Insegnamento SCIENZA DELLE COSTRUZIONI

Corso
Ingegneria edile-architettura
Codice insegnamento
70999512
Curriculum
Comune a tutti i curricula
Docente
Massimiliano Gioffre'
CFU
12
Regolamento
Coorte 2017
Erogato
2019/20
Tipo insegnamento
Obbligatorio (Required)
Tipo attività
Attività formativa integrata

LABORATORIO SCIENZA DELLE COSTRUZIONI

Codice 70000403
CFU 3
Docente Nicola Cavalagli
Docenti
  • Nicola Cavalagli
Ore
  • 45 ore - Nicola Cavalagli
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore ICAR/08
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento ITALIANO
Contenuti Analisi matriciale delle strutture e cenni di calcolo numerico delle strutture mediante il Metodo agli Elementi Finiti
Testi di riferimento R. Baldacci, Scienza delle Costruzioni, I - II, Utet
L. Corradi dell'Acqua, Meccanica delle strutture, I - II - III, McGraw-Hill
Obiettivi formativi Risoluzione di strutture costituite da elementi monodimensionali (bielle e travi) con metodi matriciali.
Prerequisiti Concetti di base derivanti dall’Analisi Matematica, la Geometria, la Meccanica Razionale e la Fisica.
Metodi didattici Lezioni frontali
Esercitazioni in laboratorio
Modalità di verifica dell'apprendimento Svolgimento di esercitazioni pratiche
Programma esteso Il calcolo strutturale mediante il metodo degli spostamenti.
Introduzione all'analisi matriciale delle strutture.
Definizione delle matrici di rigidezza, trasposizione, topologica per:
- Elemento biella 2D
- Elemento trave 2DRisoluzione e determinazione dello stato di sollecitazione.
Modellazione di sconnessioni, vincoli interni e comportamento di piano rigido di strutture a telaio.
Introduzione al metodo degli elementi finiti e all’utilizzo di software per il calcolo strutturale (es. SAP2000).
Elaborazione di esercitazioni riguardanti il calcolo di strutture reticolari e a telaio mediante calcolo matriciale e agli elementi finiti.

