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IN/0102 - SCIENZA DELLE COSTRUZIONI

Anno Accademico 2017/2018

MICHELE BRUN (Tit.)
Primo Semestre 
Convenzionale 
 



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/73]  INGEGNERIA PER L'AMBIENTE E IL TERRITORIO [73/00 - Ord. 2012]  PERCORSO COMUNE660
[70/77]  INGEGNERIA CHIMICA [77/00 - Ord. 2016]  PERCORSO COMUNE660
Obiettivi

Gli obiettivi formativi del Corso di Scienza delle Costruzioni sono definiti coerentemente con quanto riportato nella scheda SUA CdS e, più in dettaglio, possono essere descritti secondo quanto segue:
- Conoscenze e comprensione: lo studente al termine del Corso avrà conoscenze di argomenti inerenti le basi teorico-applicative dei metodi della progettazione strutturale costituite dalla meccanica dei solidi e delle strutture e dalla resistenza dei materiali. L'insegnamento sviluppa, in successione agli insegnamenti di base a contenuto matematico impartiti nel primo anno, le conoscenze caratterizzanti della meccanica strutturale e della resistenza dei materiali. Prepara in questo modo agli sbocchi progettuali forniti con il corso di Tecnica delle costruzioni. Il corso sviluppa con rigore le basi della disciplina; chiarisce il significato fisico dei modelli introdotti, indicandone i limiti; e rende l’allievo capace di operare in modo pratico su tutti gli argomenti trattattati. In particolare, lo conduce a studiare sistemi rigidi, strutture isostatiche e sistemi deformabili a comportamento elastico lineare.
- Capacità di applicare le conoscenze e comprensione: l'obiettivo formativo del corso è quello di rendere l'allievo capace di
1. individuare gli elementi portanti di una costruzione;
2. selezionare uno schema strutturale adeguato;
3. valutare lo stato di sollecitazione e di deformazione in un solido;
4. verificare la resistenza di un elemento strutturale;
5. calcolare le componenti di spostamento in strutture iso- e iperstatiche.
- Autonomia di Giudizio: la nozioni acquisite, in campo teorico e applicativo, consentiranno allo studente di essere consapevole della rilevanza e della potenziale complessità dell'aspetto strutturale di una costruzione; dell'importanza di una corretta impostazione del problema strutturale e della necessità di risolverlo correttamente e con strumenti adeguati.
- Abilità Comunicative: lo studente acquisirà la capacità di comunicare, esprimere ed argomentare da un punto di vista tecnico relativamente alla capacità portante delle strutture. Lo studente sarà in grado di dedurre modelli semplificati a partire da strutture reali e di descrivere da un punto di vista quantitativo geometrie e materiali di una costruzione civile.
- Capacità di apprendimento: lo studente apprenderà metodologie e strumenti di tipo teorico numerico relativi alla teoria di base della meccanica dei solidi e delle strutture, quali calcolo delle caratterstiche di una sezione, metodi risoluzione di strutture isostatiche e iperstatiche e modelli costitutivi.

Prerequisiti

L’insegnamento si colloca nel secondo anno del corso di laurea in Ingegneria per l'Ambiente ed il Territorio ed è necessario possedere le conoscenze impartite nella scuola secondaria superiore nonché negli insegnamenti di base a contenuto matematico del primo anno.
In maggiore dettaglio:
A. Prerequisiti di Fisica:
A-1. Dimensioni e unità di misura;
A-2. Vettori: operazioni fondamentali e formulazione mediante vettori di problemi meccanici.
B. Prereqisiti matematici:
B-1 Funzioni elementari e loro grafici;
B-2 Vettori e geometria analitica;
B-3 Matrici, sistemi di equazioni algebriche lineari, autovalori e autovettori;
B-4 Derivate e studio di funzioni;
B-5 Integrali;
B-6 Equazioni differenziali.
Tutti i prerequisiti sono efficacemente esposti nei testi B-1 e B-2 indicati in bibliografia.

