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Instabilità statica e dinamica delle strutture

01NZJMX

A.A. 2021/22

2019/20

Instabilità statica e dinamica delle strutture

Il Corso ha lo scopo di presentare le nozioni fondamentali sulla instabilità statica e dinamica delle strutture di grande altezza e di grande luce, per integrare la preparazione strutturale già conseguita con temi di notevole importanza e attualità, che non trovano adeguato approfondimento nei corsi precedenti. Inizialmente vengono introdotti i concetti più importanti dell’instabilità dell’equilibrio elastico nelle travi, nei sistemi di travi, nei gusci e lastre. Vengono poi presentati gli aspetti storici salienti, successivi alla Rivoluzione Industriale, che riguardano le strutture di grande luce (ponti e coperture) o di grande altezza (grattacieli). Si affrontano quindi i problemi della analisi statica e dinamica degli edifici di grande altezza dotati di nuclei irrigidenti sottili chiusi o aperti, nonché quelli dell’analisi statica e dinamica dei ponti di grande luce, con particolare riferimento ai fenomeni di flutter, galloping, buffeting.

Instabilità statica e dinamica delle strutture

Il Corso ha lo scopo di presentare le nozioni fondamentali sulla instabilità statica e dinamica delle strutture di grande altezza e di grande luce, per integrare la preparazione strutturale già conseguita con temi di notevole importanza e attualità, che non trovano adeguato approfondimento nei corsi precedenti. Inizialmente vengono introdotti i concetti più importanti dell’instabilità dell’equilibrio elastico nelle travi, nei sistemi di travi, nei gusci e lastre. Vengono poi presentati gli aspetti storici salienti, successivi alla Rivoluzione Industriale, che riguardano le strutture di grande luce (ponti e coperture) o di grande altezza (grattacieli). Si affrontano quindi i problemi della analisi statica e dinamica degli edifici di grande altezza dotati di nuclei irrigidenti sottili chiusi o aperti, nonché quelli dell’analisi statica e dinamica dei ponti di grande luce, con particolare riferimento ai fenomeni di flutter, galloping, buffeting.

Instabilità statica e dinamica delle strutture

Il Corso si prefigge lo scopo di fornire tutti gli elementi necessari a considerare i fenomeni di instabilità strutturale, sia in regime statico che dinamico, di strutture snelle, sottili o ribassate. In particolare si affrontano i problemi più specifici delle strutture di grande luce (coperture e ponti) e di grande altezza.

Instabilità statica e dinamica delle strutture

Il Corso si prefigge lo scopo di fornire tutti gli elementi necessari a considerare i fenomeni di instabilità strutturale, sia in regime statico che dinamico, di strutture snelle, sottili o ribassate. In particolare si affrontano i problemi più specifici delle strutture di grande luce (coperture e ponti) e di grande altezza.

Instabilità statica e dinamica delle strutture

Nozioni fondamentali di Scienza delle Costruzioni I e II, e in particolare la matrice di rigidezza nel caso dei telai piani, le lastre inflesse, etc.

Instabilità statica e dinamica delle strutture

Nozioni fondamentali di Scienza delle Costruzioni I e II, e in particolare la matrice di rigidezza nel caso dei telai piani, le lastre inflesse, etc.

Instabilità statica e dinamica delle strutture

Il corso si suddivide in tre macro-argomenti: (1) INSTABILITÀ DELLE STRUTTURE (18 h). Sistemi discreti; travi rettilinee ad elasticità diffusa; sistemi di travi; anelli e gusci soggetti a pressione esterna; archi e gusci ribassati soggetti alla forza peso; instabilità flesso-torsionale; lastre soggette a compressione. (2) INSTABILITÀ STATICA E DINAMICA DELLE TRUTTURE DI GRANDE LUCE (24 h). Classificazione dei ponti in base allo schema statico; ponti in muratura; ponti ad arco; ponti sospesi; ponti strallati; approcci progettuali e costruttivi con particolare riferimento ai problemi di instabilità statica, fenomeni dinamici nei ponti sospesi: flutter, galloping, buffeting; interazione tra risonanza e instabilità dell’equilibrio elastico nei sistemi meccanici discreti e continui; coperture reticolari spaziali. (3) INSTABILITÀ STATICA E DINAMICA DELLE STRUTTURE DI GRANDE ALTEZZA (21 h). Dinamica degli edifici alti: controventamenti e tamponamenti; ripartizione delle azioni statiche equivalenti orizzontali; algoritmo generale; il caso dei nuclei irrigidenti a sezione sottile aperta; ingobbamento e bimomento; interazione tra nuclei irrigidenti a sezione sottile chiusa e aperta.

Instabilità statica e dinamica delle strutture

Il corso si suddivide in tre macro-argomenti: (1) INSTABILITÀ DELLE STRUTTURE (18 h). Sistemi discreti; travi rettilinee ad elasticità diffusa; sistemi di travi; anelli e gusci soggetti a pressione esterna; archi e gusci ribassati soggetti alla forza peso; instabilità flesso-torsionale; lastre soggette a compressione. (2) INSTABILITÀ STATICA E DINAMICA DELLE TRUTTURE DI GRANDE LUCE (24 h). Classificazione dei ponti in base allo schema statico; ponti in muratura; ponti ad arco; ponti sospesi; ponti strallati; approcci progettuali e costruttivi con particolare riferimento ai problemi di instabilità statica, fenomeni dinamici nei ponti sospesi: flutter, galloping, buffeting; interazione tra risonanza e instabilità dell’equilibrio elastico nei sistemi meccanici discreti e continui; coperture reticolari spaziali. (3) INSTABILITÀ STATICA E DINAMICA DELLE STRUTTURE DI GRANDE ALTEZZA (21 h). Dinamica degli edifici alti: controventamenti e tamponamenti; ripartizione delle azioni statiche equivalenti orizzontali; algoritmo generale; il caso dei nuclei irrigidenti a sezione sottile aperta; ingobbamento e bimomento; interazione tra nuclei irrigidenti a sezione sottile chiusa e aperta.

