Scienza delle costruzioni

Richiami della cinematica dei corpi rigidi. Spostamenti rigidi piani. Sistemi di corpi rigidi.

Caratterizzazione cinematica dei vincoli. Vincoli esterni e vincoli interni. Teoremi delle catene cinematiche. Concetto di labilità

Statica dei corpi rigidi. Le forze esterne. Forza, momento di una forza, Sistemi di forze, Densità di forza, carichi distribuiti. Caratterizzazione statica dei vincoli. Caratterizzazione statica dei vincoli esterni ed interni. Il problema statico. Equazioni cardinali della statica. Classificazione statica dei sistemi di travi.

Caratteristiche della sollecitazione. Equazioni differenziali di equilibrio in formato scalare e vettoriale. Metodo diretto. Tracciamento dei diagrammi delle caratteristiche della sollecitazione.

Strutture reticolari. Metodo dei nodi. Metodo di Ritter.

Cinematica della trave. Spostamento, rotazione, ipotesi di piccoli spostamenti. Condizioni cinematiche. Misure di deformazione. Deformazione assiale. Scorrimento angolare. Incurvamento. Equazioni di congruenza. Modello di Eulero-Bernoulli. Equazioni di congruenza. Il problema cinematico per la trave.

Equazioni costitutive. Fenomenologia della risposta di un materiale. La prova uniassiale. Comportamento elastico. Comportamento plastico e rottura. Materiali duttili e materiali fragili.

Equazioni costitutive per la trave elastica. Comportamento assiale, comportamento flessionale, comportamento a taglio. Variazione termica uniforme, variazione termica a farfalla, variazione termica affine.

Il problema elastico per la trave e sua formulazione.

Equazione della trave tesa. Equazione della trave inflessa (linea elastica) nel modello di Eulero-Bernoulli. Estensione al modello di Timoshenko. Condizioni di raccordo e formulazione del problema per sistemi di travi. Prestazioni cinematiche e statiche dei vincoli interni.

Corpi continui tridimensionali. Analisi della tensione. Concetto di tensione secondo Cauchy. Equilibrio per parti. Lemma di Cauchy. Il tensore dello sforzo. Equazioni differenziali di equilibrio. Tensioni e direzioni principale. Stati di tensione. L'ellissoide di tensione di Lamé. Linee isostatiche. Tensione media, deviatore di tensione e tensione ottaedrica. Cambiamento di coordinate. Circonferenze di Mohr.
Stato di tensione piano o biassiale. Stato di tensione puramente tangenziale. Stato di tensione monoassiale.

Il problema di Saint Venant. Postulato di Saint Venant. Sollecitazioni semplici e composte. Metodo semi-inverso.

Forza normale centrata. Flessione retta. Flessione deviata. Tensoflessione, Pressoflessione. Nocciolo centrale d’inerzia. La torsione nelle sezioni circolari. La sezione circolare compatta. La sezione circolare cava. L’analogia idrodinamica per le tensioni tangenziali. Sezione rettangolare sottile. Sezioni aperte composte da rettangoli sottili. Sezioni cave a parete sottile: Teoria di Bredt. Sezioni sottili composte.

Flessione e taglio. Distribuzione delle tensioni normali. Distribuzione delle tensioni tangenziali: trattazione approssimata di Jourawsky. Applicabilità della formula di Jourawsky.
Sezioni sottili aperte. Sezione rettangolare sottile. Sezione sottile a doppio T. Sezioni sottili a U e H. Sezioni sottili chiuse. Sezione scatolare simmetrica. Taglio retto. Taglio deviato. Sezioni compatte simmetriche. Sollecitazione composta di taglio retto e torsione. Il centro di taglio. Tensioni tangenziali di taglio e torsione. Determinazione del centro di taglio.

Criteri di resistenza. Criteri di resistenza per materiali fragili. Criteri di resistenza per materiali duttili.

Soluzione di equazioni differenziali ordinarie.
Algebra vettoriale.
Algebra lineare, operazioni tra matrici.
Calcolo di integrali in 1, 2 e 3 dimensioni.
Fondamenti di meccanica del punto materiale isolato.
Fondamenti della cinematica del corpo rigido.
Geometria delle superfici piane.

P. Casini, M. Vasta, "Scienza delle costruzioni", Città Studi Edizioni 2016.
Steen Krenk & Jan Høgsberg, "Statics and Mechanics of Structures", Springer 2013.
M. Capurso, Lezioni di Scienza delle Costruzioni, Pitagora Editrice, 1984.
E. Sacco, Lezioni di Scienza delle Costruzioni, 2016.
Esercizi risolti a cura del docente.

P. Casini, M. Vasta, "Scienza delle costruzioni", Città Studi Edizioni 2016.
Steen Krenk & Jan Høgsberg, "Statics and Mechanics of Structures", Springer 2013.
M. Capurso, Lezioni di Scienza delle Costruzioni, Pitagora Editrice, 1984.
E. Sacco, Lezioni di Scienza delle Costruzioni, 2016.

Lezioni teoriche ed esercitazioni.

La frequenza è consigliata ma non è obbligatoria.

La verifica dell'apprendimento avviene mediante una prova scritta e una prova orale. Il superamento della prova scritta garantisce l’accesso alla prova orale. La prova orale è costituita da una discussione della prova scritta seguita da domande sul programma del corso.