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 stati organizzati in tre parti, rispettivamente dedicate al comportamento elastico, all’analisi strutturale, alla resistenza e alla stabilità delle strutture. L’analisi strutturale, per avvicinare gli studenti ai metodi di calcolo correnti, comprende altresì l’introduzione e l’utilizzo di un codice di calcolo automatico, di cui viene illustrato il principio di funzionamento. Inoltre, come importanti esempi di applicazione, sono presentati i metodi di dimensionamento e verifica delle costruzioni in conglomerato cementizio armato per i più comuni casi di sollecitazione.

Al termine del corso lo studente conoscerà le nozioni fondamentali sul comportamento meccanico delle strutture soggette a diverse azioni dal punto di vista fenomenologico e avrà acquisito familiarità con i più semplici modelli interpretativi impiegati per comprenderne la risposta e valutarne la sicurezza e l’usabilità. Le conoscenze e le capacità acquisite saranno applicate alla soluzione (manuale o tramite opportuno software) di problemi che traducono in forma quantitativa le valutazioni della sicurezza e della risposta strutturali.

Nel corso si fa ampio uso di concetti e metodi matematici. È richiesta la conoscenza dell’analisi matematica (concetti di funzione, derivata, integrale, equazione differenziale). 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.

Introduzione e richiami (3 ore):
Introduzione al corso, modalità di esame, strumenti didattici, principi generali delle verifiche di sicurezza;
Richiami di statica, caratteristiche della sollecitazione in tre dimensioni.
Comportamento elastico delle strutture e degli elementi strutturali (30 ore):
Cinematica della trave. Introduzione fenomenologica del legame costitutivo del concio di trave;
La linea elastica della trave inflessa, equazioni differenziali del II e del IV ordine, esempi e casi notevoli;
Calcolo degli spostamenti elastici nelle strutture;
Elementi di meccanica del continuo: stato di deformazione, stato di tensione, legame costitutivo elastico lineare;
nozioni di geometria delle aree;
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.
Metodi di analisi strutturale (18 ore):
Metodo delle forze e metodo degli spostamenti;
Esempi di calcolo di semplici strutture iperstatiche;
Metodo degli spostamenti applicato ai sistemi di travi;
Applicazione e utilizzo di codici di calcolo strutturale.
Resistenza e stabilità delle strutture (9 ore):
Criteri di resistenza. Cenni generali, criteri di Tresca e von Mises e loro particolarizzazione alle travi;
Instabilità dell’equilibrio.
Verifica della sicurezza secondo il metodo semiprobabilistico agli Stati Limite (6 ore).
Fondamenti di calcolo delle strutture in conglomerato cementizio armato (15 ore).


Introduction (3 hours):
Introduction to the course, exams, teaching tools; general principles of structural safety;
Elements of statics, internal beam reactions in three dimensions.
Elastic behaviour of structures and structural elements (30 hours):
Kinematics of the beam. Phenomenological introduction to the constitutive law of the beam element;
The elastic line of the beam, differential equations of the second and fourth order, examples, and remarkable cases;
Calculation of elastic displacements of structures;
Elements of continuum mechanics: state of strain, state of stress, linear elastic constitutive law;
geometric properties of plane figures;
The solid of de Saint-Venant: assumptions, cases of elementary and complex loading (normal force, bending moment, shear, torsion), examples of calculation of the stresses.
Methods of structural analysis (18 hours):
Force method and displacement method;
Examples of calculation of simple statically indeterminate structures;
Displacement method applied to beam systems;
Application and use of computer codes for structural analysis.
Strength and stability of structures (9 hours):
Strength criteria. General notes, Tresca and von Mises criteria and their particularization to the beams;
Instability of equilibrium.
Verification of safety according to the semi-probabilistic limit state method (6 hours).
Fundamentals of calculation of structures made of reinforced concrete (15 hours).

Descrizioni delle attività didattiche diverse dalle lezioni in aula (ad esempio esercitazioni sperimentali o numeriche, simulazioni, progetti, relazioni, lavori di gruppo, visite esterne, ecc.). Consistenza e organizzazione delle stesse.

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
E. Cosenza, G. Manfredi, M. Pecce, Strutture in Cemento Armato, Hoepli, 2013, ISBN: 978-88-203-3929-6

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

Test a risposta multipla da svolgersi presso il Laib seguito da un colloquio (orale facoltativo riservato a chi abbia conseguito un voto del test almeno pari a 25/30