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Insegnamento: Scienza delle costruzioni (Offerta Formativa a.a. 2017/2018)

Corso di studio: INGEGNERIA MECCATRONICA (D.M.270/04)

CFU6
Moduli

Modulo: Scienza delle costruzioni
TAF: Affine/Integrativa; SSD: ICAR/08; Ambito: Attività formative affini o integrative
Docenti: Enrico RADI

Materiale Didattico Accedi al materiale didattico su Dolly
Propedeuticità obbligatorie
Modalità di accertamento del profitto Orale
Modalità di valutazione Voto
Esse3 Accedi ai dati dell'insegnamento su Esse3
Lingua di insegnamento

Italiano

Partizionamento studenti

Nessun partizionamento

Obiettivi

Gli obiettivi formativi del corso consistono nel presentare un metodo fondamentale per l'analisi statica di sistemi meccanici formati da travi elastiche lineari, sia isostatici che iperstatici, nel fornire le conoscenze di base della meccanica dei solidi ed i criteri per progettare e per valutare la sicurezza e la funzionalità di diverse strutture, quali gli organi resistenti delle costruzioni e delle macchine.
In particolare, il corso è progettato per estenedere le conoscenze dello studente al campo della meccanica dei solidi deformabili. Pertanto vengono introdotti i concetti di tensione, deformazione e le relazioni costitutive in ambito tridimensionale. Tali concetti vengono quindi applicati all'analisi strutturale di semplici strutture piane. In particolare vengono posti in rilievo sia gli aspetti teorici che pratici che si possono presentare nelle fasi di analisi e progetto delle strutture. Il corso è articolato in una serie di lezioni teoriche, affiancate da un discreto numero di esempi pratici allo scopo di valorizzare e concretizzare il contenuto del corso.

Prerequisiti

Nessuno

Contenuti

Richiami di statica e cinematica dei corpi rigidi:
gradi di libertà, vincoli e reazioni vincolari; bilancio dei vincoli per sistemi labili, isostatici ed iperstatici; operazioni sulle forze e condizioni di equilibrio; calcolo delle reazioni vincolari nei sistemi isostatici.
Geometria delle aree:
baricentri, momenti statici, momenti di inerzia e momenti centrifughi; leggi di variazione dei momenti di inerzia, momenti e direzioni principali di inerzia.
Sistemi piani di travi:
sforzo normale, taglio, momento flettente e torcente; equazioni indefinite di equilibrio; equazioni di equilibrio ausiliarie per strutture con vincoli interni; strutture isostatiche chiuse e reticolari.
Analisi della tensione e della deformazione nei mezzi continui:
teorema di Cauchy-Poisson, tensore degli sforzi, equazioni di equilibrio indefinite; tensioni e direzioni principali; circonferenza di Mohr;
tensore di deformazione infinitesima; dilatazione lineare, scorrimento e deformazione volumetrica.
Il principio dei lavori virtuali:
equilibrio, congruenza ed equazione dei lavori virtuali per i mezzi continui deformabili.
Il solido elastico:
equazioni costitutive per materiali elastici lineari omogenei ed isotropi; problema dell'equilibrio elastico.
Criteri di resistenza:
criteri di snervamento di von Mises e Tresca, tensioni ideali; tensioni ammissibili.
Problema del Saint Venant:
sforzo normale, cenni sulla stabilità dell'equilibrio; flessione retta e deviata; sforzo normale eccentrico; torsione nelle sezioni di spessore sottile aperte e chiuse (Bredt); flessione e taglio: trattazione approssimata di Jourawski, centro di taglio.
Studio delle strutture elastiche:
equazione della linea elastica; metodo delle forze per la risoluzione di strutture iperstatiche attraverso l'imposizione delle condizioni di congruenza; impiego del principio dei lavori virtuali per il calcolo di spostamenti e rotazioni nelle strutture isostatiche e per la risoluzione di strutture iperstatiche.

Metodi didattici

La metodologia utilizzata per l’insegnamento prevede, oltre alle lezioni frontali, la presenza di esercitazioni pratiche, l’utilizzo di programmi di software per la verifica del calcolo strutturale, l'ausilio allo studio offerto durante l'orario di ricevimento, ed eventuali attività pratiche di laboratorio, seminari e visite di istruzione.

Verifica dell'apprendimento

La prova d'esame è suddivisa in due prove scritte. Il voto finale verrà assegnato sommando i voti riportati in ciascuna delle 2 prove. Il mancato superamento della II prova comporta l'obbligo di ripetere anche la I prova. La I prova consiste nella risoluzione di una struttura iperstatica. Non vi è comunque obbligo di consegna dell'elaborato scritto. Per superare la I prova è necessario svolgere correttamente il calcolo delle reazioni vincolari ed il tracciamento dei diagrammi delle sollecitazioni. Durante la I prova scritta è possibile consultare libri e appunti. Gli allievi che hanno superato la I prova, possono sostenere la II prova di esame, che consiste in un elaborato scritto in cui si risponde ad una domanda relativa ad uno dei vari argomenti trattati nel programma, scelta da un elenco accessibile agli studenti. Il candidato può scegliere se sostenere la II prova nello stesso appello della I prova scritta, dopo circa 7-10 giorni, oppure se posticipare la prova all’appello successivo, cioè dopo circa 1-2 mesi. Durante la II prova scritta non è possibile consultare libri o appunti. Facoltativamente, su richiesta dello studente, è prevista la possibilità di sostenere anche una prova orale in data da concordare con il docente. Tale prova riguarda solo gli studenti che hanno riportato un voto complessivo non inferiore a 18/30 e che intendono migliorarlo. Durante le prove scritte viene registrata la presenza, per cui è necessario presentarsi alle prove con un documento valido.

Risultati attesi

Conoscenza e capacità di comprensione: Tramite lezioni in aula e letture guidate lo studente apprende i metodi principali dell'ingegneria strutturale e acquisisce la capacità di comprendere - come sviluppare modelli strutturali adeguati per telai piani; - quali approssimazioni effettuare nella definizione di tali modelli; - come controllare e validare i risultati ottenuti dal calcolo strutturale. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Tramite le esercitazioni pratiche, lo studente è in grado di applicare le conoscenze acquisite per verificare l'affidabilità e la funzionalità di strutture piane isostatiche e iperstatiche. Autonomia di giudizio: Tramite le esercitazioni pratiche lo studente è in grado di comprendere, valutare criticamente ed esporre i risultati ottenuti e le approssimazioni fatte. Abilità comunicative: Le esercitazioni pratiche permettono di sviluppare la capacità a presentare i dati ottenuti in modo efficace e conciso; di esprimere i concetti appresi con linguaggio appropriato e di sostenere una discussione in merito agli argomenti trattati. Capacità di apprendimento: le attività descritte consentono allo studente di acquisire gli strumenti metodologici indispensabili per proseguire gli studi e per potere provvedere autonomamente al proprio aggiornamento.

Testi

O. Belluzzi, Scienza delle Costruzioni, vol. 1. Zanichelli, Bologna, 1941.

M. Capurso, Lezioni di Scienza delle Costruzioni. Pitagora, Bologna, 1975.

A. M. Tarantino. Introduzione alla Meccanica delle Strutture. Pitagora Editrice Bologna, 2009.

Appunti forniti dal docente.

Docenti

Enrico RADI