PRESENTAZIONE

L’insegnamento di Statica e Meccanica delle strutture rappresenta il primo momento formativo nell’ambito delle discipline strutturali applicate all’architettura.

Durante il suo svolgimento sono forniti i concetti fondamentali sull’equilibrio, la resistenza, la deformabilità e la stabilità delle strutture, necessari alla comprensione degli aspetti di base del progetto strutturale e propedeutici agli insegnamenti di Scienza delle costruzioni e di Tecnica delle costruzioni.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso si propone di fornire i concetti fondamentali sull’equilibrio, la deformabilità, la resistenza e la stabilità delle strutture, necessari alla comprensione degli aspetti di base del progetto strutturale e propedeutico al corso di Scienza e Tecnica delle costruzioni. Primo obiettivo è lo sviluppo della capacità di modellare sistemi isostatici e di determinare le loro condizioni di equilibrio nel rispetto dei principi della statica dei sistemi rigidi. Secondo obiettivo è l’acquisizione di metodologie per descrivere il comportamento meccanico di sistemi elastici isostatici e iperstatici includendo i principi per il controllo di resistenza, deformabilità e stabilità in relazione ai materiali adottati. Per il perseguimento dei suddetti obiettivi sarà fatto riferimento a significativi esempi strutturali tratti dall’architettura costruita e verranno utilizzati modelli in scala per simulare qualitativamente il comportamento di strutture reali.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

In relazione al perseguimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati, al termine dell’insegnamento lo studente sarà in grado di:

- Definire le condizioni di vincolo affinché un sistema strutturale risulti labile, isostatico o iperstatico;

- Applicare i principi della statica del corpo rigido per il calcolo delle reazioni vincolari in travature piane staticamente determinate;

- Quantificare lo stato di sollecitazione interna e rappresentarlo graficamente attraverso i diagrammi delle caratteristiche di sollecitazione;

- Determinare le proprietà geometriche delle superfici piane (baricentro, momenti di statici, momenti di inerzia) necessarie per le verifiche di resistenza del materiale e di deformabilità della struttura o per il progetto della sezione trasversale di elementi strutturali soggetti a presso-tensoflessione;

- Descrivere quantitativamente lo stato di spostamento in semplici travature elastiche in relazione al tipo di sollecitazione agente;

- Utilizzare le metodologie di calcolo per la risoluzione di sistemi staticamente indeterminati;

- Eseguire la verifica di stabilità in aste snelle caricate di punta.

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso si svolge attraverso lezioni teoriche ed esercitazioni applicative, durante le quali sono anche richiamati significativi esempi strutturali tratti dall’architettura costruita e vengono utilizzati modelli in scala per simulare qualitativamente il comportamento di strutture reali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

La prima parte è dedicata allo studio dell’equilibrio dei sistemi rigidi e si articola nei seguenti punti:

a) definizione dei concetti di vettore forza e di vettore momento e presentazione delle fondamentali operazioni di composizione e scomposizione di tali vettori;

b) definizione dei gradi di libertà del punto e del corpo rigido libero (nello spazio e nel piano);

c) presentazione dei vincoli bilaterali lisci ed analisi dell’equilibrio del punto e del corpo rigido vincolato attraverso l’applicazione dei principi della statica (Equazioni cardinali e Principio dei lavori virtuali);

d) introduzione del modello monodimensionale di trave, descrizione delle tipologie di carico e definizione del concetto di azione interna in termini di caratteristiche di sollecitazione;

e) presentazione delle tipologie di travature isostatiche piane (aperte e chiuse, senza e con sconnessioni) e sviluppo delle tecniche per lo studio delle loro condizioni di equilibrio e di sollecitazione interna;

f) presentazione dei vincoli monolaterali scabri e analisi dell’equilibrio di sistemi strutturali a comportamento monolaterale (fune, arco in muratura).

