What is essential. Seminario conclusivo al corso di Edifici in Cemento Armato.

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2

1996

franco bontempi

Declaratoria / Declaratory

• Il settore della Tecnica delle Costruzioni si interessa dell’attività scientifica e didattico-formativa inerente teorie e tecniche rivolte sia

alla concezione strutturale ed al progetto di nuove costruzioni, sia alla verifica ed alla riabilitazione strutturale di quelle esistenti.

• Tecnica delle Costruzioni is concerned with the scientific and didactic-learning activities inherent in theories and techniques directed at both the structural conception and the design of new constructions, as well as the structural verification and rehabilitation of existing ones.

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• I contenuti scientifico-disciplinari riguardano:

- le azioni sulle costruzioni, compreso l’effetto dell’azione sismica,

- il comportamento delle strutture in funzione della tipologia e della morfologia, dei materiali, delle tecniche e delle tecnologie, dell’interazione col terreno e con l'ambiente, dei modi e delle strategie d'uso e di controllo;

- metodi e strumenti per la progettazione strutturale, la realizzazione e la gestione di strutture;

- valutazioni di vulnerabilità, affidabilità, comfort, sicurezza e durabilità;

- sperimentazione, collaudo e monitoraggio delle costruzioni;

- indagini storiche sul costruire, verifiche di sicurezza e soluzioni d'intervento strutturale applicabili all’edilizia storica ed ai monumenti;

- architettura strutturale.

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1. La Tecnica delle Costruzioni si occupa della concezione e della progettazione strutturale: è una disciplina di sintesi - in cui confluiscono idee, teorie, metodi, strumenti,

sperimentazione e principi empirici – che porta alla scelta oculata di schemi portanti, elementi e componenti, materiali strutturali, partendo da una solida e ampia base

culturale.

2. Il progetto strutturale riguarda con una visione olistica tutto il ciclo di vita di una costruzione e l’ambiente in cui è immersa, prevedendo necessariamente un percorso

decisionale caratterizzato da assunzione di responsabilità.

3. L’analisi strutturale è il presupposto per capire ed esplorare qualitativamente e quantitativamente il comportamento strutturale in termini di prestazioni e sicurezza: la

corretta comprensione della relazione fra modello e realtà è essenziale a tal fine.

4. Lo studio di casi reali di costruzioni, in particolare nei casi di fallimento, è fonte essenziale di aumento di conoscenza della disciplina.

5. L’insegnamento della disciplina deve partire dai principi meccanici generali, favorire una valida comprensione dei comportamenti strutturali elementari e complessivi,

predisporre a una fondata organizzazione della disposizione delle varie parti strutturali supportata da una coerente scelta dei materiali, aiutare ad individuare le possibili situazioni in cui una costruzione può trovarsi in termini di azioni e configurazioni.

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Statement

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• La Tecnica delle Costruzioni si occupa della concezione e della progettazione strutturale: è una disciplina di sintesi - in cui confluiscono idee, teorie, metodi,

strumenti, sperimentazione e principi empirici – che porta alla scelta oculata di schemi portanti, elementi e componenti, materiali strutturali, partendo da

una solida e ampia base culturale.

• Tecnica delle Costruzioni deals with structural design and design: it is a discipline of synthesis - in which ideas, theories, methods, tools, experimentation and empirical principles come together - leading to the choice of schemes, elements and components, structural materials, starting from a solid and broad cultural base.

Statement #1

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Design method

Problem solving

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Constructive attitude

Knowledge of the design

method, how it is done or to

know things, is a liberating value:

it is a "do-it-yourself" yourself.

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No archistar

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Fundamentals

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Fundamentals

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Fundamentals

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Fundamentals

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Cujaba River (Martinez y Cabrera)

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Cujaba River

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• L’ergonomia è la disciplina che si occupa dell’interazione tra un sistema e lo scopo per il quale è progettato, e si propone di

migliorarne la funzionalità rispetto al suo utente.

• Human factors and ergonomics (commonly referred to as HF&E), also known as comfort design, functional design, and systems, is the practice of designing products, systems, or processes to take proper account of the interaction between them and the people who use them.

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Ergonomia

Ergonomics

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Aspetti cognitivi

Cognitive aspects

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Aspetti cognitivi

Cognitive aspects

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Esempio

Example

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• «Ma un numero di regole eccessivo comporta vari degli inconvenienti dianzi citati e in particolare:

- l'impoverimento dell'autonomia e della creatività, in quanto l'opera del progettista è irretita dalle norme;

- la difficoltà di discernere ciò che veramente conta;

- la sensazione di avere, al riparo delle norme, responsabilità assai alleviate;

- la difficoltà non infrequente di rendersi conto dei ragionamenti che giustificano certe regole, rischiando di considerare queste alla stregua di algoritmi, ossia di schemi operativi che, una volta appresi, il pensiero non è più chiamato a giustificare.»

