20810160 - ADVANCED STRUCTURAL ANALYSIS

The course of “Advanced Structural Analysis” is part of the master's degree program in Civil Engineering for Natural Risk Mitigation, which aims to train a civil engineer with high professional qualifications concerning the hydrogeological and seismic risk mitigation.
As part of the Master degree program, the course of “Advanced Structural Analysis” aims to provide students with specific theoretical and analytical tools, in order to complement the knowledge acquired in previous structural engineering courses. Prestressed concrete, steel and steel-concrete composite structures, including the static behavior of framed structures, special structures, such as discontinuity regions, R.C. walls and bracing elements, will be analyzed.
At the end of the course, students will acquire the necessary skills to 1) critically analyze the static behavior of reinforced concrete (normal and prestressed), steel and steel-concrete composite frame structures, including the design of the main elements, both with reference to current National Technical Code and the Eurocodes, 2) designing special structures such as discontinuity regions and R.C. walls, 3) dealing with problems concerning the behavior of three-dimensional structures under horizontal loads and the design of bracing elements.

Curriculum

teacher profile | teaching materials

Programme

Steel-concrete composite structures
- Structural typologies and assessment
- Cross-sectional flexural analysis (floors and beams)
- Connection systems
- Structural analysis and design of beams and columns

Pre-stressed concrete stuctures
- Structural behaviour
- Technology and materials of pre-stressed concrete
- Immediate and time dependant losses
- Design and assessment of pre-stressed concrete structures

Precast structures
- Structural typologies and technology of precast structures
- Design, assessment and retrofit of reinforced concrete precast structures

Reinforced concrete structures with high durability and special materials
- Causes and phenomenology of the deterioration of reinforced concrete structures
- Methods of investigation and diagnostics of the deterioration
- High durability concretes and concretes for special structures
- Reinforced concrete structural members with stainless steel and FRP rebars

Reinforced concrete structures strengthened with composite materials
- Materials and technologies of organic and inorganic matrix composites (FRP and FRCM)
- Flexural and shear strengthening of reinforced concrete beams with FRP and FRCM systems
- Confinement of reinforced concrete columns and beam-to-column joints with FRP systems

Digital concrete structures

Core Documentation

Main books
- Coppola L, Buoso A. Il restauro dell’architettura moderna in cemento armato. Hoepli, 2015.
- Giannini R. Teoria e Tecnica delle Costruzioni Civili. CittàStudi, 2011.
- Di Niro G. Edifici prefabbricati. Maggioli, 2014.
- Nigro E, Bilotta A. Progettazione di strutture composte acciaio-calcestruzzo. Dario Flaccovio, 2011.


Main codes and guidelines
- Norme tecniche per le costruzioni (NTC), D MIT 17/01/2018
- Circolare applicativa delle NTC, Circ MIT 21/01/2019 n.7
- Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings + Italian Annex
- Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings
- CNR-DT 203 2006. Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Strutture di Calcestruzzo Armato con Barre di Materiale Composito Fibrorinforzato
- CNR-DT 200 R1/2013. Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati Materiali, strutture di c.a. e di c.a.p., strutture murarie
- UNI 11104:2016. Calcestruzzo - Specificazione, prestazione, produzione e conformità - Specificazioni complementari per l'applicazione della EN 206.
- CNR-DT 215 2018. Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati a Matrice Inorganica.
- CNR 10025/98. Istruzioni per il progetto, l'esecuzione ed il controllo delle strutture prefabbricate in calcestruzzo.
- RELUIS-DPC 2005-2008. Strutture prefabbricate: catalogo delle tipologie esistenti. 2008.


Papers
- Pedeferri P. L’impiego dell’acciaio inossidabile nelle strutture in calcestruzzo armato. Atti Seminario CIAS L’evoluzione nella sperimentazione per le costruzioni. Bolzano, Italia, 2004.
- Buoso A, Coppola L. Il copriferro per le strutture in c.a. alla luce delle norme tecniche per le costruzioni (D.M. 14.01.2008). L'Edilizia Building and Construction for Engineers 2008;155.
- Valluzzi MR et al. Round robin test for composite to brick shear bond characterization. Materials and Structures 2012;45:1761-1791.
- Sneed L., Verre S., Carloni C., Ombres L. Flexural behavior of RC beams strengthened with steel-FRCM composite. Engineering Structures 2016;127:686-699
- Buswell RA, Leal de Silva WR, Jones SZ, Dirrenbergerde J. 3D printing using concrete extrusion: A roadmap for research. Cement and Concrete Research 2018;112:37-49
- Asprone D, Auricchio F, Menna C, Mercuri V. 3D printing of reinforced concrete elements: Technology and design approach. Construction and Building Materials 2018a;165:218-231
- Asprone D, Menna C, Bos FP, Salet TAM, Mata-Falcòn J. Rethinking reinforcement for digital fabrication with concrete. Cement and Concrete Research 2018b;112:111-121.


