui le verifiche di apprendimento non siano state superate (anche parzialmente), il voto finale dell’esame viene calcolato come media dei due compiti scritti (uno sulle costruzioni in acciaio, l’altro sulle costruzioni in cemento armato) e dei due elaborati progettuali, con uguale peso per le quattro prove. Both in the first and second semester there are two intermediate tests (one in the middle of the semester, the other at the end of the semester). If the students will succeed He/She will be exonerated from the final written exam.
Also, structural problems that the student can solve outside the lesson time will be suggested.
As for the design documents (steel shed in the first half and reinforced concrete frame in the second), weekly revisions are planned to verify the progress of the project.
In the event that the four intermediate tests have positive results, the final exam mark will be calculated as the average of the tests themselves (two on steel constructions, two on reinforced concrete constructions) and of the two design projects.
In the event that the intermediate tests have negative results (even partially), the final exam mark is calculated as the average of the two final exams (one on steel constructions, the other on reinforced concrete constructions) and the two design projects.

Contacts/More Information

contacts: giuseppe.brando@unich.it

Università degli Studi
"G. d'Annunzio"

Chieti - Pescara

Aree

STEEL DESIGN

Course year: 1

Course year: 2

Course year: 3

Search form

Aree

STEEL DESIGN