Contenuti

– Introduzione: definizione di Scienza delle Costruzioni, elementi strutturali, tipologie strutturali, vincoli, carichi esterni, materiale. (4 ore di lezione)
– Sistemi di forze: forze e momenti, sistemi di forze equivalenti, coppie. (2 ore di lezione)
– Geometria delle Masse: momenti statici, baricentri, teorema di Varignon, variazione dei momenti statici per effetto di una rotazione dei sistemi di riferimento, momenti d’inerzia, teorema di Huygens o del trasporto, momenti e direzioni prinicipali d’inerzia, rappresentazione di Mohr, ellissoide di Culmann o ellissoide principale di inerzia. (8 ore di lezione + 4 ore d'esercitazione)
– Cinematica dei sitemi di travi: gradi di libertà e gradi di vincolo, vincoli interni ed esterni, strutture ipostatiche, isostatiche ed iperstatiche, teroemi delle catene cinematiche, analisi cinematica. (4 ore di lezione + 2 ore di esercitazione)
– Statica dei sitemi di travi: equazioni cardinali della statica, definizione statica di vincoli lisci e bilateri interni ed esterni, vincoli semplici, doppi e tripli. (2 ore di lezione)
– Strutture isostatiche: determinazione delle reazioni vincolari (metodo algebrico, metodo delle equazioni ausiliarie, principio dei lavori virtuali). (4 ore di lezione)
– Caratteristiche della sollecitazione: sforzo normale, sforzo tagliante, momento flettente e momento torcente, equazioni indefinite di equilibrio per travi piane ad asse curvo e rettilineo, diagrammi delle azioni interne (equazioni indefinite di equilibrio e metodo diretto). (2 ore di lezione)
– Equazioni indefinite di equilibrio per travi ad asse rettilineo. Soluzione per trave inclinata. (2 ore di lezione)
– Strutture isostastiche di interesse pratico: travi Gerber, travature reticolari, archi a tre cerniere, strutture chiuse isostatiche, esempi generali. (2 ore di lezione)
– Strutture reticolari: bilancio equazioni incognite, metodo dell'equilibrio ai nodi e delle sezioni di Ritter. (2 ore d'esercitazione)
– Risoluzione strutture isostatiche chiuse: bilancio equazioni incognite, soluzione tramite apertura struttura. (2 ore d'esercitazione)
– Risoluzione strutture isostatiche: calcolo reazioni vincolari esterne ed interne, tracciamento diagrammi di azione interna. (4 ore d'esercitazione)
– Meccanica dei solidi. Analisi della deformazione: cinematica dei piccoli spostamenti, componenti di moto rigido e di deformazione. , componenti e direzioni principali della deformazione, condizioni di congruenza esterna ed interna. (2 ore di lezione)
– Meccanica dei solidi. Analisi della tensione: forze e tensioni in un mezzo tridimensionale, proprietà puntuali dello stato di tensione (tensore degli sforzi, componenti e direzioni principali di sforzo, invarianti del tensore, rappresentazione di Mohr, stati piani di sforzo), equazioni indefinite di equilibrio e condizioni di equilibrio al contorno. (2 ore di lezione)
– Leggi fondamentali dell’elasticità: legge costitutiva elastica, lineare ed isotropo, legge di Hooke costanti di Lamé, significato ingegneristico delle costanti elastiche. (2 ore di lezione)
– Problema di De Saint-Venant: sforzo normale centrato, flessione retta e deviata, taglio. (2 ore di lezione)
– Principio dei lavori virtuali. Calcolo di spostamenti in una struttura isostatica e risoluzione di strutture iperstatche. (2 ore di lezione)
– Soluzione di strutture iperstatiche mediante il principio dei lavori virtuali: strutture una volta iperstatiche, due volta iperstatiche, N volte iperstatiche, maglie chiuse (6 ore di esercitazione).

Metodi Didattici

60 ore di cui 40 di lezione e 20 di esercitazione.
Lezioni tradizionali alla lavagna, alternate da alcune sessioni di esercitazione aperte al contributo degli allievi; possibile attivazione (se verrà erogato il corrispondente finanziamento) di un servizio di tutoraggio per la preparazione alle prove scritte.
Appunti per alcuni approfondimenti, esercizi di autovalutazione sono resi disponibili (in formato PDF) sul sito web del docente.

Verifica dell'apprendimento

Una prova scritta che corrisponde a tre esercizi che vertono su geometria delle aree, soluzione di una struttura isostatica e soluzione di ua struttura iperstatica.
La prova, valutata in trentesimi, se superata positivamente (cioè con una votazione almeno pari a 18/30) da accesso all'esame orale obbligatorio che verte prevalentemente sugli aspetti teorici della disciplina.
La validità degli scritti è limitata a un anno solare: la scadenza degli scritti sostenuti nell'a.a. 2017-2018 (vale a dire fra gennaio e dicembre 2018) è quindi limitata al termine del mese di febbraio 2019.
La prova scritta concorre nella misura dell 70% al voto finale. Il restante 30% della valutazione finale è determinato dalla prova orale.

I Corsi di Fisica I, Analisi Matematica I e II e GEometria ed Algebra costituisce propedeuticità: questo requisito deve essere soddisfatto prima di sostenere la prova orale.
Una frequenza minima del 60% delle lezioni è richiesta agli studenti in corso per l'ammissione all'esame ed è comunque vivamente raccomandata ai fuori corso.

Le date degli esami sono rese note con grande anticipo, e gli studenti si debbono prenotare all'appello mediante il sistema on-line almeno 48 ore prima dell'appello stesso. La mancata osservanza di questa norma comporta l'automatica esclusione dall'appello.

Gli studenti stranieri Erasmus dovranno seguire le modalità d'esame sopra delineate; in particolare non saranno assegnate tesine o altri compiti speciali.