La seconda parte è dedicata allo studio della resistenza, della deformabilità e della stabilità della trave come sistema elastico e si articola nei seguenti punti:

a) introduzione al comportamento dei materiali nell’ipotesi di risposta elastica lineare (legge di Hooke);

b) studio della trave rettilinea soggetta a sola forza normale: descrizione dello stato di deformazione della linea d’asse (dilatazione lineare), deduzione delle formule di compatibilità cinematica e di legame costitutivo e formulazione del corrispondente problema elastico per lo svolgimento di applicazioni a travi isostatiche e iperstatiche, determinazione dello stato di tensione interna sulla sezione trasversale e svolgimento delle verifiche di resistenza a trazione e compressione;

c) studio della trave rettilinea soggetta a solo momento flettente: definizione delle caratteristiche geometriche fondamentali delle sezioni trasversali (baricentro, momento statico e momento d’inerzia), descrizione dello stato di deformazione della linea d’asse (curvatura flessionale), deduzione delle relative formule di compatibilità cinematica e di legame costitutivo e formulazione del corrispondente problema elastico per lo svolgimento di applicazioni a travi isostatiche e iperstatiche, determinazione dello stato di tensione sulla sezione trasversale e svolgimento delle verifiche di resistenza a flessione;

d) studio della trave rettilinea soggetta alla combinazione di forza normale e momento flettente (principio di sovrapposizione degli effetti), incluso il caso di materiale non resistente a trazione utile allo studio di pilastri in muratura, con relative verifiche a presso-tensoflessione;

e) studio della stabilità della trave soggetta a carico di punta: definizione del concetto di equilibrio stabile, instabile e indifferente, determinazione del carico critico di Eulero, introduzione del concetto di snellezza e verifica di stabilità.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Foce F., Dispensa di cinematica e statica dei sistemi rigidi (scaricabile da Aulaweb)

Foce F., Dispensa di meccanica dei sistemi elastici (scaricabile da Aulaweb)

Bacigalupo A., Dispensa di Statica delle strutture (scaricabile da Aulaweb)

Bacigalupo A., Dispensa di Meccanica delle strutture (scaricabile da Aulaweb)

Belluzzi O., Scienza delle Costruzioni, vol. 1, Zanichelli, Bologna (vari anni di edizione).

Benvenuto E., La Scienza delle Costruzioni e il suo sviluppo storico, Sansoni, Firenze 1981; Roma 2006 (ristampa)

Gambarotta L., Nunziante L., Tralli A., Scienza delle Costruzioni, McGraw-Hill, 2011.

Pizzetti G., Zorgno Trisciuoglio A.M., Principi statici e forme strutturali, UTET, Torino 1980.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

FEDERICO FOCE (Presidente)

LUIGI GAMBAROTTA

ANDREA BACIGALUPO (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Le lezioni iniziano il 19 Settembre 2022

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L’esame consiste in una prova scritta e in una successiva prova orale, entrambe obbligatorie.

Le prove per gli studenti “in corso” si svolgono nei periodi di sospensione delle lezioni. Per gli studenti “fuori corso” sono riservati appelli scritti e orali in aggiunta alle prove precedenti.

La prova scritta ha validità nell'ambito dell'appello in cui è stata superata. Per ragioni di propedeuticità, la prova orale può essere sostenuta solo dopo aver superato l'esame di Matematica 1.

Per gli studenti che frequentano le lezioni sono inoltre previste due prove scritte parziali che si svolgono al termine di ogni semestre. Gli studenti che superano entrambe le prove parziali con punteggio di almeno 18/30 possono sostenere la prova orale entro l’appello di settembre, dopo il quale decade la validità delle stesse.

Gli studenti che in una prova parziale hanno riportato una votazione inferiore a 18/30 e che superano con almeno 18/30 l'altra prova, potranno recuperare la prova insufficiente, una ed una sola volta, in occasione della seconda prova scritta generale della sessione estiva.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

La verifica dell’apprendimento verte sui contenuti esposti a lezione e si articola in una prova scritta e in una successiva prova orale.

La prova scritta consente di accertare l’acquisizione delle conoscenze relative all’analisi dell’equilibrio, della resistenza, della deformabilità e della stabilità attraverso la risoluzione di esempi applicativi che simulano reali problemi strutturali.

La prova orale permette di verificare l’apprendimento dei fondamenti della statica e della meccanica delle strutture attraverso lo svolgimento di dimostrazioni teoriche e la discussione di esempi pratici.

ALTRE INFORMAZIONI

Tutte le informazioni si trovano sulla pagina aulaweb del corso