Other books
- AICAP. Dettagli Costruttivi di Strutture in Calcestruzzo Armato, 2011
- AICAP. Costruzioni in Calcestruzzo, Costruzioni composte acciaio-calcestruzzo, Commentario alle Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 14/1/2008, 2011.
- Bertolini L. Materiali da costruzione, Volume Secondo. Degrado, prevenzione, diagnosi, restauro. CittàStudi, 2012 (2a Ed.).
- Cestelli Guidi C. Cemento Armato Precompresso. Teoria, Esperienze, Realizzazioni. Hoepli, 2013 (7a Ed).
- Cosenza E, Manfredi G, Pecce M. Strutture in Cemento Armato. Basi della progettazione. Hoepli, 2015.
- Felitti M., Mecca L.R. Il degrado delle strutture in calcestruzzo armato. Maggioli, 2018.
- Marini G. Strutture prefabbricate in cemento armato. Maggioli, 2019.
- Mordà N. Strutture prefabbricate. Comportamento e adeguamento sismico. Maggioli, 2014.
- Pedeferri P., Bertolini L. La durabilità del calcestruzzo armato. McGraw-Hill, 2000.
- Pisani M.A., Cattaneo S., D’Antino T. Consolidamento delle Strutture. Hoepli Editore, 2012 (3a Ed.).
- Radogna E.F. Tecnica delle Costruzioni, Volume Secondo. Zanichelli, 1998.
- Walther R., Miehlbradt M. Progettare in calcestruzzo armato. Hoepli, 1994.


Other codes and guidelines
- Linea Guida per la identificazione, la qualificazione ed il controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati a matrice polimerica (FRP) da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti. STC 2019.
- Linea Guida per la identificazione, la qualificazione ed il controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati a matrice inorganica (FRCM) da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti. STC 2018.
- UNI EN 10080:2005. Acciaio d'armatura per calcestruzzo - Acciaio d'armatura saldabile – Generalità
- UNI EN 197-1:2011. Cemento - Parte 1: Composizione, specificazioni e criteri di conformità per cementi comuni
- RELUIS-DPC 2005-2008. Schedario collegamenti in strutture prefabbricate. 2007.
- RELUIS-DPC 2010-2013. Linee di indirizzo per interventi locali e globali su edifici industriali monopiano non progettati con criteri antisismici 2012.

Type of delivery of the course

30 lectures/exercises/seminars

Type of evaluation

To pass the exam, the student is required to: 1. complete the exercises 2. pass the oral test

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Programme

Steel-concrete composite structures
- Structural typologies and assessment
- Cross-sectional flexural analysis (floors and beams)
- Connection systems
- Structural analysis and design of beams and columns

Pre-stressed concrete stuctures
- Structural behaviour
- Technology and materials of pre-stressed concrete
- Immediate and time dependant losses
- Design and assessment of pre-stressed concrete structures

Precast structures
- Structural typologies and technology of precast structures
- Design, assessment and retrofit of reinforced concrete precast structures

Reinforced concrete structures with high durability and special materials
- Causes and phenomenology of the deterioration of reinforced concrete structures
- Methods of investigation and diagnostics of the deterioration
- High durability concretes and concretes for special structures
- Reinforced concrete structural members with stainless steel and FRP rebars

Reinforced concrete structures strengthened with composite materials
- Materials and technologies of organic and inorganic matrix composites (FRP and FRCM)
- Flexural and shear strengthening of reinforced concrete beams with FRP and FRCM systems
- Confinement of reinforced concrete columns and beam-to-column joints with FRP systems

Digital concrete structures

Core Documentation

Main books
- Coppola L, Buoso A. Il restauro dell’architettura moderna in cemento armato. Hoepli, 2015.
- Giannini R. Teoria e Tecnica delle Costruzioni Civili. CittàStudi, 2011.
- Di Niro G. Edifici prefabbricati. Maggioli, 2014.
- Nigro E, Bilotta A. Progettazione di strutture composte acciaio-calcestruzzo. Dario Flaccovio, 2011.