34

- Proliferazione delle normative e tecnicismo. Ultima lezione ufficiale del corso di Tecnica delle costruzioni tenuta dal prof. Piero Pozzati nell'a.a. 1991-'92, presso la Facoltà di Ingegneria dell'Università di Bologna (3

giugno 1992).

Eccesso di Norme Tecniche

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Vn = 100

Cu = 2

q0 = 4

NB:

Caratteristiche

Struttura

Vn = 100

Cu = 2

q0 = 2

Periodo

di ritorno

sisma

Vn = 50

Cu = 1

q0 = 2

Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali

e dighe di dimensioni contenute o di importanza normale

Grandi opere, ponti, opere infrastrutturali

e dighe di grandi dimensioni o di importanza strategica35

Statistics

(apparently

scientifically

based)

Human

Decision

(arbitrary)

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Failure Path (Reason)

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100%

Time

% o

f fa

ilure

Unknown phenomena

Known phenomena

Research level Design code level

past present future

A

BB B

C

Hu

man

err

ors

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Cause of System Failures

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• Il progetto strutturale riguarda con una visione olistica tutto il ciclo di vita di una costruzione e l’ambiente in cui è immersa, prevedendo necessariamente

un percorso decisionale caratterizzato da assunzione di responsabilità.

• The structural design involves a holistic view of the entire lifecycle of a construction and the environment in which it is immersed, necessarily envisaging a decision-making path characterized by assuming responsibility.

Statement #2

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RESILIENCE

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Luxury is the manifestation of the

uncivilized wealth that wants to

impress who is poor.

It is the manifestation of the

importance that is given to the

exteriority and reveals the lack of

interest in the whole cultural

elevation.

It's the triumph of appearance on

the substance.

Disvalori

Anti-values

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Esempio

Example

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Simplifying means trying to solve the

problem by eliminating everything that is

not needed to perform the functions

Simplifying is to reduce costs, reduce

machining, assembly, and finishing times.

One wants to solve two issues together in

one solution. Simplifying is a hard work and

requires a lot of creativity.

Complicating is much easier, just add

anything what comes to your mind without

worrying if costs go beyond sales limits,

you take more time to realize the object,

and so on.

Valori

Values

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It is necessary, however, to say that the general public is more inclined to evaluate the manual "so much work" that it takes to do a complicated thing than to recognize the "so much work" mental that it wants to simplify, since then you can not see it. Indeed, people in the face of simple solutions, which may have required lengthy research and trials, say: but how, is everything here? but this I knew I did too!

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Esempio

Example

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It is important to consider things not only for what they are, but also for what they might be. Generally, the same thing can be looked at in many respects, and sometimes the less obvious points of view are most useful. It's always worth it, when something is happening for what it is, to go deep into the exam to see what else it might be.

Sostenibilità

Sustainability

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Northrop YB-49

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Horten Ho 229

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Northrop Grumman B-2 Spirit

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• L’analisi strutturale è il presupposto per capire ed esplorare qualitativamente e quantitativamente il comportamento strutturale in termini di prestazioni e

sicurezza: la corretta comprensione della relazione fra modello e realtà è essenziale a tal fine.

• Structural analysis is the prerequisite for understanding and exploring qualitative and quantitatively structural behavior in terms of performance and safety: a proper understanding of the relationship between model and reality is essential for this purpose.

Statement #3

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START

END

MODIFICA

K=K+1

K=0

DATI

K

CALCOLO

RISULTATI

K

TESTSI’ NO

AN

ALY

SIS

SY

NT

HE

SIS

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Analysis vs Synthesis

Synthesis is the combining of the constituent elements of separate material or abstract entities into a single or unified entity (opposed to analysis as the separating of any material or abstract entity into its constituent elements).

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Rappresentazione

grafica

Visual

Language

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Qualità delle procedure

QUALITA’

Qualitàformale

Qualitàsostanziale

chiarezza

semplicità

comprensibilità

flessibilità

pertinenza

competenza

completezza

Standard di rappresentazione:simboli,nomi,

- disegni,- posizionamento,- routing.

