Il corso di Scienza delle Costruzioni si prefigge di fornire allo studente le conoscenze di base di meccanica dei materiali e delle strutture che gli consentano di risolvere semplici problemi di statica dei sistemi di travi in campo elastico, e di acquisire le conoscenze richieste per i successivi corsi di progettazione strutturale.
Il corso si colloca al secondo anno del Corso di Laurea in Ingegneria Civile, il quale ha l’obiettivo di fornire gli strumenti per la progettazione, la realizzazione, la manutenzione e la gestione di strutture e infrastrutture civili, quali edifici, ponti, gallerie, sistemi di trasporto, opere idrauliche e di protezione del territorio.
Nel quadro di tale percorso, l’insegnamento ha lo scopo di fornire una conoscenza adeguata: 1) delle leggi che governano l’equilibrio dei sistemi rigidi e deformabili; 2) della teoria della trave; 3) dei metodi di calcolo dei sistemi di travi; 4) delle verifiche di resistenza.
Al termine del corso gli studenti saranno in grado: 1) di esprimersi in un linguaggio tecnico adeguato; 2) di rappresentare analiticamente e risolvere semplici problemi di statica dell’ingegneria civile; 3) di comprendere i limiti dei modelli utilizzati; 4) di valutare lo stato di sicurezza degli elementi strutturali.
Il corso si colloca al secondo anno del Corso di Laurea in Ingegneria Civile, il quale ha l’obiettivo di fornire gli strumenti per la progettazione, la realizzazione, la manutenzione e la gestione di strutture e infrastrutture civili, quali edifici, ponti, gallerie, sistemi di trasporto, opere idrauliche e di protezione del territorio.
Nel quadro di tale percorso, l’insegnamento ha lo scopo di fornire una conoscenza adeguata: 1) delle leggi che governano l’equilibrio dei sistemi rigidi e deformabili; 2) della teoria della trave; 3) dei metodi di calcolo dei sistemi di travi; 4) delle verifiche di resistenza.
Al termine del corso gli studenti saranno in grado: 1) di esprimersi in un linguaggio tecnico adeguato; 2) di rappresentare analiticamente e risolvere semplici problemi di statica dell’ingegneria civile; 3) di comprendere i limiti dei modelli utilizzati; 4) di valutare lo stato di sicurezza degli elementi strutturali.
scheda docente materiale didattico
Geometria delle masse. Baricentri dei sistemi materiali. Momenti statici, di inerzia e centrifughi. Variazione dei momenti di inerzia e centrifugo rispetto a coppie di rette appartenenti a un fascio. Costruzione grafica di Mohr. Polarità rispetto all'ellisse centrale d'inerzia. Involuzione nel fascio di rette baricentriche. Involuzione tra i punti di una retta per il baricentro. Antipolarità. Nocciolo centrale d'inerzia.
Equilibrio dei corpi rigidi. Equilibrio di un punto materiale. Vincoli. Spostamento rigido infinitesimo. Teorema di Eulero. Lavoro di un sistema rigido. Equilibrio di un corpo rigido e di un sistema di più corpi rigidi. Travi e strutture. Caratteristiche della sollecitazione interna. Determinazione delle reazioni vincolari. Strutture staticamente determinate o indeterminate. Calcolo delle reazioni vincolari con il principio dei lavori virtuali. Strutture isostatiche, labili, iperstatiche. Catene cinematiche. Determinazione grafica delle reazioni.
Equilibrio dei corpi deformabili. Deformazione di un corpo continuo. Dilatazione specifica e scorrimento. Direzioni principali di deformazione. Variazione di volume. Condizioni di compatibilità. Equazioni di equilibrio in forma integrale. Tensore di sforzo. Equazioni di equilibrio in forma differenziale. Tensioni principali. Stati tensionali monoassiali e piani. Circonferenza di Mohr. Equazioni costitutive. Materiali iperelastici. Teorema di Clapeyron. Problema di equilibrio. Teorema di Betti. Principio dei lavori virtuali. Criteri di sicurezza di Tresca e di Henky e Mises.
Teoria della trave. Problema del De Saint-Venant. Sforzo normale. Flessione retta e deviata. Flessione composta. Torsione. Flessione e taglio. Equazioni differenziali di equilibrio di una trave. Utilizzazione della teoria della trave. Verifiche di sicurezza. Stabilità dell’equilibrio di travi soggette a sforzo normale di compressione.
Teoria delle strutture. Vincoli cedevoli. Variazioni termiche. Analogia di Mohr. Travi reticolari piane con carichi nodali. Studio delle travi reticolari e dei sistemi piani col principio dei lavori virtuali. Calcolo di componenti di spostamento e reazioni iperstatiche. Il principio dei lavori virtuali per le travi soggette a torsione. Metodo delle forze. Travi iperstatiche di una campata. Travi continue. Travi iperstatiche di più campate. Telai con aste indeformabili assialmente. Metodo degli spostamenti per lo studio di travi continue e telai piani.