Main codes and guidelines
- Norme tecniche per le costruzioni (NTC), D MIT 17/01/2018
- Circolare applicativa delle NTC, Circ MIT 21/01/2019 n.7
- Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings + Italian Annex
- Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings
- CNR-DT 203 2006. Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Strutture di Calcestruzzo Armato con Barre di Materiale Composito Fibrorinforzato
- CNR-DT 200 R1/2013. Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati Materiali, strutture di c.a. e di c.a.p., strutture murarie
- UNI 11104:2016. Calcestruzzo - Specificazione, prestazione, produzione e conformità - Specificazioni complementari per l'applicazione della EN 206.
- CNR-DT 215 2018. Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati a Matrice Inorganica.
- CNR 10025/98. Istruzioni per il progetto, l'esecuzione ed il controllo delle strutture prefabbricate in calcestruzzo.
- RELUIS-DPC 2005-2008. Strutture prefabbricate: catalogo delle tipologie esistenti. 2008.


Papers
- Pedeferri P. L’impiego dell’acciaio inossidabile nelle strutture in calcestruzzo armato. Atti Seminario CIAS L’evoluzione nella sperimentazione per le costruzioni. Bolzano, Italia, 2004.
- Buoso A, Coppola L. Il copriferro per le strutture in c.a. alla luce delle norme tecniche per le costruzioni (D.M. 14.01.2008). L'Edilizia Building and Construction for Engineers 2008;155.
- Valluzzi MR et al. Round robin test for composite to brick shear bond characterization. Materials and Structures 2012;45:1761-1791.
- Sneed L., Verre S., Carloni C., Ombres L. Flexural behavior of RC beams strengthened with steel-FRCM composite. Engineering Structures 2016;127:686-699
- Buswell RA, Leal de Silva WR, Jones SZ, Dirrenbergerde J. 3D printing using concrete extrusion: A roadmap for research. Cement and Concrete Research 2018;112:37-49
- Asprone D, Auricchio F, Menna C, Mercuri V. 3D printing of reinforced concrete elements: Technology and design approach. Construction and Building Materials 2018a;165:218-231
- Asprone D, Menna C, Bos FP, Salet TAM, Mata-Falcòn J. Rethinking reinforcement for digital fabrication with concrete. Cement and Concrete Research 2018b;112:111-121.


Other books
- AICAP. Dettagli Costruttivi di Strutture in Calcestruzzo Armato, 2011
- AICAP. Costruzioni in Calcestruzzo, Costruzioni composte acciaio-calcestruzzo, Commentario alle Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 14/1/2008, 2011.
- Bertolini L. Materiali da costruzione, Volume Secondo. Degrado, prevenzione, diagnosi, restauro. CittàStudi, 2012 (2a Ed.).
- Cestelli Guidi C. Cemento Armato Precompresso. Teoria, Esperienze, Realizzazioni. Hoepli, 2013 (7a Ed).
- Cosenza E, Manfredi G, Pecce M. Strutture in Cemento Armato. Basi della progettazione. Hoepli, 2015.
- Felitti M., Mecca L.R. Il degrado delle strutture in calcestruzzo armato. Maggioli, 2018.
- Marini G. Strutture prefabbricate in cemento armato. Maggioli, 2019.
- Mordà N. Strutture prefabbricate. Comportamento e adeguamento sismico. Maggioli, 2014.
- Pedeferri P., Bertolini L. La durabilità del calcestruzzo armato. McGraw-Hill, 2000.
- Pisani M.A., Cattaneo S., D’Antino T. Consolidamento delle Strutture. Hoepli Editore, 2012 (3a Ed.).
- Radogna E.F. Tecnica delle Costruzioni, Volume Secondo. Zanichelli, 1998.
- Walther R., Miehlbradt M. Progettare in calcestruzzo armato. Hoepli, 1994.


Other codes and guidelines
- Linea Guida per la identificazione, la qualificazione ed il controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati a matrice polimerica (FRP) da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti. STC 2019.
- Linea Guida per la identificazione, la qualificazione ed il controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati a matrice inorganica (FRCM) da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti. STC 2018.
- UNI EN 10080:2005. Acciaio d'armatura per calcestruzzo - Acciaio d'armatura saldabile – Generalità
- UNI EN 197-1:2011. Cemento - Parte 1: Composizione, specificazioni e criteri di conformità per cementi comuni
- RELUIS-DPC 2005-2008. Schedario collegamenti in strutture prefabbricate. 2007.
- RELUIS-DPC 2010-2013. Linee di indirizzo per interventi locali e globali su edifici industriali monopiano non progettati con criteri antisismici 2012.

Type of delivery of the course

30 lectures/exercises/seminars

Type of evaluation

To pass the exam, the student is required to: 1. complete the exercises 2. pass the oral test