Velocità di adeguamentoAi cambiamenti

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SS0a

PRESCRIBED

DESIGN

PARAMETERS

SS0b

ESTIMATED

DESIGN

PARAMETERS

SS1

initiation and

development

of fire and

fire efluent

SS2

movement of

fire effluent

SS3

structural response

and fire spread

beyond enclosure

of origin

SS4

detection,

activitation and

suppression

SS5

life safety:

occupant behavior,

location and

condition

SS6

property

loss

SS7

business

interruption

SS8

contamination

of

environment

SS9

destruction

of

heritage

(0)

DESIGN

CONSTRAINTS

AND

POSSIBILITIES

(1+2)

ACTION

DEFINITION

AND

DEVELOPMENT

(3+4)

SYSTEM

PASSIVE

AND ACTIVE

RESPONSE

BU

S O

F I

NF

OR

MA

TIO

N

RESULTS

DESIGN

ACTION

RESPONSE

SA

FE

TY

& P

ER

FO

RM

AN

CE

Fire Safety Engineering80franco bontempi

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STRUCTURAL

QUALITY

- design life

- railway

runability

- highway

runability

- free channel

- robustness

- durability

- management

GLOBAL

GEOMETRY

AND

TOPOLOGY

TOPOLOGY

- suspension system

- towers

- towers foundation

- anchor system

- main deck

- deck landing

- ...

GLOBAL GEOMETRY

- main span

- sx span

- dx span

SECTIONAL GEOMETRY

- continuous girder sections

- transverse section

- main cables

- hangers

- towers

- secondary elements

MATERIALS

CHARACTERISTICS

- girders

- cables

SYNTHESIS OF

STRUCTURAL

SOLUTION

AND

DOCUMENTATION

BOUNDARY

CONDITIONS

CONSTRAINTS:

rigid and elastic

constraints,

imposed

displacements

NATURAL

ACTIONS

- temperature

- wind

- earthquake

ANTROPIC

ACTIONS

a) permanent

loading

system

b) variable

- railway

- highway

c) accidental

CO

NV

EN

TIO

NA

L M

OD

ELIN

G:

QU

AS

I ST

AT

IC R

EP

RE

SE

NT

AT

ION

BASIC STRUCTURAL

CONFIGURATION

PARAMETERS

- individuation

- definition

- uncertainty

- description

- bounding

GLOBAL

MODELING

- 2D

- 3D

MODELING WITH

DYNAMIC INTERACTION

ALTERNATIVE STRUCTURAL

CONFIGURATIONS

GLOBAL

OPTIMIZATION

- topology

- morphology

- parametric

LOCAL

OPTIMIZATION

- girders section

- transverse

section

- restraint zone

EXPERT AND

FIXED CHOICES

MEASURES

a) qualitative

b) materials volumes

c) serviceability

- modal characteristics

- deflections

- deformations

- reversibility

d) collapse scenarios

- collapse characteristics

- robustness

e) accidental scenarios

- configurations

- risks

DETAILED

MODELING

EXTENDED

MODELING

12 3

4

5

6

7

Numerical Modeling for the

Structural Analysis and Design of

MESSINA STRAIT BRIDGE:

subdivision and development of activities.

FB - june 6, 2005 / franco.bontempi@uniroma1.itfranco bontempi

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• Ma, oltre a queste osservazioni, mi sembra opportuno concludere osservando in via generale che, relativamente ai metodi di calcolo e alle normative, si debba evitare di dar loro importanza eccessiva, per non mettere in ombra la progettazione vera e propria.

• La quale ha nel calcolo soltanto una delle sue fasi, seppure fondamentale, mentre trova in altre questioni aspetti altrettanto qualificanti: intendo soprattutto la concezione generale delle strutture; l’armonica distribuzione delle masse; i particolari costruttivi; l’analisi dei problemi esecutivi e dei costi; l’esame critico del comportamento generale della costruzione comprendente anche, e non secondariamente, la presenza di elementi non strutturali e della parte del terreno coinvolta dalla struttura.

• Fatti, questi, che debbono entrare nel vivo del processo progettuale, divenendo una forza unica e ogni volta diversa. Fatti che non possono essere unitariamente colti da elaborazioni numeriche e computers come invece può riuscire a fare la mente umana con gli insostituibili ausili, peculiari soltanto ad essa, dell’intuizione, dell’inventiva, della fantasia, della creatività.

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- IL CONVENZIONALISMO NEL CALCOLO STRUTTURALE SISMICO – P. Pozzati 5 marzo 2004

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«Intervenendo sulla struttura (miglioramento) di fatto il responso della

struttura cioè il coefficiente medio è il risultato finale è la somma degli

interventi il cui valore medio è pari a quelli evidenziato dai calcolo.»

