Università degli Studi Guglielmo Marconi

Insegnamento
Scienza delle costruzioni
Docente
Prof.ssa Basili Michela
Settore Scientifico Disciplinare
ICAR/08
CFU
6
Descrizione dell'insegnamento

Il corso introduce i concetti fondamentali della Scienza delle Costruzioni, partendo da richiami di statica in cui si definisce l’equilibrio di particolari corpi rigidi, le travi, vincolate tra loro ed al suolo, sottoposte ad un sistema di forze esterne. In questo schema si calcolano le reazioni vincolari e le caratteristiche della sollecitazione. Si passa quindi a descrivere i principali stati di tensione possibili nei solidi assegnato un generico sistema di forze: sforzo normale, torsione, flessione e taglio. Si presentano inoltre i criteri di resistenza per materiali duttili e fragili. Si presenta il Principio dei Lavori Virtuali e se ne discutono le sue maggiori applicazioni. Infine si affronta lo studio della geometria delle aree che permette di calcolare quelle proprietà geometrico-inerziali della sezione di un solido che ne caratterizzano la risposta quando è sottoposto ad azioni sollecitanti.

Obiettivi formativi (espressi come risultati di apprendimento attesi)
Gli obiettivi che lo studente avrà raggiunto al termine di questo corso saranno l’aver acquisito le seguenti conoscenze:
  • comprendere la statica di strutture semplici;
  • illustrare e analizzare lo stato di tensione e deformazione agente in una trave soggetta ad uno stato di sforzo generico;
  • comprendere ed utilizzare la geometria delle aree applicata a figure piane semplici e composte;
  • conoscere lo stato di tensione piano ed i principali criteri di resistenza per i materiali;
  • il teorema dei lavori virtuali applicato ai corpi rigidi.
Lo studente sarà in grado di applicare tali conoscenze cimentandosi in applicazioni pratiche per:
  • risolvere sistemi isostatici ad uno o due corpi, calcolandone le reazioni vincolari, le caratteristiche della sollecitazione ed i relativi diagrammi;
  • risolvere problemi per la determinazione dello stato tensionale agente in una trave soggetta ad un carico generico e calcolare/ descrivere il corrispondente stato di deformazione indotto;
  • calcolare posizione del baricentro, area, momenti del primo ordine e del secondo ordine di figure piane semplici e composte, individuare gli assi principali di inerzia e calcolare i momenti principali di inerzia di figure piane;
  • dal generico stati di tensione piano individuare le tensioni principali e i piani principali di tensione attraverso la circonferenza di Mohr; descrivere i criteri di resistenza per i materiali fragili e duttili;
  • enunciare ed applicare il teorema dei lavori virtuali e dei suoi corollari.
Prerequisiti

Obbligatori: nessuno.
Consigliati: Matematica I, Matematica II, Fisica generale, Meccanica razionale.

Contenuti dell'insegnamento

Richiami di statica
Equilibrio del corpo rigido trave e di un sistema di corpi rigidi Definizione di modello strutturale: per la struttura, per le azioni, per i vincoli per i materiali. La trave. I carichi agenti sulla trave. Equazioni cardinali della statica. Equilibrio del corpo rigido trave piano libero e vincolato. Caratterizzazione statica dei vincoli lisci bilaterali. Vincoli esterni. Esempi di determinazione delle reazioni vincolari per sistemi semplici costituiti da un solo corpo rigido: trave appoggiata e mensola. L’equilibrio di un sistema di corpi rigidi. Vincoli interni tra due corpi rigidi. Calcolo delle reazioni vincolari per sistemi di corpi rigidi vincolati. Esempi di calcolo di reazioni vincolari: l’arco a tre cerniere.
La trave come corpo rigido
Vincolo di continuità e distorsioni. Le caratteristiche della sollecitazione. I diagrammi delle caratteristiche della sollecitazione. Equazioni indefinite di equilibrio.
Elementi di Scienza delle Costruzioni
Definizione di tensione (normale e tangenziale). Tensioni in condizioni generali di carico: componenti di tensione. Esempi di calcolo di tensioni in semplici elementi meccanici.
Sforzo normale
Analisi della tensione e della deformazione. Diagramma sforzo-deformazione. Legge di Hooke. Effetto delle variazioni termiche. Carico pluriassiale, legge di Hooke generalizzata, dilatazione volumetrica e scorrimenti angolari. Principio di De Saint Venant. Esempi di calcolo in elementi meccanici.
Torsione
Analisi della tensione e della deformazione in elementi circolari. Torsione in elementi non circolari e in parete sottile. Esempi di calcolo in elementi meccanici.
Flessione
Analisi della tensione e della deformazione. Flessione retta. Flessione composta (sforzo normale eccentrico). Flessione deviata. Flessione deviata e sforzo normale. Esempi di calcolo in elementi meccanici.
Taglio
Determinazione di tensioni tangenziali in travi (non sottili e a spessore sottile). Centro di taglio. Esempi di calcolo in elementi meccanici.
Rappresentazione degli stati di tensione
Stato di tensione generico e stato di tensione piano. Trasformazione di tensioni piane. Tensioni principali e piani principali di tensione. Circonferenza di Mohr. Criteri di resistenza per materiali duttili e fragili.
Geometria delle aree
Definizione e calcolo di baricentro, area, momenti del primo ordine, momenti del secondo ordine. Definizione di assi e momenti principali di inerzia e relativo calcolo.
Teorema dei lavori virtuali ed i suoi corollari
Teoria ed applicazioni a sistemi di travi.

