Caricamento in corso...
Teoria delle strutture
02CUGNB
A.A. 2020/21
Lingua dell'insegnamento
Italiano
Corsi di studio
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Edile - Torino
Organizzazione dell'insegnamento
| Didattica | Ore |
|---|---|
| Lezioni | 40 |
| Esercitazioni in aula | 20 |
| Tutoraggio | 18 |
Docenti
| Docente | Qualifica | Settore | h.Lez | h.Es | h.Lab | h.Tut | Anni incarico |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Antonaci Paola | Professore Associato | CEAR-06/A | 20 | 10 | 0 | 0 | 1 |
Collaboratori
Didattica
| SSD | CFU | Attivita' formative | Ambiti disciplinari | ICAR/08 | 6 | B - Caratterizzanti | Edilizia e ambiente |
|---|
2020/21
L’obiettivo dell’insegnamento è sviluppare negli studenti di Ingegneria Edile le conoscenze e le abilità per analizzare e progettare le strutture portanti per forma, quali archi, lastre piane, membrane gusci a curvatura semplice doppia. Inoltre, l’insegnamento si propone di fornire agli studenti i concetti base di teoria della plasticità e meccanica della frattura, necessari a progettare le strutture con i moderni codici focalizzandosi sugli obiettivi e sull’analisi critica prima ancora che sull’applicazione delle prescrizioni normative. A completamento di tale obiettivo didattico, l’insegnamento copre anche le nozioni di base per la caratterizzazione sperimentale delle strutture, in modo da fornire ana visione a 360 gradi sulle problematiche dell’analisi del comportamento strutturale. Lo svolgimento di esercitazioni di laboratorio su semplici modelli strutturali consente agli studenti di ottenere esperienza diretta delle peculiarità e problematiche della caratterizzazione sperimentale.
The main objective of this course is to develop, in the Building Engineering student, the knowledge and ability to analyze and design structures basing their load carrying capacity on their shape, such as arcs, plates, membranes, shells with single and double curvatures. Furthermore, the course intends to provide the student with the basic concepts of theory of plasticity and fracture mechanics, which are necessary to design a structure by using modern codes, having focuses on objectives rather than on prescriptions. To complete the educational purpose, the course also covers the basics of experimental testing and characterization of structures, in such a way to offer a 360-degree vision on the analysis of the structural behavior. Laboratory classes are organized to allow direct experience of testing and characterization issues, by using simple structural models.
Grazie alla frequenza e all’apprendimento dei contenuti dell’insegnamento, gli student acquistano la capacità di discutere in modo razionale e quantitative I punti di forza e di debolezza delle soluzioni strutturali proposte, nonché dei fattori che sono alla base delle possibili discrepanze tra il comportamento teorico atteso e i risultati sperimentali. Tra i risultati attesi dall’insegnamento figurano anche la capacità di interpretare correttamente i messaggi di errore forniti dai codici di calcolo per l’analisi del comportamento strutturale, la capacità di modificare conseguentemente e la valutazione critica dei risultati finali.
The student should learn how to discuss, in a rational and quantitative way, the points of strength and the points of weakness of the structural solutions presented, and the factors that may cause a discrepancy between the expected theoretical behavior and the experimental performance of a structure. Moreover, the numerical codes that assist the student during the structural analysis report some warning or error messages. The right interpretation of the above-mentioned messages, the following modifications to the model and the critical evaluation of the final results complete the learning outcomes expected from the course.
La capacità di analizzare lo stato di tensione e deformazione nei solidi tridimensionali e nel solido di Saint Venant, così come acquisita dagli studenti nel precedente corso di Scienza delle Costruzioni, costituisce un prerequisito per frequentare al meglio l’insegnamento, unitamente alla conoscenza dei concetti di base sulla stabilità dell’equilibrio elastico. È inoltre raccomandata la conoscenza di elementi di calcolo degli integrali multidimensionali, derivate parziali, sistemi lineari di equazioni, equazioni differenziali, punti di massimo e minimo vincolati.
