Obiettivi Formativi

Il corso di Scienza delle Costruzioni si prefigge di: fornire allo studente una adeguata conoscenza teorica e degli aspetti metodologico-operativi della Scienza delle Costruzioni, con particolare riferimento al comportamento meccanico dei materiali e delle strutture; di fornire gli strumenti teorici e applicativi per la caratterizzazione meccanica dei materiali da costruzione omogenei ed elastico-lineari; con l'obiettivo principale di rendere applicabili le nozioni acquisite a problemi strutturali reali, utilizzando opportune tecniche analitiche; fornire gli strumenti di base della Scienza delle Costruzioni per modellare correttamente la struttura resistente di un organismo edilizio o di una infrastruttura in termini di azioni esterne; fornire gli strumenti utili per effettuare l'analisi strutturale di opere edili in conformità ai materiali scelti, alle metodologie costruttive, alla funzionalità, agli standard normativi; trasferire le capacità adeguate sia per ideare e sostenere argomentazioni teoriche che per risolvere problemi specifici relativi alla analisi strutturale di modelli semplificati di edifici e infrastrutture; fornire gli strumenti per formulare e sviluppare pensieri e riflessioni autonome e originali nella ricerca di soluzioni ingegneristiche a problemi di media difficoltà, per sapersi pronunciare sulle prestazioni delle strutture dell'ingegneria civile; fornire gli strumenti per comunicare con linguaggio tecnico appropriato, non solo con esperti del proprio settore, ma anche ad interlocutori non specialisti, le problematiche e le soluzioni applicative specifiche della Scienza delle Costruzioni; far crescere la consapevolezza di essere capaci di intraprendere con un elevato grado di autonomia studi di livello superiore, e di essere in grado di sfruttare le conoscenze acquisite per la soluzione di problemi di meccanica delle strutture e di seguire con profitto corsi di aggiornamento tecnico e normativo, con l'obiettivo di tenersi sempre al passo con il progresso scientifico e tecnologico specifico del settore dell'analisi strutturale.

Metodi didattici

Il corso viene erogato mediante lezioni frontali (24 ore) ed esercitazioni in aula (24 ore). Le lezioni frontali e le esercitazioni sono svolte principalmente alla lavagna, ritenendo che questo faciliti la comprensione ed una prima assimilazione dei concetti già in aula. Inoltre, gli argomenti trattati hanno un preciso riscontro nel libro di testo. Le esercitazioni vengono svolte dal docente su alcuni esempi fondamentali e successivamente anche dagli studenti sotto la guida del docente. Esse rappresentano un momento fondamentale di interazione e di partecipazione nel quale è incoraggiato il lavoro di gruppo e il confronto tra i risultati ottenuti. Il confronto tra gli studenti è incoraggiato ed è volto alla complessiva maturazione degli studenti, che va oltre il mero apprendimento della disciplina

Prerequisiti

Conoscenze di analisi matematica (concetti di limite, derivata, integrale, equazioni differenziali), di Geometria (calcolo matriciale, problema agli auto-valori), conoscenze di Fisica (concetti di forze, tensioni); conoscenze di Meccanica Razionale (calcolo vettoriale, equilibrio, qualità dell’equilibrio).

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento è effettuata attraverso un esame che consta di una prova scritta e di una prova orale. La prova scritta si riferisce alla risoluzione di 2/3 problemi appartenenti alle tipologie trattate in aula.  Essa consente di valutare gli allievi sia per le conoscenze acquisite sui contenuti teorici, sia per le loro capacità di affrontare un semplice problema, per loro inedito nei dettagli ma non nella tipologia. La valutazione prevede la conoscenza dell’ammissione alla prova orale o meno dell’allievo. Solo gli ammessi dalla prova scritta possono sostenere la prova orale, che è parte integrande dell’esame. Solo in casi eccezionali, per motivazioni espresse dagli allievi, gli ammessi dalla prova scritta possono non fare quella orale. In tal caso la valutazione dell’esame è quella minima. La valutazione minima viene anche concessa agli allievi che, avendo superato la prova scritta, non superano la prova orale. La prova orale può svolgersi contestualmente a quella orale, ovvero dopo pochi giorni dalla prova scritta.  Essa ha l’obiettivo di evidenziare il grado di approfondimento degli argomenti e di capacità di collegare le diverse parti del programma. Durante la prova orale sono altresì oggetto di valutazione il rigore metodologico e la proprietà di linguaggio nell'esposizione degli argomenti. In tal modo la valutazione finale viene formulata tenendo conto complessivamente delle due prove.

Programma del Corso

PUNTO MATERIALE: grandezze statiche e cinematiche, condizioni di equilibrio. CORPO RIGIDO: equazioni di equilibrio, il concetto di momento di una forza, condizioni di compatibilità; traslazione e rotazione. CORPO RIGIDO VINCOLATO: gradi di libertà e molteplicità vincolare; centro di rotazione; corpi labili, isostatici, iperstatici; spostamenti dei corpi labili; condizioni di equilibrio analitico e grafico. AZIONI STATICHE INTERNE: il concetto di tensione puntuale e di sollecitazione generalizzata; tensione normale e tensione tangenziale; sforzo normale, taglio e momento flettente nelle travi; corrispondenza tra sollecitazioni e tensioni; equazioni indefinite di equilibrio per il continuo e per le travi; diagrammi delle caratteristiche della sollecitazione per le travi. CORPI DEFORMABILI: equazioni di compatibilità e di congruenza interna per il continuo; il tensore gradiente di spostamento e di deformazione infinitesima; equazioni di compatibilità per la trave: deformazione assiale, scorrimento e curvatura. PRINCIPIO DEI LAVORI VIRTUALI: caratteristiche statiche e cinematiche virtuali; soluzione staticamente ammissibile e cinematicamente ammissibile; forma primaria, secondaria e mista del principio. EQUAZIONI COSTITUTIVE: materiale a comportamento elastico; potenziale elastico e potenziale elastico complementare; relazioni tensioni-deformazioni per il continuo; costanti elastiche di Lamè e ingegneristiche; relazioni caratteristiche delle sollecitazioni-deformazioni generalizzate per le travi. TRAVATURE RETICOLARI: il concetto di maglia strettamente indeformabili; cambiamenti di configurazione delle travature labili; calcolo dello sforzo normale nelle travature isostatiche col metodo dell’equilibrio ai nodi; il concetto di nodo canonico; metodo matriciale: definizione delle equazioni di equilibrio, di compatibilità e costitutive.