FONDAMENTI DI MECCANICA E STATICA

Il modulo di Statica si prefigge di fornire agli allievi della Scuola di Architettura le conoscenze di base della meccanica delle strutture, in vista degli studi futuri di Scienza delle Costruzioni e di Tecnica delle Costruzioni.

In particolare, come si evince dal programma sotto riportato, dopo aver affrontato gli argomenti propedeutici essenziali, inerenti l’equilibrio, la statica e la cinematica dei corpi rigidi, si perverrà all’analisi di varie tipologie di strutture piane soggette a sistemi di forze contenuti nel piano (travi, telai, strutture articolate, travature reticolari, archi).

Si tratterà della loro classificazione, caratterizzazione in base all’analisi cinematica, nonché della determinazione delle reazioni vincolari e delle caratteristiche della sollecitazione.

Infine, una parte del corso verrà dedicata ad una serie di argomenti, che svolgeranno un ruolo chiave nell’analisi dello stato tensionale e deformativo delle strutture nei corsi futuri, inerenti il calcolo delle proprietà geometriche delle figure piane e che costituiscono la cosiddetta “geometria delle aree”.

Poligono delle forze; scomposizione di una forza lungo due direzioni assegnate; definizione di momento e di coppia; risultante e momento risultante di un sistema di forze; coppia di trasporto; sistema di forze equivalente; asse centrale; poligono funicolare.

2.Equazioni cardinali della statica (A. Greco, Scienza delle Costruzioni, Aracne Editrice, 2012)

Definizione di corpo rigido; i principi della dinamica; condizione di equilibrio alla traslazione ed alla rotazione; formulazione grafica dell’equilibrio; applicazioni grafiche ed analitiche.

3.Statica e cinematica dei corpi rigidi vincolati (A. Greco, Scienza delle Costruzioni, Aracne Editrice, 2012)

Definizione di vincolo; caratterizzazione statica e cinematica dei vincoli esterni; cenni di cinematica del corpo rigido; centro assoluto di rotazione; sistemi isostatici, iperstatici e labili; determinazione grafica ed analitica delle reazioni vincolari di un corpo rigido isostatico; elementi monodimensionali; problemi piani; le caratteristiche della sollecitazione; equazioni indefinite di equilibrio per la trave piana; caratterizzazione statica e cinematica dei vincoli interni; sistemi articolati; reazioni vincolari interne; equilibrio dei sistemi articolati; metodo dell’equazione ausiliaria; metodo grafico; sistemi simmetrici ed emisimmetrici; analisi cinematica di strutture articolate; gli spostamenti virtuali; il concetto di congruenza; centro relativo di rotazione; le catene cinematiche; teoremi di Chasles e Kennedy; dualità statico-cinematica; principio dei lavori virtuali per i corpi rigidi; calcolo delle reazioni vincolari e delle caratteristiche della sollecitazione con il principio dei lavori virtuali; applicazioni.

4.Tipologie strutturali isostatiche (A. Greco, Scienza delle Costruzioni, Aracne Editrice, 2012)

Le travature reticolari; il metodo dell’equilibrio ai nodi; il metodo della sezione di Ritter; il calcolo automatico delle travature reticolari; le capriate; le travi Gerber; l’arco ed il suo funzionamento statico; realtà fisica e modelli dei problemi strutturali.

5.Geometria delle aree (materiale didattico fornito nella pagina del corso)

Baricentro di sistemi materiali discreti e continui: determinazione grafica ed analitica; momento statico; momenti di inerzia; teorema di Huygens; momenti ed assi principali d’inerzia; ellisse centrale d’inerzia; polarità ed antipolarità rispetto all’ellisse centrale d’inerzia; il nocciolo centrale d’inerzia; applicazioni alle sezioni notevoli.

1) A. Greco, Scienza delle Costruzioni, Aracne Editrice, 2012

2) E. Viola. Esercitazioni di scienza delle costruzioni – vol.1: strutture isostatiche e geometria delle masse. Pitagora, 1977.

La frequenza è fortemente consigliata.

Gli argomenti principali del corso sono i seguenti.
1) Grandezze Fisiche, loro misura ed errori ad essa connessi.
2) Calcolo vettoriale.
3) Cinematica del punto materiale. 
4) Concetto di quantità di moto.
5) Le forze.
6) Momento angolare.
7) Principi di conservazione.
8) Modellizzazione (estremamente semplificata) di alcuni fenomeni fisici di interesse applicativo.

Qualunque testo di Fisica di livello universitario.
Il Docente fornirà agli studenti copia dei propri appunti dettati a lezione. Il Docente fornirà inoltre degli appunti con esercizi-tipo che verranno anche presentati in aula.

L'esame consta di un semplice compito scritto (3 esercizi,  uno di essi essendo sulla parte del corso inerente il calcolo vettoriale e propedeutico al superamento dell'esame), Successivamente (salvo esonero a discrezione del docente e con l'accordo dello studente) si potrà svolgere una prova orale che mirerà ad accertare meglio la comprensione degli argomenti trattati nel corso. Il voto per il modulo di Fisica è complessivo per la parte scritta e quella orale.