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PORTALE DELLA DIDATTICA

Fundamentals of structural analysis

01QXMPM

A.A. 2018/19

Course Language

Italian

Course degree

1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Architecture - Torino

Course structure
Teaching Hours
Lezioni 60
Teachers
Teacher Status SSD h.Les h.Ex h.Lab h.Tut Years teaching
Barpi Fabrizio - Corso 3 Professore Associato ICAR/08 60 0 0 0 4
Borri Brunetto Mauro - Corso 2 Professore Associato ICAR/08 60 0 0 0 4
Invernizzi Stefano - Corso 1 Professore Associato ICAR/08 60 0 0 0 4
Barpi Fabrizio
Strutture III - Corso 3
Professore Associato ICAR/08 60 0 0 0 4
Borri Brunetto Mauro
Strutture III - Corso 2
Professore Associato ICAR/08 60 0 0 0 4
Invernizzi Stefano
Strutture III - Corso 1
Professore Associato ICAR/08 60 0 0 0 4
Teaching assistant
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Context
SSD CFU Activities Area context
ICAR/08 6 B - Caratterizzanti Analisi e progettazione strutturale per l'architettura
2018/19
Il corso si propone di fornire allo studente le nozioni e gli strumenti per interpretare e comprendere il comportamento meccanico delle strutture, allo scopo di valutarne la sicurezza. I contenuti sono organizzati in tre parti, rispettivamente dedicate al comportamento meccanico dell’elemento strutturale, ai metodi di analisi delle strutture per il calcolo delle sollecitazioni e degli spostamenti, e ai fondamenti della meccanica dei solidi. L’analisi strutturale è affrontata mediante l’uso di un codice di calcolo professionale di cui vengono illustrati i principi di funzionamento e di applicazione.
The course aims to provide the students with the necessary notions and tools to understand and interpret the mechanical behavior of structures in relation to the assessment of their safety. The subject contents are presented in three sections, respectively devoted to: mechanical behavior of structural elements, methods of structural analysis for stress and displacement calculation, fundamentals of solid mechanics. Structural analysis is carried out by means of professional software, which is described both from the theoretical and the practical point of view.
Al termine del corso lo studente conoscerà le nozioni fondamentali sul comportamento meccanico delle strutture e dei materiali in termini di resistenza e deformabilità, nonché i concetti di base della sicurezza strutturale. Lo studente sarà in grado di comprendere i modelli interpretativi più semplici per la determinazione della risposta strutturale, individuando i parametri geometrici e meccanici da utilizzare, in funzione delle azioni previste. Inoltre, lo studente potrà comprendere e valutare criticamente i risultati dei calcoli eseguiti, anche ottenuti tramite il calcolatore. Lo studente avrà la capacità di schematizzare e risolvere una struttura intelaiata impiegando un codice di calcolo professionale e di provvedere i risultati in termini di sollecitazioni e spostamenti dei punti della struttura. Inoltre, saprà eseguire le verifiche di sicurezza delle sezioni e di stabilità delle membrature.
By the end of the course the students will learn the fundamental notions about the mechanical behavior of structures and materials, in terms of strength and deformability, the basic concepts of structural safety. The students will understand the simplest models of evaluation of the structural response, being able to select the relevant geometrical and mechanical parameters, as a function of the considered actions. In addition, the students will be able to understand and assess properly the results obtained from the calculations, included those obtained with the computer. The students will be able to schematize and solve a framed structure with professional software, and to provide the results in terms of internal forces and displacements of the structure. Finally, the students will be capable of assessing the strength of sections and the stability of structural elements.
Nel corso si fa ampio uso di concetti e metodi matematici. È richiesta la conoscenza dei concetti di algebra lineare, calcolo differenziale e calcolo integrale. È inoltre indispensabile la familiarità con il concetto di equilibrio dei sistemi di forze e la capacità di calcolare le reazioni vincolari e di tracciare i diagrammi delle caratteristiche della sollecitazione nelle travature piane isostatiche.
Wide usage of mathematical methods and concepts is made all along the course. Knowledge of linear algebra, differential and integral calculus is required. It is assumed that the student is acquainted with the concepts of force system equilibrium, is able to calculate the external reaction forces and to draw the diagrams of internal reactions of statically determinate planar structures.
0. Introduzione e richiami (3 ore): 0.1 introduzione al corso, modalità di esame, strumenti didattici; 0.2 introduzione all’utilizzo di codici di calcolo strutturale. 1. Comportamento degli elementi strutturali (18 ore): 1.1 cinematica della trave, introduzione fenomenologica del legame costitutivo del concio di trave, proprietà geometriche della sezione; 1.2 linea elastica della trave inflessa, esempi e casi notevoli; 1.3 crisi per instabilità dell’equilibrio elastico; 1.4 crisi per raggiungimento del limite di resistenza nelle sezioni. 2. Metodi di analisi strutturale (18 ore): 2.1 metodo delle forze e metodo degli spostamenti; 2.2 esempi di calcolo di semplici strutture iperstatiche; 2.3 calcolo automatico dei sistemi di travi; 2.4 applicazione e utilizzo di codici di calcolo strutturale. 3. Elementi di meccanica del continuo (21 ore): 3.1 stato di deformazione, stato di tensione, legame costitutivo elastico lineare; 3.2 principi di sicurezza strutturale secondo il metodo semiprobabilistico agli Stati Limite; 3.3 il solido di de Saint-Venant: ipotesi di base, casi semplici e composti di sollecitazione (sforzo normale, flessione e pressoflessione retta e deviata, taglio, torsione), esempi di calcolo delle tensioni.