Attività didattiche
Didattica Erogativa
L'insegnamento prevede, per ciascun CFU, 5 ore di Didattica Erogativa, costituite da 2,5 videolezioni (tenendo conto delle necessità di riascolto da parte dello studente). Ciascuna videolezione esplicita i propri obiettivi e argomenti, ed è corredata da materiale testuale in pdf. Le videolezioni sono generalmente articolate in una prima parte teorica in cui si sviluppano le tematiche inerenti ciascun tema riportato nei Contenuti dell’Insegnamento a cui segue una parte pratica in cui si propongono diverse applicazioni numeriche ed esercizi svolti per supportare e preparare lo studente allo svolgimento delle prove finale che prevede due esercizi. La parte applicativa è di centrale importanza per lo studente per migliorare le sue capacità di analisi e sintesi verificando che abbia appreso i concetti teorici alla base e li sappia applicare a casi pratici.
Didattica Interattiva
L'insegnamento segue quanto previsto dalle Linee Guida di Ateneo sulla Didattica Interattiva e l'interazione didattica, e propone, per ciascun CFU, 1 ora di Didattica Interattiva dedicata alle seguenti attività: lettura area FAQ, partecipazione ad e-tivity strutturata costituita da attività finalizzate alla restituzione di un feedback formativo e interazioni sincrone dedicate a tale restituzione.
Sono a tal proposito svolte aule virtuali di due ore che consentono una interazione sincrona con lo studente. In particolare, il docente nelle aule virtuali può trattare temi d’esami tipo svolti discutendo criticamente i punti in cui generalmente gli studenti manifestano i punti deboli della loro preparazione. I contenuti delle aule virtuali sono aggiornati costantemente per poter intervenire su specifiche tematiche in cui si riscontrano lacune fornendo ulteriori spiegazioni ed esercizi pratici.
Modalità di verifica dell'apprendimento
L’esame si svolge in forma scritta. La prova ha una durata di 120 minuti e durante lo svolgimento della stessa è consentito esclusivamente l’uso di una calcolatrice non programmabile.
La prova è costituta generalmente da due esercizi sugli argomenti svolti durante il corso (uno sulla parte di Statica ed uno sugli su tutti gli argomenti presenti nel programma del corso Elementi di Scienza delle Costruzioni) ed una domanda orale in forma scritta a risposta aperta riguardante unooo degli argomenti presenti nei Contenuti dell’insegnamento.
Sono altresì previste prove di verifica e di autoverifica intermedie erogate in modalità distance learning dal docente che riguardano lo svolgimento di test di autoapprendimento. Sebbene tali prove non contribuiscano alla formulazione del giudizio finale e non siano obbligatorie ai fini del sostenimento della prova d’esame, la quale deve essere svolta in presenza dello studente davanti ad apposita Commissione ai sensi dell´art. 11 c.7 lett.e) del DM 270/2004, esse sono da considerarsi altamente consigliate e utili ai fini della preparazione e dello studio individuale.
Infatti, la prova finale e le prove di verifica e di autoverifica intermedie consentono nel loro insieme di accertare la capacità di conoscenza e comprensione, la capacità di applicare le competenze acquisite, la capacità di esposizione, la capacità di apprendere e di elaborare soluzioni in autonomia di giudizio.
L’esame può essere sostenuto a tutti gli appelli seguendo le modalità tipiche dell’Università.
Libri di testo

Oltre alle lezioni realizzate dal Docente ed ai materiali didattici pubblicati in piattaforma, è obbligatorio lo studio dei seguenti testi:

  • F.P. Beer, E.Russel Johnston Jr., J.T. DeWolf, D.F. Mazurek, Meccanica dei Solidi, Elementi di scienza delle costruzioni, Mc Graw Hill, Milano, 2010.
Ricevimento studenti

Previo appuntamento (m.basili@unimarconi.it).