Dipartimento di Architettura e Territorio - Didattica

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Modulo: SCIENZA DELLE COSTRUZIONI MOD. I

Corso

Ingegneria Civile-Ambientale

Curriculum

Energia

Orientamento

Orientamento unico

Anno Accademico

2014/2015

Crediti

Settore Scientifico Disciplinare

ICAR/08

Anno

Secondo anno

Unità temporale

Primo semestre

Ore aula

Attività formativa

Attività formative caratterizzanti

Canale unico

Docente

MICHELE BUONSANTI

Obiettivi

Capacità di classificare sistemi di corpi rigidi dal punto di vista cinematico e statico. Capacità di effettuare l’analisi dello stato di tensione e deformazione in un corpo continuo. Conoscenza del legame costitutivo elastico-lineare in materiali isotropi. Apprendimento dei criteri di resistenza per materiali fragili e duttili. Capacità di formulare il problema dell’equilibrio elastico in corpi continui e conoscenza dei principali metodi di soluzione.

Programma

Parte prima: MECCANICA DEI SOLIDI

- Analisi della deformazione: (1CFU). Fondamenti di meccanica dei corpi continui. Teoria atomistica dell’elasticità. Funzione deformazione e funzione spostamento. Gradiente della deformazione. Deformazioni finite e linearizzate. Decomposizione del tensore della deformazione. Valori e direzioni principali del tensore della deformazione.

- Analisi della tensione: (1CFU) Principio delle sezioni di Eulero. Definizione del vettore tensione. Teorema di Cauchy. Equazioni di bilancio. Componenti del vettore tensione e decomposizione del tensore degli sforzi. Problema agli auto-valori e auto-vettori del tensore di Cauchy.

- Teoria costitutiva: (1.5 CFU) Introduzione alla meccanica dei materiali. Principio di determinismo, azione locale, indifferenza materiale. Materiali semplici. Materiali con rango elastico. Materiali con memoria. Risposta nel caso elastico lineare. Il Tensore elastico e le sue proprietà di simmetria. Equazione di Lamè. Funzioni di risposta dei materiali. Materiali compositi. Materiali non reagenti a trazione. Criteri di resistenza.

- Formulazione del problema elastico. (1.5 CFU) Formulazione generale. Equivalenza delle forme integrale e differenziale. Teoremi di esistenza e unicità in elasticità lineare. Energia potenziale elastica. Funzionale dell’energia potenziale totale. Soluzioni approssimate. Introduzione al metodo FEM.

- Soluzione del problema elastico lineare per solidi isotropi 1-D. (2 CFU) Problema di St. Venant e sua caratterizzazione generale. Sollecitazioni di sforzo normale, flessione semplice e composta: teoria esatta e determinazione del regime tenso-deformativo. Sollecitazione di torsione: teoria esatta e approssimata. Applicazione a sezioni cave, compatte, composte. Sollecitazione di taglio: soluzione approssimata. Determinazione del regime tensionale con applicazione alle sezioni più ricorrenti.

- Stati Anelastici (1.5 CFU) Fondamenti fisici, condizioni e criteri di plasticità. Equilibrio elasto-plastico. Collasso plastico. Esempi della risposta a sollecitazioni semplici in campo plastico. Cenni sui materiali viscoelastici: modelli generalizzati e semplificati. Legame termo-elastico lineare. Travi termo-elastiche.

Parte seconda: MECCANICA STRUTTURALE

- Modelli monodimensionali e applicazioni alla meccanica strutturale.
(1.5 CFU). Formulazione integrale: equazione dei lavori virtuali. Formulazione differenziale: equazione della linea elastica. Applicazioni ai sistemi di travi. Formulazione approssimate: il metodo degli elementi finiti. Introduzione alle metodologie di calcolo automatico con applicazioni a sistemi strutturali.

- Non Linearità Geometriche. (0.5 CFU) Problemi di stabilità dell’equilibrio. Sistemi a elasticità concentrata. Sistemi a elasticità diffusa: la trave di Eulero. Determinazione del carico critico e verifica di sicurezza.

- Modelli bidimensionali. (0.5 CFU) Stati elastici piani: problemi in termini di tensione e deformazione. Tensioni principali e linee isostatiche. Soluzione in coordinate cartesiane. Stati piani simmetrici e radiali. Problema membranale e flessionale. Applicazioni del metodo elementi finiti su strutture bidimensionali.

- Meccanica della frattura e danneggiamento. (1 CFU) Concentrazione di tensioni. Modelli di frattura di Griffith e Barenblatt. Propagazione dei difetti. Il fattore d’intensificazione degli sforzi. Stato di sforzo all'apice del difetto. Collasso ciclico e rottura per fatica.

Testi docente

1- Baldacci R., Scienza delle Costruzioni, vol. 1 & 2, UTET, 1970.
2- Beer F.B. et al., Meccanica dei Solidi, 5th Ed. McGraw Hill, Milano, 2014
3- Corradi dell’Acqua L., Meccanica delle Strutture, voll. 1& 2, McGraw Hill, Milano, 2010
4- Cesari F., Meccanica delle Strutture: esercizi avanzati, McGraw Hill, Milano, 2011
5- Cesari F., Meccanica delle Strutture: metodo degli elementi finiti, McGraw Hill, Milano, 2011
6- Del Piero G., Lezioni di Scienza delle Costruzioni, appunti del corso, IUSA Reggio Cal., 1977.
7- Dowling N.E., Mechanical Behaviour of Materials, Prentice Hall, 1999.
8- Feodossiev V., Resistenza dei Materiali, MIR/Ed. Riuniti, 1977
9- Gambarotta L. et Al., Scienza delle Costruzioni, McGraw-Hill, Milano, 2003.
10- Luongo A., Paolone A., Scienza delle Costruzioni, voll. 1 & 2, Editrice Ambrosiana, 2005.
11- Mirolyubov, I. N.,et al. An Aid to Solving Problems in Strength of Materials, MIR, Moscow, 1974
12- Podio-Guidugli P., Lezioni di Scienza delle Costruzioni, voll. 1 & 2, ARACNE, 2008.
13- Roylance D., Mechanics of Materials, Wiley, N.Y., 1996.
14- Vergani L., Meccanica dei Materiali, McGraw-Hill, 2001.
15- Buonsanti M., Lezioni di Scienza delle Costruzioni (Raccolta), 2014.

Erogazione tradizionale

Sì

Erogazione a distanza

Frequenza obbligatoria

Valutazione prova scritta

Valutazione prova orale

Sì

Valutazione test attitudinale

Valutazione progetto

Valutazione tirocinio

Valutazione in itinere

Prova pratica