Verifica dell'apprendimento

Una prova scritta che corrisponde a tre esercizi che vertono su geometria delle aree, soluzione di una struttura isostatica e soluzione di ua struttura iperstatica.
La prova, valutata in trentesimi, se superata positivamente (cioè con una votazione almeno pari a 18/30) da accesso all'esame orale obbligatorio che verte prevalentemente sugli aspetti teorici della disciplina.
La validità degli scritti è limitata a un anno solare: la scadenza degli scritti sostenuti nell'a.a. 2017-2018 (vale a dire fra gennaio e dicembre 2018) è quindi limitata al termine del mese di febbraio 2019.
La prova scritta concorre nella misura dell 70% al voto finale. Il restante 30% della valutazione finale è determinato dalla prova orale.

I Corsi di Fisica I, Analisi Matematica I e II e Geometria ed Algebra costituisce propedeuticità: questo requisito deve essere soddisfatto prima di sostenere la prova orale.
Una frequenza minima del 60% delle lezioni è richiesta agli studenti in corso per l'ammissione all'esame ed è comunque vivamente raccomandata ai fuori corso.

Le date degli esami sono rese note con grande anticipo, e gli studenti si debbono prenotare all'appello mediante il sistema on-line almeno 48 ore prima dell'appello stesso. La mancata osservanza di questa norma comporta l'automatica esclusione dall'appello.

Gli studenti stranieri Erasmus dovranno seguire le modalità d'esame sopra delineate; in particolare non saranno assegnate tesine o altri compiti speciali.

Testi

– Scienza delle Costruzioni. Vol 1/2. 1992 Alberto Capinteri. Pitagora Editrice, Bologna.
– Lezioni di Scienza delle Costruzioni. 1971 Michele Capurso. Pitagora Editrice, Bologna.
– Scienza delle Costruzioni. Vol I-II. 1966 Odone Belluzzi. Zanichelli.
Esercizi:
– Geometria delle masse. Con esercizi risolti e programma di calcolo. 1993 D. Bigoni, A. di Tommaso, M. Gei, F. Laudiero, D. Zaccaria. Progetto Leonardo – Soc. Ed. Esculapio, Bologna.
– Esercizi di Scienza delle Costruzioni. Vol 1. Strutture isostatiche e geometria delle masse. 1993. Erasmo Viola. Pitagora Editrice. Bologna
– Esercizi di Scienza delle Costruzioni. Vol 2. Strutture iperstatiche e verifica di resistenza. 1988. Erasmo Viola. Pitagora Editrice. Bologna
Approfondimenti:
– La Scienza delle Costruzioni ed il suo sviluppo storico. 1981 Edoardo Benvenuto. Sansoni, Firenze.
– Statica dei sistemi rigidi. 1983 Alfredo Sollazzo, Umberto Ricciuti. UTET.
– Elementi di meccanica dei continui e resistenza dei materiali. 1988 Alfredo Sollazzo, Salvatore Marzano. UTET.
– Teoria tecnica delle travi. 1993 Alfredo Sollazzo, Mauro Mezzina. UTET.
– Scienza delle Costruzioni. Alfredo Sollazzo. UTET.
– Strength of materials. 1976. Stephen Timoshenko. Krieger Publishing Company.
-Theory of Elasticity. 1970. S. Timoshenko, J. N. Goodier. McGraw Hill

Testi

– Scienza delle Costruzioni. Vol 1/2. 1992 Alberto Capinteri. Pitagora Editrice, Bologna.
– Lezioni di Scienza delle Costruzioni. 1971 Michele Capurso. Pitagora Editrice, Bologna.
– Scienza delle Costruzioni. Vol I-II. 1966 Odone Belluzzi. Zanichelli.

Tutorials:
– Geometria delle masse. Con esercizi risolti e programma di calcolo. 1993 D. Bigoni, A. di Tommaso, M. Gei, F. Laudiero, D. Zaccaria. Progetto Leonardo – Soc. Ed. Esculapio, Bologna.
– Esercizi di Scienza delle Costruzioni. Vol 1. Strutture isostatiche e geometria delle masse. 1993. Erasmo Viola. Pitagora Editrice. Bologna
– Esercizi di Scienza delle Costruzioni. Vol 2. Strutture iperstatiche e verifica di resistenza. 1988. Erasmo Viola. Pitagora Editrice. Bologna

Additional books:
– La Scienza delle Costruzioni ed il suo sviluppo storico. 1981 Edoardo Benvenuto. Sansoni, Firenze.
– Statica dei sistemi rigidi. 1983 Alfredo Sollazzo, Umberto Ricciuti. UTET.
– Elementi di meccanica dei continui e resistenza dei materiali. 1988 Alfredo Sollazzo, Salvatore Marzano. UTET.
– Teoria tecnica delle travi. 1993 Alfredo Sollazzo, Mauro Mezzina. UTET.
– Scienza delle Costruzioni. Alfredo Sollazzo. UTET.
– Strength of materials. 1976. Stephen Timoshenko. Krieger Publishing Company.
-Theory of Elasticity. 1970. S. Timoshenko, J. N. Goodier. McGraw Hill

Altre Informazioni

Nel sito del Corso saranno rese disponibili note del corso e diverse esercitazioni con soluzioni.

credits unica.it | accessibilità Università degli Studi di Cagliari
C.F.: 80019600925 - P.I.: 00443370929
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