0. Introduction (3 hours): 0.1 introduction to the course, exams, teaching tools; 0.2 introduction to the structural analysis codes. 1. Behavior of structural elements (18 hours): 1.1 kinematics of the beam, phenomenological introduction to the constitutive law of the beam element, geometric properties of sections; 1.2 the elastic line of the beam, examples and remarkable cases; 1.3 Failure due to instability of the elastic equilibrium; 1.4 Failure due to limit capacity of cross sections. 2. Methods of structural analysis (18 hours): 2.1 force method and displacement method; 2.2 examples of calculation of simple statically indeterminate structures; 2.3 displacement method applied to beam systems; 2.4 application and use of computer codes for structural analysis. 3. Elements of continuum mechanics (21 hours): 3.1 state of strain, state of stress, linear elastic constitutive law; 3.2 principles of structural safety; 3.3 the Saint-Venant solid: assumptions, cases of elementary and complex loading (normal force, bending moment, shear, torsion), examples of calculation of the stresses.
Il corso si svolge mediante lezioni frontali nelle quali vengono presentati tutti gli argomenti in programma e alle quali è raccomandata un’assidua frequenza. Il corso prevede l’utilizzo di un server web 2.0 per il miglioramento dello studio a casa, sul quale sono disponibili: applicazioni interattive e test periodici di autovalutazione, un social forum per l’interazione tra gli studenti e con i coadiutori ed i docenti, ed attività collaborative tipo wiki.
The course is delivered with lectures (in Italian), in order to present all the topics of the subject. Attendance to all lectures is strongly recommended. The course will take advantage of a dedicated web 2.0 server for the improvement of the study at home. The server will provide interactive applications, periodic tests for self-assessment, a social forum for the interaction among students, professors or assistants, and a framework for wiki collaborative activities.
Il materiale proiettato a lezione è disponibile sul portale della didattica. Testi di riferimento: A. Carpinteri, Scienza delle costruzioni, Vol. 1, 2a ed., Pitagora Editrice, Bologna, 1995, ISBN 88-371-0529-0 A. Carpinteri, Scienza delle costruzioni, Vol. 2, 2a ed., Pitagora Editrice, Bologna, 1993, ISBN 88-371-0560-6 Testi complementari: F.P. Beer, E.R. Johnston, J.T. DeWolf, Meccanica dei solidi – Elementi di scienza delle costruzioni, 2a ed., McGraw-Hill, Milano, 2002, ISBN 88-386-6045-X M. Salvadori, R. Heller, Le strutture in architettura, 2a ed., Etas, Milano, 1991, ISBN 8845305023 Testi di esercizi: M. Bertero, S. Grasso, Complementi ed esercizi di scienza delle costruzioni, Levrotto & Bella, Torino, 1984, ISBN 8882180484 E. Viola, Esercitazioni di scienza delle costruzioni, Pitagora Editrice, Bologna, 1985-1994
Slides and handouts will be available on the course webpage. Bibliography: (In English) A. Carpinteri, Structural Mechanics Fundamentals, CRC Press, 2013, ISBN 9780415580328 (In Italian) Principal textbooks: A. Carpinteri, Scienza delle costruzioni, Vol. 1, 2a ed., Pitagora Editrice, Bologna, 1995, ISBN 88-371-0529-0 A. Carpinteri, Scienza delle costruzioni, Vol. 2, 2a ed., Pitagora Editrice, Bologna, 1993, ISBN 88-371-0560-6 Others: F.P. Beer, E.R. Johnston, J.T. DeWolf, Meccanica dei solidi – Elementi di scienza delle costruzioni, 2a ed., McGraw-Hill, Milano, 2002, ISBN 88-386-6045-X M. Salvadori, R. Heller, Le strutture in architettura, 2a ed., Etas, Milano, 1991, ISBN 8845305023 Exercises: M. Bertero, S. Grasso, Complementi ed esercizi di scienza delle costruzioni, Levrotto & Bella, Torino, 1984, ISBN 8882180484 E. Viola, Esercitazioni di scienza delle costruzioni, Pitagora Editrice, Bologna, 1985-1994
Modalità di esame: test informatizzato in laboratorio; prova orale facoltativa;
Test composto da 30 domande a risposta chiusa, della durata di un’ora, da svolgersi presso il Laib, con accertamento delle conoscenze, della comprensione degli argomenti, e delle abilità sopra descritte. Il punteggio conseguito corrisponde al voto finale dell’esame. Coloro i quali abbiano conseguito un voto del test almeno pari a 25/30 possono sostenere un colloquio, su un argomento concordato con il docente, per incrementare il voto fino a un massimo di 5 punti.
Exam: computer lab-based test; optional oral exam;
Multiple choice quiz (in Italian) carried out at Laib (Computer laboratories) for the assessment of acquired knowledge, comprehension, and skills. The test is composed of 30 questions and must be carried out in 1 hour. The test score corresponds to the exam score. Optional additional oral exam is reserved to students with a quiz score of 25/30 at least. The topic of the oral exam is agreed upon with the professor. The final exam score can not be increased more than 5 points.


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