PRESENTAZIONE

Il corso illustra l’applicazione di metodi numerici ed in particolare del metodo degli elementi finiti nell’analisi strutturale e nella progettazione delle costruzioni navali e marine comparandolo con approcci analitici. Esso include sia la descrizione delle basi teoriche sia indicazioni applicative dei metodi.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Scopo dell'insegnamento è quello di illustrare agli studenti criteri e metodi avanzati per le verifiche di stato limite di strutture di navi e piattaforme offshore, in accordo con i principi fondamentali della costruzione navale ed i più moderni regolamenti delle società di classifica. Sono proposti casi tipici di studio per strutture navali e marine risolti sia con metodi di calcolo analitico sia con il metodo degli elementi finiti, esemplificando le azioni che sollecitano le strutture e le verifiche globali e locali generalmente adottate nella pratica progettuale.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Gli studenti saranno in grado di applicare il metodo degli elementi finiti per l’analisi e la progettazione delle costruzioni navali. Viene fornita una conoscenza ad ampio spettro a partire dalle basi teoriche con successivi esempi applicativi. Inoltre, viene illustrato il concetto di progettazione agli stati limite, che implica diverse verifiche strutturali, includendo non solo le tipiche verifiche di robustezza in fase progettuale ma anche le verifiche relative all’esercizio delle navi mercantili e militari e delle strutture marine più in generale.

Saranno inoltre acquisite le seguenti competenze trasversali (soft-skills): competenza alfabetico-funzionale e competenza personale a livello base nelle applicazioni proposte come casi di studio che simulano problemi progettuali reali da esporre all'esame sotto forma di relazioni tecnico professionali.

PREREQUISITI

Conoscenze delle principali teorie della Scienza delle costruzioni

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni ed esercitazioni guidate in aula informatica. In totale 60 ore di lezione all'incirca suddivise equamente.

Lo studio di casi reali e la redazione di relazioni tecniche permetterà di lavorare sulla competenza alfabetico-funzionale livello base. Sarà incoraggiata l'osservazione dei pari (peer observation) ed il lavoro di gruppo/cooperativo in aula (team working, cooperative learning), sebbene poi le relazioni siano presentate individualmente.

Si consigliano gli studenti con certificazione di DSA, di disabilità  o di altri bisogni educativi speciali di contattare il docente all'inizio del corso per concordare modalità didattiche e d'esame che, nel rispetto degli obiettivi dell'insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali e forniscano idonei strumenti compensativi.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Introduzione: richiami dei modelli strutturali della Scienza delle Costruzioni (trave, lastra), il metodo degli elementi finiti. Verifiche di stato limite ed applicazione dei modelli strutturali alle costruzioni navali.

Moderni approcci regolamentari: IMO Goal Based Standards, criteri regolamentari di verifica, principi generali e idealizzazione dei componenti strutturali, criteri di selezione dei modelli in funzione degli scopi della verifica, definizione delle azioni e loro applicazione nei modelli di calcolo; relative implicazioni ed approssimazioni.

Tipologie di modellazione strutturale: modelli analitici e modelli numerici, modelli piani e tridimensionali (telai, grigliati, lastre, lastre ortotrope, pannelli rinforzati, modelli complessi). Strategie di modellazione agli elementi finiti. Modelli locali e modelli globali, robustezza primaria, secondaria e terziaria; interazioni tra modelli strutturali.

Tipologie di analisi: statica lineare, a collasso (non lineare), di instabilità e modale (agli autovalori), dinamica nel dominio del tempo (cenni). Post-processazione dei risultati, loro analisi critica e presentazione.

• Esercitazioni previste:

1. Introduzione all’uso di un software FEM (es. problema di Kirsch, semplici telai e/o grigliati)
2. Verifiche su un pannello rinforzato tipico (es. ponte vincolato su paratie e murate)
3. Verifiche di una sezione trasversale di una nave (es. anello rinforzato a struttura longitudinale)
4. Verifica di un modello a tre stive in accordo ai requisiti regolamentari (es. secondo IACS H-CSR, Ch. 7)
5. Verifiche locali delle concentrazioni di tensione e verifiche a fatica di dettagli strutturali tipici
6. Esempio applicativo di analisi dinamica (facoltativa e variabile ogni anno accademico)

Il corso contruibuisce indirettamente al raggiungimento dell'obiettivo 14.a dell'Agenda ONU 2030.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

1. Regolamenti per la costruzione e la classificazione delle navi delle principali Società di Classificazione (www.iacs.org.uk) con particolare riferimento ai regolamenti Harmonized Common Structural Rules (IACS)
2. Hughes OF, Paik JK (2010): Ship structural analysis and design, SNAME (ISBN No. 978-0-939773-78-3)
3. Lamb T. Editor (2004): Ship Design and Construction, SNAME (ISBN 0-939773-41-4)
4. Lewis EV Editor (1988): Principles of Naval Architecture, SNAME (ISBN-13: 978-0939773008)
5. Mansour A, Liu D (2008): Strength of Ships and Ocean Structures, SNAME (ISBN No. 0-939773-66-X)
6. Okumoto Y, Takeda Y,· Mano M, Okada T (2009): Design of Ship Hull Structures, Springer (ISBN: 978-3-540-88444-6)

Eventuali altri testi saranno consigliati durante le lezioni

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

CESARE MARIO RIZZO (Presidente)

MARTINA AGUIARI

DARIO BOOTE

TOMASO GAGGERO

TATIANA PAIS (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Come da orario ufficiale della Scuola Politecnica.

Orari delle lezioni

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

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Orale (con discussione delle esercitazioni sviluppate durante il corso). Ulteriori dettagli saranno forniti durante le lezioni.

Si consigliano gli studenti con certificazione di DSA, di disabilità  o di altri bisogni educativi speciali di contattare il docente all'inizio del corso per concordare modalità didattiche e d'esame che, nel rispetto degli obiettivi dell'insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali e forniscano idonei strumenti compensativi.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Le esercitazioni saranno discusse ed esaminate considerando la correttezza della modellazione, dei dati di ingresso e l’analisi dei risultati. È richiesta la redazione di una breve relazione tecnica di cui sarà considerata anche completezza e chiarezza espositiva. L’esame orale inizierà con la discussione delle esercitazioni e continuerà per accertare la comprensione dei contenuti teorici del corso.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Fortemente consigliato aver seguito il corso Scienza delle costruzioni 2 e seguire il corso Costruzione di Macchine in parallelo