STATICA
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- ENRICO MILANI
- Crediti formativi
- 9
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- ICAR/08
Obiettivi formativi
- Il corso rappresenta il primo insegnamento di Analisi e Progettazione Strutturale affrontato dallo studente. Obiettivi principali sono:
- Iniziare lo studente a concepire il progetto di architettura anche nelle sue componenti e problematiche strutturali, ovvero come sintesi finale di un processo elaborativo in cui il momento della concezione strutturale concorre a definire la qualità del prodotto, assieme all'intuizione formale, all'organizzazione funzionale e alle scelte tecnologiche.
- Fornire allo studente le prime nozioni di Meccanica Strutturale utili per risolvere semplici problemi strutturali e base di partenza per affrontare lo studio di problemi strutturali più complessi negli anni successivi .
Conoscenze:
Caratteristiche e modellazione delle azioni sulle costruzioni derivanti dai carichi permanenti e da quelli accidentali.
Modalità di connessione tra i vari elementi strutturali e tra la struttura e il terreno.
Conoscenze di base relative all’elemento strutturale trave
Il concetto di equilibrio per la determinazione delle azioni del terreno sulla struttura e delle azioni interne a una struttura.
Fondamenti del concetto di tensione per la verifica di semplici elementi trave.
Abilità:
La principale abilità (ossia capacità di applicare le conoscenze) che lo studente dovrà sviluppare riguarderà lo studio e la verifica del comportamento statico di semplici travi continue, travature e telai strutturali, dimostrando capacità nell’usare strumenti operativi di calcolo e verifica. In particolare, lo studente sarà messo in grado di:
Riconoscere un modello strutturale come insieme di travi vincolate e caricate.
Determinare risultante e momento risultante dei carichi applicati.
Determinare le azioni esercitate dai vincoli sulle travi e tra le travi in corrispondenza dei vincoli interni.
Misurare le tensioni normali interne che nascono nelle travi per effetto dei carichi.
Dimensionare e verificare semplici elementi trave. Prerequisiti
- Possono sostenere l'esame solo coloro che hanno superato l’esame di Matematica I.
È necessario inoltre aver acquisito:
Conoscenze delle unità di misura più comuni e loro trasformazione.
Concetti elementari di aritmetica e geometria.
Conoscenze sulle equazioni di primo grado, sui sistemi di equazioni di primo grado e sulla teoria dei vettori.
Concetti elementari di analisi matematica e di calcolo matriciale.
Conoscenze dei concetti fondamentali di fisica, in particolare quelli relativi alla meccanica. Contenuti del corso
- Parte I. Elementi di Vettori e di Cinematica applicati alle travi.
Teoria dei Vettori applicati. Momento di forze rispetto a un polo. Equivalenza fra sistemi di forze. Poligono dei vettori. Applicazioni nella verifica dell’equilibrio alla rotazione di corpi rigidi quali pannelli murari e muri di sostegno.
Cinematica dei piccoli spostamenti. Cinematica del punto. Cinematica del corpo rigido libero; atto di moto traslatorio e atto di moto rotatorio; relazione fondamentale della cinematica; Caratteristiche cinematiche dei vincoli. Definizione di trave. Sistemi articolati piani: caratteristiche cinematiche dei vincoli interni. Problema cinematico; labilità, isostaticità e iperstaticità.
Tipologie strutturali. Realizzazione tecnologica di vincoli strutturali e loro modellazione. Corrispondenza fra struttura e modello strutturale. Azioni esterne. Caratteristiche statiche di vincoli esterni e interni. Equazioni cardinali della Statica nel piano e nello spazio. Analisi statica della trave piana vincolata e di un sistema piano di travi comunque caricate.
Parte II. Reazioni vincolari e Caratteristiche della sollecitazione.
Determinazione delle reazioni vincolari attraverso scrittura diretta delle equazioni di equilibrio e attraverso risoluzione sintentica di sotto-strutture semplificate. Principio di sovrapposizione degli effetti. Caratteristiche della sollecitazione: definizione nel piano e nello spazio, calcolo in una sezione di un sistema piano di travi. Equazioni indefinite di equilibrio per la traver rettilinea. Tracciamento diagrammi delle caratteristiche della sollecitazione su sistemi piani di travi. Cenni sull’analisi statica di strutture pluriconnesse isostatiche. Cenni sulla curva delle pressioni. Travature reticolari (metodo dei nodi e di Ritter). Simmetria ed emisimmetria strutturale.
Parte III. Cenni su tensione e deformazione.
