INTRODUCTION TO STRUCTURAL MECHANICS

Obiettivi formativi

• STATICS

  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”.

• MECHANICS

  Allow students to understand the scientific basis of modern technologies commonly used in professional practice and research.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

• STATICS

  Lezioni frontali (con la possibilità di essere seguite anche a distanza, qualora le disposizioni anti-Covid di Ateneo la preveda) e ricevimento studenti. E' inoltre prevista la registrazione delle lezioni che potranno essere riviste a posteriori (anche in questo caso la possibilità è legata alle disposizioni anti-Covid di Ateneo). Le lezioni saranno svolte mediante l'ausilio ti una tavoletta grafica, e tutto ciò che sarà proiettato sarà fornito come materiale didattico.

• MECHANICS

  Classes and tutoring activities. Lessons will take place in physical presence or in blended teaching mode, depending on the evolution of the Covid-19 pandemic.

Prerequisiti richiesti

• STATICS

  I prerequisiti richiesti agli allievi sono le nozioni di base di analisi matematica, già acquisite durante il primo anno di studi, e nell'ambito del modulo di fondamenti di meccanica dello stesso corso. Alcuni concetti, già affrontati nel modulo di fondamenti di meccanica vengono ripresi e rivisti sotto una luce diversa, anche in vista della loro importanza, come per esempio il calcolo vettoriale. E' previsto che alcuni insegnamenti del primo anno di corso siano propedeutici.

• MECHANICS

  A knowledge of basic maths, calculus and geometry is required.

Frequenza lezioni

• STATICS

  La frequenza delle lezioni è fortemente consigliata per l'apprendimento di una materia ricca di nozioni nuove e reperibili solo consultando i diversi testi indicati in bibliografia.

• MECHANICS

  The participation, in presence or on-line in real time, is strongly recommended. In spite of the availibility of slides notes and recordings of the lectures (these are personal intellectual property of the teacher, hence protected by the intellectual property copyright law, must not be distributed in any way and by any means: they can only be used by the students of the Università di Catania) the participation in real time to the lectures is the only way to take real profit from the presence of a teacher in front of you (though, maybe, kilometers away).

Contenuti del corso

• STATICS
  1. Elementi di teoria dei vettori e di statica grafica (materiale didattico fornito nella pagina del corso e testi di riferimento)

  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 (materiale didattico fornito nella pagina del corso e testi di riferimento)

  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 (materiale didattico fornito nella pagina del corso e testi di riferimento)

  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 (materiale didattico fornito nella pagina del corso e testi di riferimento)

  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 e testi di riferimento)

  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.

• MECHANICS

  Physics will be presented to the students not as a collection of abstract formulas and ideas, as it is often perceived by students like those that are graduating in "Architecture", but as a tool for understanding the world around us and as a cultural basis for mastering and properly use modern advanced technologies now in daily use.

Testi di riferimento

• STATICS

  1) J.L. Meriam, L.G. Kraige Statics (7th edition), Wiley

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

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

• MECHANICS

  Any book is accepted, provided it is a university level one. The concepts developped in this course are indeed indipendent from the Author views or research as we are dealing with well established classical physics subjects.

  Anyway, the course will more closely follow these textbooks:

  Physics, Alonso-Finn, English and Spanish edition available at Addison-Wesley

  Physics2000, HR Huggins, Moose Mountain Digital Press, available at www.physics2000.com

  Fisica, P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, SES (in italian)

  Problemi di Fisica Generale, Rosati- Casali, CEA (Italian)

Programmazione del corso

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

• STATICS

  Svolgimento di esercizi e domande orali

• MECHANICS

  Written and/or oral exams. In any case the solution of simple problems will be required. Examination procedures can be changed at any time should the pandemic situation change during the academic year.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

• STATICS

  Consultare la pagina del corso in cui sono riportati testi d'esame degli anni precedenti

• MECHANICS

  Energy and momentum conservation. Forces. Vector algebra. kinematics. Mechanics of fluids.