Dipartimento di Ingegneria Civile, dell'Energia, dell'Ambiente e dei Materiali - Università Mediterranea di Reggio Calabria - Didattica

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ELEMENTI DI SCIENZA DELLE COSTRUZIONI

Corso

Tecniche per l'edilizia e il territorio

Curriculum

Sostenibilita' edilizia

Orientamento

Orientamento unico

Anno Accademico

2022/2023

Crediti

Settore Scientifico Disciplinare

ICAR/08

Anno

Secondo anno

Unità temporale

Primo semestre

Ore aula

Attività formativa

Attività formative caratterizzanti

Canale unico

Docente

ADOLFO SANTINI

Obiettivi

Il corso si propone di fornire allo studente le conoscenze teoriche e gli strumenti analitici necessari per comprendere il comportamento fisico-meccanico delle strutture resistenti delle costruzioni.
Inizialmente il corso presenta l’analisi di sistemi di travi piane idealizzati come insiemi di corpi rigidi vincolati, poi esteso al caso di travi deformabili. Dopo viene presentato il modello di Cauchy per i corpi tridimensionali e viene dedotto per via fenomenologica il legame elastico per i materiali elastici, omogenei e isotropi. Successivamente viene presentata la soluzione del problema dell’equilibrio elastico per le travi ad asse rettilineo, di grande utilità nelle applicazioni strutturali. Infine, viene affrontato il problema della verifica strutturale di semplici sistemi di travi. Per tutti gli argomenti, la trattazione teorica è affiancata da numerosi esempi applicativi volti sia all'acquisizione degli strumenti metodologico-operativi, sia a mostrare il legame esistente tra modelli analitici e strutture reali.
Gli studenti dovranno acquisire le conoscenze di base degli aspetti teorico-scientifici oltre che metodologico-operativi della meccanica strutturale e la capacità di utilizzare tali conoscenze al fine di individuare l’organismo resistente di una costruzione, rappresentarlo mediante un idoneo modello matematico e analizzarne il comportamento statico. Particolare attenzione sarà rivolta alla comprensione dei problemi di concezione strutturale connessi con la progettazione di nuovi edifici.

Conoscenza e capacità di comprensione (descrittore di Dublino 1)
Conoscenze e capacità di comprensione degli aspetti di carattere teorico e applicativo riguardanti la cinematica e la statica dei corpi rigidi liberi e vincolati, lo studio di sistemi di travi piane idealizzati come insiemi di corpi rigidi vincolati, l’analisi delle travature reticolari piane, la determinazione delle proprietà geometriche di figure piane, il calcolo delle tensioni nelle travi soggette a flessione, taglio e torsione, le verifiche di resistenza. Tali conoscenze verranno acquisite mediante la partecipazione alle lezioni e l’uso di libri di testo avanzati.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate (descrittore di Dublino 2)
Capacità di applicare le conoscenze teoriche acquisite per definire un modello matematico di un problema strutturale reale e analizzare il comportamento di sistemi strutturali isostatici applicando appropriati metodi di soluzione. In particolare, lo studente dovrà essere in grado di risolvere sistemi strutturali isostatici piani costituiti da insiemi di travi soggetti ad assegnati carichi esterni attraverso la determinazione delle reazioni vincolari e il tracciamento dei diagrammi delle caratteristiche della sollecitazione.

Autonomia di giudizio (descrittore di Dublino 3)
Capacità di interpretare i risultati ottenuti dall’analisi di sistemi strutturali isostatici (reazioni vincolari, diagrammi delle caratteristiche della sollecitazione, tensioni negli elementi strutturali) e di utilizzarli nella pratica progettuale.

Abilità comunicative (descrittore di Dublino 4)
Capacità di: i) comunicare le conoscenze teoriche adottando una terminologia propria della Scienza delle Costruzioni; ii) descrivere i problemi strutturali e i metodi di soluzione; iii) rappresentare graficamente e commentare i risultati ottenuti dall’analisi di sistemi strutturali isostatici.

Capacità di apprendere (descrittore di Dublino 5)
Capacità di apprendimento dei contenuti teorici ed applicativi del Corso mediante la partecipazione alle lezioni e lo studio di libri di testo avanzati. Tale capacità consentirà allo studente di intraprendere lo studio di discipline affini.

Programma

Elementi di teoria dei vettori
Operazioni elementari sui vettori: somma, differenza, prodotto scalare, prodotto vettoriale. Momento polare di una forza. Coppia. Sistemi di forze equivalenti. Decomposizione grafica delle forze e delle coppie: decomposizione di una forza in due direzioni, decomposizione di una forza in tre direzioni, trasporto di una forza parallelamente a sé stessa.

Statica e cinematica del corpo rigido
Definizione di corpo rigido. Gradi di libertà dei corpi rigidi e spostamenti generalizzati. Vincoli esterni e interni: definizione e loro classificazione cinematica e statica. Sistemi di corpi rigidi e loro classificazione cinematica. Modelli delle azioni esterne. La trave piana ad asse rettilineo. Strutture isostatiche: determinazione delle reazioni vincolari attraverso le equazioni cardinali della statica. Equazioni indefinite di equilibrio. Caratteristiche della sollecitazione nelle travi piane. Tracciamento dei diagrammi delle caratteristiche della sollecitazione. Travature reticolari: determinazione degli sforzi nelle aste attraverso il metodo dei nodi e il metodo delle sezioni di Ritter.

Geometria delle aree
Baricentro. Momenti statici. Momenti di inerzia. Teoremi di trasposizione. Assi principali di inerzia. Ellisse centrale d'inerzia. Nocciolo centrale d'inerzia.

Le travi elastiche monodimensionali
Modello geometrico. Modello delle azioni esterne. Modello del materiale (legame costitutivo). Modello della risposta strutturale. Il problema elastico per la trave. L’equazione della linea elastica. Il principio dei lavori virtuali per il calcolo di spostamenti elastici.

Il continuo elastico tridimensionale
Analisi dello stato di tensione. La tensione di Cauchy. Tensioni e direzioni principali. Stati di tensione. Il legame elastico lineare. Determinazione sperimentale delle costanti elastiche.

Il problema di De Saint Venant
Sforzo normale. Flessione retta e deviata. Sforzo normale eccentrico. Torsione. Flessione e taglio.

Verifica strutturale
Criteri di sicurezza e loro applicazione.

Testi docente

Claudia Comi, Leone Corradi Dell’Acqua. Introduzione alla meccanica strutturale, terza edizione. McGraw-Hill Education, 2016.
Erasmo Viola, Esercitazioni di Scienza delle Costruzioni. Pitagora Editrice, Bologna, 1993.

Erogazione tradizionale

Sì

Erogazione a distanza

Frequenza obbligatoria

Valutazione prova scritta

Sì

Valutazione prova orale

Sì

Valutazione test attitudinale

Valutazione progetto

Valutazione tirocinio

Valutazione in itinere