Programma
Teoria dei vettori. Vettori liberi. Operazioni sui vettori. Vettori applicati. Momento di un vettore applicato rispetto a un punto. Momento risultante di un sistema di vettori applicati. Asse centrale. Sistemi equivalenti. Sistemi mutuamente riducibili. Sistemi piani. Sistemi paralleli. Trasformazioni lineari negli spazi vettoriali. Tensori del secondo ordine. Operazioni sui tensori. Rappresentazione spettrale. Tensori del quarto ordine. Derivate di funzioni vettoriali. Gradiente di funzioni scalari e vettoriali. Derivate di funzioni tensoriali. Divergenza di funzioni vettoriali e tensoriali. Teoremi della divergenza e di Stokes.Geometria delle masse. Baricentri dei sistemi materiali. Momenti statici, di inerzia e centrifughi. Variazione dei momenti di inerzia e centrifugo rispetto a coppie di rette appartenenti a un fascio. Costruzione grafica di Mohr. Polarità rispetto all'ellisse centrale d'inerzia. Involuzione nel fascio di rette baricentriche. Involuzione tra i punti di una retta per il baricentro. Antipolarità. Nocciolo centrale d'inerzia.
Equilibrio dei corpi rigidi. Equilibrio di un punto materiale. Vincoli. Spostamento rigido infinitesimo. Teorema di Eulero. Lavoro di un sistema rigido. Equilibrio di un corpo rigido e di un sistema di più corpi rigidi. Travi e strutture. Caratteristiche della sollecitazione interna. Determinazione delle reazioni vincolari. Strutture staticamente determinate o indeterminate. Calcolo delle reazioni vincolari con il principio dei lavori virtuali. Strutture isostatiche, labili, iperstatiche. Catene cinematiche. Determinazione grafica delle reazioni.
Equilibrio dei corpi deformabili. Deformazione di un corpo continuo. Dilatazione specifica e scorrimento. Direzioni principali di deformazione. Variazione di volume. Condizioni di compatibilità. Equazioni di equilibrio in forma integrale. Tensore di sforzo. Equazioni di equilibrio in forma differenziale. Tensioni principali. Stati tensionali monoassiali e piani. Circonferenza di Mohr. Equazioni costitutive. Materiali iperelastici. Teorema di Clapeyron. Problema di equilibrio. Teorema di Betti. Principio dei lavori virtuali. Criteri di sicurezza di Tresca e di Henky e Mises.
Teoria della trave. Problema del De Saint-Venant. Sforzo normale. Flessione retta e deviata. Flessione composta. Torsione. Flessione e taglio. Equazioni differenziali di equilibrio di una trave. Utilizzazione della teoria della trave. Verifiche di sicurezza. Stabilità dell’equilibrio di travi soggette a sforzo normale di compressione.
Teoria delle strutture. Vincoli cedevoli. Variazioni termiche. Analogia di Mohr. Travi reticolari piane con carichi nodali. Studio delle travi reticolari e dei sistemi piani col principio dei lavori virtuali. Calcolo di componenti di spostamento e reazioni iperstatiche. Il principio dei lavori virtuali per le travi soggette a torsione. Metodo delle forze. Travi iperstatiche di una campata. Travi continue. Travi iperstatiche di più campate. Telai con aste indeformabili assialmente. Metodo degli spostamenti per lo studio di travi continue e telai piani.
Testi Adottati
Appunti delle lezioni a cura del docente. I file utilizzati per le proiezioni nelle lezioni sono pubblicati sulla piattaforma di “e-learning” del Dipartimento.Bibliografia Di Riferimento
Testi di consultazione e approfondimento sono indicati nella bibliografia delle dispense; tra di essi, in particolare si segnalano: - L. Boscotrecase - A. Di Tommaso, Statica applicata alle costruzioni, Patron, Bologna, 2012. - P. Podio-Guidugli, Lezioni di Statica, Aracne, Roma, 2014. - E. Viola, Lezioni di Scienza delle Costruzioni, Pitagora, Bologna, 2003. - V. Franciosi, Fondamenti di Scienza delle Costruzioni, Volume II, Liguori, Napoli, 1987. - V. Franciosi, Problemi di Scienza delle Costruzioni, Volume I, Liguori, Napoli, 1975. - E. Viola, Esercitazioni di Scienza delle Costruzioni, Volumi I e II, Pitagora, Bologna, 1993.Modalità Erogazione
Lezioni frontali per la presentazione degli argomenti teorici e lo svolgimento di esempi applicativi. Utilizzo della piattaforma di “e-learning” del Dipartimento per fornire informazioni e materiale didattico, in particolare esercizi proposti ed esempi svolti, nonché per permettere agli studenti di discutere col docente argomenti del corso.Modalità Valutazione
La valutazione finale degli studenti avviene attraverso una prova scritta, che generalmente riguarda le applicazioni degli argomenti del corso, e una prova orale, maggiormente orientata agli aspetti teorici della materia. Le valutazione è finalizzata a verificare che gli studenti siano in grado di determinare sollecitazioni, tensioni e deformazioni in semplici strutture, e che essi abbiano acquisito la formazione teorica necessaria per i successivi corsi strutturali. Nel periodo di emergenza COVID-19 l'esame di profitto sarà svolto secondo quanto previsto dall'art.1 del Decreto Rettorale n.703 del 5 maggio 2020.