From the previous course of Structural Mechanics, the student should know how to analyze the strain and stress field in a 3D continuum and in the Saint Venant solid. The student should also know the basic concepts of stability of the elastic equilibrium. Basic knowledge about computation of multidimensional integrals, partial derivatives, linear systems of equations, differential equations, constrained maximum and minimum points is also recommendable.
CALCOLO AUTOMATICO DI SISTEMI DI TRAVI (10h): matrice di rigidezza di una trave nel piano; trasformazione, espansione e costruzione di tale matrice; condizioni di vincolo; nozioni sintetiche su strutture reticolari, grigliati e telai tridimensionali.
STRUTTURE PIANE CONTINUE (10h): equazioni statiche e cinematiche del regime membranale e flessionale; equazioni di equilibrio nel caso di lastre sottili in cui il contributo del taglio sia trascurabile (Kirchhoff); equazione di Sophie Germain.
METODI NUMERICI ALLA RITZ-GALERKIN (5h): metodo degli spostamenti applicato secondo le ipotesi cinematiche precedentemente illustrate per le membrane e le lastre piane.
TEORIA DELLA PLASTICITÀ (5h): comportamento elastoplastico in flessione di una sezione rettangolare; tensioni residue allo scarico; estensione della zona plastica; transizione da plasticità a frattura e relativa analisi dimensionale.
PROVE DI CARATTERIZZAZIONE SPERIMENTALE DI MODELLI STRUTTURALI SEMPLICI (30h): introduzione generale ed esercitazioni di laboratorio su modelli fisici di trave, telaio e arco in diverse condizioni di vincolo; prove non distruttive mediante tecniche ultrasoniche e sclerometriche; caratterizzazione dei materiali secondo procedure normate.
AUTOMATIC COMPUTATION OF BEAM SYSTEMS (10h): the stiffness matrix of a single beam in a plane; transformation, expansion and assembly of the previous matrix; boundary conditions; short account on truss systems, grids and full 3D frames.
PLANE CONTINUUM STRUCTURES (10h): kinematics and statics of the membrane regime and of the flexural regime; equilibrium equations in the case of thin plates where the shearing deformation can be neglected (Kirchhoff); Sophie Germain-Lagrange equation.
NUMERICAL METHODS ACCORDING TO RITZ-GALERKIN (5h): the displacements approach applied to the kinematic hypotheses previously presented for membrane and plates.
PLASTICITY THEORY (5h): elastoplastic flexural behavior of a rectangular section; residual stresses after unloading; the extension of the plastic zone; incremental elastoplastic analysis; limit analysis theorems; the transition from plasticity to fracture and the related dimensional analysis.
EXPERIMENTAL TESTING AND CHARACTERIZATION OF SIMPLE STRUCTURAL MODELS (30h): general introduction and lab classes on beam, frame and arc physical models under different constraints; non-destructive testing via ultrasonic and sclerometric methods; material characterization according to European standards.
L'insegnamento è articolato in lezioni in aula ed esercitazioni in laboratorio.
Le lezioni coprono la parte del programma relativa agli strumenti per l’analisi, la progettazione e il calcolo delle strutture e sono supportate da esercitazioni, presentate subito dopo le parti teoriche. Ai fini delle esercitazioni, ogni studente installerà sul proprio dispositivo una versione educational di Abaqus. Durante le esercitazioni saranno presentate alcune applicazioni pratiche relative al tema progettuale condiviso con gli altri insegnamenti dello stesso periodo didattico, implementabili in tecnologia BIM.
Le esercitazioni in laboratorio coprono la parte del programma relativa alla caratterizzazione di materiali ed elementi strutturali e sono condotte mediante suddivisione degli studenti in gruppi di lavoro e/o con l'ausilio di video e di strumenti di teledidattica. Ai fini dell'acquisizione delle competenze pratiche previste per il corso è richiesta la redazione di relazioni sulle attività di laboratorio.