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• Lo studio di casi reali di costruzioni, in particolare nei casi di fallimento, è fonte essenziale di aumento di conoscenza della disciplina.

• The study of real construction cases, particularly in cases of failures, is an essential source of increased knowledge of the discipline.

Statement #4

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Usu

al

UL

S &

SL

S

Ve

rifi

ca

tio

nF

orm

at

Structural Robustness

Assessment

1st level:

Material

Point

2nd level:

Element

Section

3rd level:

Structural

Element

4th level:

Structural

System

102

Level of Structural Failures

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Bad vs Good CollapseSTRUCTURE

& LOADSCollapse

Mechanism

NO SWAY

“IMPLOSION”OF THE

STRUCTURE

“EXPLOSION”OF THE

STRUCTURE

is a process in which

objects are destroyed by

collapsing on themselves

is a process

NOT CONFINED

SWAY

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The Almö Bridge (inaugurated in 1960), that connected the island of Tjörn (Sweden's 7th largest island) to the mainland. The bridge collapsed January 18th 1980, when the bulk carrier MS Star Clipper struck the bridge arch. Eight people died that night as they drove over the edge until the road on the Tjörn side was closed 40 minutes after the accident. A new cable-stayed bridge, Tjörn Bridge, was built and inaugurated in 1981.

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Direct vs. Inverse Problems

Back-analysis

Forward-analysisDirect problem

Inverse problem

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COSE – STRUTTURE - SISTEMITHINGS – STRUCTURES - SYSTEMS

PERSONE – COMPORTAMENTIPEOPLE – HUMAN BEHAVIOR

COSAWHAT

CHIWHO

ROTTURA – COLLASSO - CRISIFAILURE – COLLPASE - CRISIS

PERCHE’WHY

SPIEGAZIONE – CAUSEREASON - DISCLOSURE

CO

NO

SCEN

ZAKO

NW

LED

GE

Aumento conoscenza – Knowledge gain

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http://territorio.regione.emilia-romagna.it/codice-territorio/sismica/dossier-sentenze-della-causa-penale-conseguente-al-crollo-delledificio-scolastico-jovine-di-san-giuliano-di-

puglia 112franco bontempi

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Mistificazione

Fallacy

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• L’insegnamento della disciplina deve partire dai principi meccanici generali, favorire una valida comprensione dei comportamenti strutturali elementari e

complessivi, predisporre a una fondata organizzazione della disposizione delle varie parti strutturali supportata da una coerente scelta dei materiali,

aiutare ad individuare le possibili situazioni in cui una costruzione può trovarsi in termini di azioni e configurazioni.

• The teaching of the discipline must start from the general mechanical principles, promote a good understanding of the elementary and overall structural behaviors, prepare for a well-structured arrangement of the various structural parts supported by a coherent choice of materials, help to identify the possible situations where a construction can be in terms of actions and configurations.

Statement #5

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Motivation

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124

Spazialita’

Spatiality

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A

B

C

D E

F

G

H

132

B - and D - Regions

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133

Bernoulli-Navier Beam Model

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Drucker Beam Model

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Ritter-Morsch Truss Model

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Modelli di

Progetto

Design

Models

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Fenomeni di aderenza/scorrimento

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Stringer-Panel Model

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Load Path: the flow of loads

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Load Path: knowledge

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Structural System

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Sistema

Strutturale

Structural

System

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147147Raccolta/Collection Trasmissione/Transfer Stabilizzazione/Bracingfranco bontempi

• Micro-level: local size of the sections, i.e. thickness, area, inertia, …

(Detailed Geometry)

• Meso-level: form of the structural element or structural part (substructure), i.e. main longitudinal axis, curvature, profile, …

(Global Geometry)

• Macro-level: connections of the different structural parts

(Load Path)

148

Structure Essential

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Micro-level:local size of the sections,

i.e. thickness, area, inertia, … (Detailed

Geometry)

Meso-level: form of the structural

element or structural part (substructure), i.e. main

longitudinal axis, curvature, profile, … (Global Geometry)

Macro-level: connections of the different structural parts (Load Path)

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Optimization Levels

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• Spazialità

• Comportamento trave (B-regions)

• Regioni diffusive (D-regions)

• Modelli discreti traliccio/graticcio

• Modelli di progetto (S&T – SPM)

• Percorso dei carichi

• Sistema strutturale

• Nonlinearità

• Imperfezioni e incertezze150

Concetti chiave – Key Concepts• Spatiality

• Basic beam behavior (B-regions)

• Diffusive regions (D-regions)

• Discrete models (truss/gridworks)

• Design models (S&T – SPM)

• Load path

• Structural system

• Nonlinearity

• Imperfections and uncertaintyfranco bontempi

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Academics

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Titolo 11- ASN

• Specifiche esperienze professionali caratterizzate da attività di ricerca attinenti al settore concorsuale per cui è presentata la domanda per l'abilitazione.