Fondamenti di analisi della tensione e della deformazione. Comportamento meccanico di acciaio, calcestruzzo, legno e definizione delle grandezze meccaniche più comuni (modulo di Young, tensione ultima, duttilità, ecc.). Diagrammi tensionali in presenza di flessione semplice, sforzo normale centrato ed eccentrico. Verifiche di resistenza alle tensioni ammissibili. Cenni sulle verifiche di resistenza allo stato limite ultimo e di esercizio per sezioni in acciaio. Cenni sulla verifica di resistenza a sforzo normale eccentrico di sezione con materiale non resistente a trazione.
Parte IV. Geometria delle aree.
Momento statico e baricentro. Momenti di inerzia del secondo ordine. Giratori di inerzia. Leggi di variazione dei momenti di inerzia. Calcolo delle direzioni centrali e dei momenti centrali di inerzia di sezioni simmetriche e non.
Nocciolo centrale d'inerzia. Applicazioni a figure piane corrispondenti a sezioni trasversali di travi di uso frequente. Asse neutro di sezioni rettangolari non resistenti a trazione soggette a pressoflessione. Metodi didattici
- Organizzazione: Il Corso e' strutturato su lezioni teoriche ed esercitazioni in aula ed è supportato dal tutorato come attività didattica integrativa. Ogni Parte del programma si conclude con una o due esercitazioni.
- Lezioni teoriche: Durante le lezioni teoriche si spiegano gli argomenti previsti nel programma presentando gli aspetti salienti principalmente alla lavagna, con continui richiami alla realtà dei fenomeni e all’osservazione di reali comportamenti materiali e strutturali, e con l’ausilio di power point, fotografie ed esempi visibili in rete. Gli studenti possono interrompere la lezione per chiedere chiarimenti o integrazioni o per formulare domande.
- Esercitazioni in aula: Le esercitazioni consistono sia in esercizi svolti dal Docente alla lavagna per meglio comprendere la teoria sviluppata durante la lezione teorica, sia in applicazioni strutturali semplici che gli studenti svolgono su propri fogli, quanto più autonomamente possibile ma in gruppo, con l’aiuto del Docente.
- Attività didattica integrativa (tutorato): il tutorato è svolto da studenti (del quarto o quinto anno o studenti di dottorato) che, scelti previo concorso e colloquio orale, svolgono applicazioni (concordate con il Docente) alla lavagna al di fuori delle ore di didattica frontale.
Il Docente inoltre si rende disponibile a ricevere gli studenti nel proprio studiolo al di fuori dell’orario di lezione nell'ora successiva all'ultima lezione settimanale, previo appuntamento Modalità di verifica dell'apprendimento
- La verifica dell’apprendimento è effettuata con una prova d’esame da sostenere negli appelli previsti.
La prova d’esame consiste in:
Una prova scritta riguardante la risoluzione di quattro esercizi basati principalmente su:
determinazione reazioni vincolari e tracciamento diagrammi delle caratteristiche della sollecitazione di semplici sistemi di travi;
equilibrio di corpi rigidi;
riconoscimento iperstaticità di sistemi di travi;
semplici verifiche di resistenza delle sezioni di travi più usuali.
Una prova orale riguardante i contenuti teorici del Corso, ossia i Principi, Teoremi, Metodi e Procedimenti che sottendono la parte applicativa. Tale prova viene fatta svolgere dopo aver corretto tutti gli scritti ed aver comunicato il risultato a tutti gli studenti iscritti alla prova.
Ogni esercizio della prova scritta contiene più domande. A ogni domanda è assegnato un punteggio. Il punteggio finale della prova è ottenuto sommando i punteggi delle risposte esatte. La prova si intende superata se si è ottenuto un punteggio minimo di 50% e se la risposta ad alcune domande (preventivamente comunicate allo studente) è corretta. Lo studente potrà accedere alla prova orale solo se ha superato con esito positivo la prova scritta. La prova orale consiste in due domande. Essa si considera superata se la risposta è corretta in almeno una delle due. Ogni studente può prendere visione della propria prova scritta e discutere con il docente gli errori commessi. Testi di riferimento
- TESTI DI RIFERIMENTO (in ordine alfabetico):
1) D'Acunto B., Massarotti P., Elementi di Statica, De Frede.
2) Dispense del docente disponibili in rete (http://docente.unife.it/vincenzo.mallardo/dispensestatica).
3) Gambarotta L., Nunziante L., Trallli A., Scienza delle Costruzioni, Mc Graw Hill Italia.