The course is divided into classroom lessons and laboratory classes.
Virtual classroom lessons cover the part of the program related to the analysis, design and computation of structures, and are complemented by exercises, that will be presented just after the theoretical parts. Each student will install the educational version of Abaqus code on his/her laptop computer. Some practical applications will be based on a problem common to all courses of the same educational period. The coordination will be based on BIM technologies.
The laboratory classes cover the part of the program related to the characterization of materials and structural elements and are conducted by dividing the students into working groups and/or with the aid of videos and suitable remote teaching tools. The preparation of reports on the laboratory activities is required for the purpose of achieving the expected practical skills.
A. Carpinteri: Scienza delle Costruzioni, vol. I-II, Ed. Pitagora.
O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor, J.Z. Zhu: The finite element method: its basis and fundamentals, Elsevier.
A.Carpinteri: Structural Mechanics Fundamentals , CRC Press,Taylor and Francis Group,2014
O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor, J.Z. Zhu: The finite element method: its basis and fundamentals, Elsevier.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo;
Per accedere all'esame è necessario produrre un elaborato che raccolga le relazioni relative alle esercitazioni di laboratorio, da redigere secondo un format reso disponibile attraverso il portale della didattica. Tale elaborato è soggetto a una valutazione articolata su due livelli (sufficiente/insufficiente) e non concorre alla definizione del voto finale, ma costituisce esclusivamente una condizione necessaria per l'accesso all'esame.
L'esame è costituito da una prova orale che consiste nel rispondere ad alcune domande sui contenuti dell'insegnamento. La prova orale qualifica l’autonomia e la maturità dell'allievo nell’apprendimento e nell’applicazione critica dei contenuti dell’insegnamento e comporta l’attribuzione di un punteggio finale in trentesimi.
Exam: Compulsory oral exam; Group essay;
To access the exam, it is required to produce a document that collects the reports on the laboratory classes, to be drawn up according to a format made available via the teaching portal. Such a document is subject to a two-level assessment (sufficient/insufficient) and does not contribute to the definition of the final grade, but only constitutes a mandatory condition to access the exam.
The exam consists in a test in which the examiner poses questions to the student in spoken form, covering the theoretical topics, the computational exercises and the laboratory classes presented during the course. The exam qualifies the student's autonomy and maturity in learning and critically applying the teaching content and leads to the attribution of a final score in thirtieths.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo;
Per accedere all'esame è necessario produrre un elaborato che raccolga le relazioni relative alle esercitazioni di laboratorio, da redigere secondo un format reso disponibile attraverso il portale della didattica. Tale elaborato è soggetto a una valutazione articolata su due livelli (sufficiente/insufficiente) e non concorre alla definizione del voto finale, ma costituisce esclusivamente una condizione necessaria per l'accesso all'esame.
L'esame è costituito da una prova orale che consiste nel rispondere ad alcune domande sui contenuti dell'insegnamento. La prova orale qualifica l’autonomia e la maturità dell'allievo nell’apprendimento e nell’applicazione critica dei contenuti dell’insegnamento e comporta l’attribuzione di un punteggio finale in trentesimi.
Exam: Compulsory oral exam; Group essay;
To access the exam, it is required to produce a document that collects the reports on the laboratory classes, to be drawn up according to a format made available via the teaching portal. Such a document is subject to a two-level assessment (sufficient/insufficient) and does not contribute to the definition of the final grade, but only constitutes a mandatory condition to access the exam.
The exam consists in a test in which the examiner poses questions to the student in spoken form, covering the theoretical topics, the computational exercises and the laboratory classes presented during the course. The exam qualifies the student's autonomy and maturity in learning and critically applying the teaching content and leads to the attribution of a final score in thirtieths.