Instabilità statica e dinamica delle strutture

Instabilità statica e dinamica delle strutture

Instabilità statica e dinamica delle strutture

Alcune esercitazioni, da svolgere al LAIB, verteranno sulla risoluzione numerica di strutture attraverso l’uso di codici di calcolo agli Elementi Finiti. Ulteriori esercitazioni, sempre da svolgere al LAIB, riguarderanno l’uso di un algoritmo specifico, implementato con il programma MATLAB, per il calcolo degli edifici di grande altezza. Le altre lezioni, esercitazioni ed approfondimenti su argomenti specifici saranno svolti in aula. Questi contributi riguarderanno: (1) Calcolo di un telaio piano a due campate diseguali e dodici piani; calcolo di una lastra soggetta a compressione; calcolo di un guscio e fenomeno dello snap-through (LAIB). (2) Metodi numerici per la risoluzione di problemi non-lineari; le coperture di grande luce: esempi di calcolo non-lineare. (3) Sistemi di controventamento negli edifici alti con struttura portante in acciaio ed in calcestruzzo; ripartizione delle azioni orizzontali fra telai e mensole di irrigidimento negli edifici alti; mensole di controventamento con una o più file di aperture; pareti di controventamento solidali a telai ad esse ortogonali; sistemi a telaio tubolare (framed tube, tube in tube): metodi approssimati di calcolo. (4) Ripartizione delle azioni orizzontali negli elementi strutturali degli edifici alti: esempi di calcolo numerico (LAIB).

Instabilità statica e dinamica delle strutture

Alcune esercitazioni, da svolgere al LAIB, verteranno sulla risoluzione numerica di strutture attraverso l’uso di codici di calcolo agli Elementi Finiti. Ulteriori esercitazioni, sempre da svolgere al LAIB, riguarderanno l’uso di un algoritmo specifico, implementato con il programma MATLAB, per il calcolo degli edifici di grande altezza. Le altre lezioni, esercitazioni ed approfondimenti su argomenti specifici saranno svolti in aula. Questi contributi riguarderanno: (1) Calcolo di un telaio piano a due campate diseguali e dodici piani; calcolo di una lastra soggetta a compressione; calcolo di un guscio e fenomeno dello snap-through (LAIB). (2) Metodi numerici per la risoluzione di problemi non-lineari; le coperture di grande luce: esempi di calcolo non-lineare. (3) Sistemi di controventamento negli edifici alti con struttura portante in acciaio ed in calcestruzzo; ripartizione delle azioni orizzontali fra telai e mensole di irrigidimento negli edifici alti; mensole di controventamento con una o più file di aperture; pareti di controventamento solidali a telai ad esse ortogonali; sistemi a telaio tubolare (framed tube, tube in tube): metodi approssimati di calcolo. (4) Ripartizione delle azioni orizzontali negli elementi strutturali degli edifici alti: esempi di calcolo numerico (LAIB).

Instabilità statica e dinamica delle strutture

Gli appunti del Corso sono messi a disposizione degli studenti sul portale della didattica. Gli altri testi di riferimento sono i seguenti: - A. Carpinteri, "Scienza delle Costruzioni", Volumi 1 e 2, Pitagora Ed., Bologna, 1992. - A. Carpinteri, "Structural Mechanics: A Unified Approach", Chapman & Hall, London, 1997. - A. Carpinteri, "Calcolo Automatico delle Strutture", Pitagora Ed., Bologna, 1997. - A. Carpinteri, "Analisi Non-lineare delle Strutture", Pitagora Ed., Bologna, 1997. - A. Carpinteri, "Dinamica delle Strutture", Pitagora Ed., Bologna, 1998. - D.P. Billington, "The Tower and the Bridge: the New Art of Structural Engineering", Princeton University Press, Princeton, 1985.

Instabilità statica e dinamica delle strutture

Gli appunti del Corso sono messi a disposizione degli studenti sul portale della didattica. Gli altri testi di riferimento sono i seguenti: - A. Carpinteri, "Scienza delle Costruzioni", Volumi 1 e 2, Pitagora Ed., Bologna, 1992. - A. Carpinteri, "Structural Mechanics: A Unified Approach", Chapman & Hall, London, 1997. - A. Carpinteri, "Calcolo Automatico delle Strutture", Pitagora Ed., Bologna, 1997. - A. Carpinteri, "Analisi Non-lineare delle Strutture", Pitagora Ed., Bologna, 1997. - A. Carpinteri, "Dinamica delle Strutture", Pitagora Ed., Bologna, 1998. - D.P. Billington, "The Tower and the Bridge: the New Art of Structural Engineering", Princeton University Press, Princeton, 1985.

Instabilità statica e dinamica delle strutture

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

Instabilità statica e dinamica delle strutture

L'esame prevede un colloquio orale. Vengono poste due domande: la prima a carattere generale (Parte 1) e la seconda sulle strutture di grande luce (Parte 2) o grande altezza (Parte 3).

Instabilità statica e dinamica delle strutture

Exam: Compulsory oral exam;

Instabilità statica e dinamica delle strutture

L'esame prevede un colloquio orale. Vengono poste due domande: la prima a carattere generale (Parte 1) e la seconda sulle strutture di grande luce (Parte 2) o grande altezza (Parte 3).



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