SCIENZA DELLE COSTRUZIONI

Codice 70000409
CFU 9
Docente Massimiliano Gioffre'
Docenti
  • Massimiliano Gioffre'
Ore
  • 90 ore - Massimiliano Gioffre'
Attività Caratterizzante
Ambito Analisi e progettazione strutturale per l'architettura
Settore ICAR/08
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento Italiano
Contenuti Analisi della deformazione. Analisi della tensione. Il principio dei lavori virtuali. Equazioni costitutive. La trave elastica. Calcolo di spostamenti e rotazioni. Travature iperstatiche.
Il problema di B. de S. Venant. Criteri di plasticità e di resistenza. Stabilità dell'equilibrio elastico.
Testi di riferimento R. Baldacci, Scienza delle Costruzioni, Volumi I e II, UTET, Torino.
L. Nunziante, L. Gambarotta, A. Tralli, Scienza delle Costruzioni, McGraw-Hill
Leone Corradi dell'Acqua - Meccanica delle strutture, Mc Graw Hill
M. Capurso, Lezioni di Scienza delle Costruzioni, Pitagora, Bologna.
Obiettivi formativi I risultati di apprendimento attesi consistono nella comprensione dei concetti e principi base della Scienza delle costruzioni al fine di impadronirsi degli strumenti necessari per affrontare l'analisi strutturale (dimensionamento e verifica) sia di elementi monodimensionali sia di continui bi- e tridimensionali. In particolare:
Acquisizione di conoscenze relative a (descrittore di Dublino 1):
_ stato di deformazione e equazioni indefinite di congruenza;
_ stato di tensione e equazioni di equilibrio del continuo;
_ principio dei lavori virtuali;
_ equazioni costitutive e teoremi del corpo elastico lineare;
_ metodi per il calcolo degli spostamenti in travature elastiche piane;
_ metodo delle forze per la soluzione di travature elastiche piane ipersatiche;
_ criteri di plasticità, resistenza e sicurezza;
_ problema della stabilità dell’equilibrio elastico.
Abilità nell’applicazione delle conoscenze teoriche a casi pratici riguardanti la soluzione di travature elastiche piane (descrittore di Dublino 2) e autonomia di giudizio nella scelta degli approcci per la modellazione e l’analisi strutturale (descrittore di Dublino 3) con particolare riferimento a:
_ determinazione delle caratteristiche di sollecitazione in travature elastiche piane iperstatiche;
_ calcolo dello stato della tensione nelle sezioni trasversali delle travi utilizzando il modello del De Saint Venant;
_ determinazione dell’equazione della linea elastica di travi piane ad asse rettilineo;
_ determinazione del carico critico di aste compresse;
_ verifiche di sicurezza di travature elastiche piane.
Prerequisiti Le conoscenze richieste per comprendere i contenuti del corso e raggiungere gli obiettivi formativi previsti sono le seguenti:
Analisi Matematica: studio delle funzioni, tecniche di derivazione ed integrazione di funzioni a una o più variabili, equazioni differenziali.
Fisica e Meccanica Razionale: calcolo vettoriale, equazioni cardinali della statica e dell’equilibrio dinamico.
Geometria: Spazi vettoriali ed applicazioni lineari. Matrici ed applicazioni lineari. Sistemi lineari. Curve algebriche: coniche.
Metodi didattici Lezioni frontali teoriche e pratiche.
Altre informazioni Frequenza: facoltativa ma fortemente consigliata.
Modalità di verifica dell'apprendimento La verifica degli obiettivi formativi dell’insegnamento (esame) prevede una prova scritta, una prova orale ed una esercitazione pratica.
La prova scritta, per esigenze logistiche, sarà sostenuta in modo anticipato rispetto alla successiva prova orale che verrà espletata nella stessa sessione secondo il calendario stabilito dal CdS. In casi particolari ed eccezionali la prova orale potrà essere sostenuta in sessioni diverse concordando le modalità con il docente. L’esercitazione pratica viene portata a termine durante le ore del modulo di laboratorio.
La prova scritta ha lo scopo di verificare: i) la capacità di comprensione delle problematiche proposte durante il corso (descrittore di Dublino 1), ii) la capacità di applicare correttamente le conoscenze teoriche (descrittore di Dublino 2), iii) l'abilità di scegliere, in autonomia di giudizio, metodi di soluzione appropriati ed efficaci tra le possibili alternative (descrittore di Dublino 3), iv) l'abilità di comunicare in modo efficace e pertinente in forma scritta (descrittore di Dublino 4), v) la capacità di apprendere gli elementi fondamentali alla base dei contenuti teorici del corso (descrittore di Dublino 5).
La prova orale consiste in una discussione della durata non superiore a circa 45 minuti finalizzata ad accertare: i) il livello di conoscenza dei contenuti teorico-metodologici dei due moduli (descrittore di Dublino 1), ii) il livello di competenza nell’esporre le tecniche di soluzione di travature elastiche piane, le tecniche di soluzione del problema di De Saint Venant (descrittore di Dublino 2), iii) l’autonomia di giudizio (descrittore di Dublino 3) nel proporre l’approccio più opportuno per ciascun ambito applicativo, con piena consapevolezza delle ipotesi semplificative adottate nelle diverse modellazioni, del significato fisico delle grandezze coinvolte, del livello di indeterminazione dei risultati conseguiti. La prova orale ha anche l’obiettivo di verificare la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio i temi proposti dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante discussione e di riassumere i risultati applicativi delle teorie studiate (descrittore di Dublino 4), oltre che dimostrare la capacità di apprendere gli elementi fondamentali alla base dei contenuti teorici del corso (descrittore di Dublino 5).
L’esercitazione pratica consiste nella soluzione numerica, attraverso fogli di calcolo, di semplici strutture costituite da travature elastiche piane. L’esercitazione viene svolta integralmente durante le ore del modulo di Laboratorio di Scienza delle Costruzioni e ha lo scopo di sviluppare la capacità di applicare correttamente le conoscenze teoriche alla soluzione di problemi pratici (descrittore di Dublino 2) e di stimolare la capacità di apprendere gli elementi fondamentali alla base dei contenuti teorici del corso (descrittore di Dublino 5).
La valutazione finale verrà effettuata dalla Commissione in trentesimi mediando i risultati delle tre prove con i seguenti pesi: prova scritta modulo Scienza delle Costruzioni, peso = 4.5/12; prova orale modulo Scienza delle Costruzioni, peso = 4.5/12; esercitazione pratica modulo di Laboratorio di Scienza delle Costruzioni, peso =3/12.
Programma esteso Analisi della deformazione: deformazione nell'intorno di un punto; tensore delle deformazioni finite ed infinitesime; dilatazione lineare, angolare, superficiale e cubica. Congruenza della deformazione.
Analisi della tensione: tensione in un punto; tensore degli sforzi; equazioni indefinite ed ai limiti; tensioni e direzioni principali; stati di tensione mono- bi- e triassiali; linee isostatiche; cerchio di Mohr per fasci principali.
Il principio dei lavori virtuali: equilibrio, congruenza ed equazione dei lavori virtuali; il principio dei L.V. nella forma diretta e nella forma inversa.
Il solido elastico ed i teoremi energetici: equazioni costitutive; materiale elastico ed elastico lineare; omogeneità ed isotropia; teoremi di Clapeyron, di Betti e di Kirchhoff. Problema dell'equilibrio elastico isotropo: equazioni di Navier e di Beltrami-Michell.
La trave elastica: determinazione della linea elastica; influenza del taglio sulla deformazione; il metodo di Mohr.
Metodi energetici per le travature: riscrittura del principio dei L.V.; calcolo di spostamenti e rotazioni.
Travature iperstatiche e sistemi principali; risoluzione di travature iperstatiche.
Il problema di B. de S. Venant: riduzione delle equazioni dell'equilibrio elastico; forza normale; flessione pura; forza normale eccentrica; torsione; flessione e taglio; il postulato di de S. Venant.
Criteri di plasticità e di resistenza: diagramma tensione-deformazione; classificazione dei materiali. Verifiche di sicurezza.
Stabilità dell'equilibrio elastico. Definizione di carico critico; strutture a deformabilità concentrata ed asta caricata di punta; formula di Eulero e cenno ad altre formule in campo elasto plastico. Verifica di sicurezza a carico di punta: il metodo omega.
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