• Il titolo verrà riconosciuto nel caso di esperienze professionali caratterizzate da problematiche complesse, affrontate con approcci e metodi non standard.

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1. La Tecnica delle Costruzioni si occupa della concezione e della progettazione strutturale: è una disciplina di sintesi - in cui confluiscono idee, teorie, metodi, strumenti,

sperimentazione e principi empirici – che porta alla scelta oculata di schemi portanti, elementi e componenti, materiali strutturali, partendo da una solida e ampia base

culturale.

2. Il progetto strutturale riguarda con una visione olistica tutto il ciclo di vita di una costruzione e l’ambiente in cui è immersa, prevedendo necessariamente un percorso

decisionale caratterizzato da assunzione di responsabilità.

3. L’analisi strutturale è il presupposto per capire ed esplorare qualitativamente e quantitativamente il comportamento strutturale in termini di prestazioni e sicurezza: la

corretta comprensione della relazione fra modello e realtà è essenziale a tal fine.

4. Lo studio di casi reali di costruzioni, in particolare nei casi di fallimento, è fonte essenziale di aumento di conoscenza della disciplina.

5. L’insegnamento della disciplina deve partire dai principi meccanici generali, favorire una valida comprensione dei comportamenti strutturali elementari e complessivi,

predisporre a una fondata organizzazione della disposizione delle varie parti strutturali supportata da una coerente scelta dei materiali, aiutare ad individuare le possibili situazioni in cui una costruzione può trovarsi in termini di azioni e configurazioni.

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Statement

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• La Tecnica delle Costruzioni si occupa della concezione e della progettazione strutturale: è una disciplina di sintesi - in cui confluiscono idee, teorie, metodi,

strumenti, sperimentazione e principi empirici – che porta alla scelta oculata di schemi portanti, elementi e componenti, materiali strutturali, partendo da

una solida e ampia base culturale.

• Tecnica delle Costruzioni deals with structural design and design: it is a discipline of synthesis - in which ideas, theories, methods, tools, experimentation and empirical principles come together - leading to the choice of schemes, elements and components, structural materials, starting from a solid and broad cultural base.

Statement #1

168franco bontempi

• Il progetto strutturale riguarda con una visione olistica tutto il ciclo di vita di una costruzione e l’ambiente in cui è immersa, prevedendo necessariamente

un percorso decisionale caratterizzato da assunzione di responsabilità.

• The structural design involves a holistic view of the entire lifecycle of a construction and the environment in which it is immersed, necessarily envisaging a decision-making path characterized by assuming responsibility.

Statement #2

169franco bontempi

• L’analisi strutturale è il presupposto per capire ed esplorare qualitativamente e quantitativamente il comportamento strutturale in termini di prestazioni e

sicurezza: la corretta comprensione della relazione fra modello e realtà è essenziale a tal fine.

• Structural analysis is the prerequisite for understanding and exploring qualitative and quantitatively structural behavior in terms of performance and safety: a proper understanding of the relationship between model and reality is essential for this purpose.

Statement #3

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• Lo studio di casi reali di costruzioni, in particolare nei casi di fallimento, è fonte essenziale di aumento di conoscenza della disciplina.

• The study of real construction cases, particularly in cases of failures, is an essential source of increased knowledge of the discipline.

Statement #4

171franco bontempi

• L’insegnamento della disciplina deve partire dai principi meccanici generali, favorire una valida comprensione dei comportamenti strutturali elementari e

complessivi, predisporre a una fondata organizzazione della disposizione delle varie parti strutturali supportata da una coerente scelta dei materiali,

aiutare ad individuare le possibili situazioni in cui una costruzione può trovarsi in termini di azioni e configurazioni.

• The teaching of the discipline must start from the general mechanical principles, promote a good understanding of the elementary and overall structural behaviors, prepare for a well-structured arrangement of the various structural parts supported by a coherent choice of materials, help to identify the possible situations where a construction can be in terms of actions and configurations.

Statement #5

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174http://www.dcee2016.eu/franco bontempi

175http://www.dcee2017.org/franco bontempi

176

https://www.youtube.com/channel/UCW3IyXTBJVIiS6OZeSdIN7gfranco bontempi

177https://fr.linkedin.com/in/francobontempi

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