Università di Catania | Facoltà di Ingegneria | DICA | Costruzioni II
Il laboratorio è costituito da una disciplina caratterizzante, Tecnica delle costruzioni (docente A. Ghersi), e due moduli: Progetto di strutture e Teorie e tecniche costruttive nel loro sviluppo storico (docenti E.M. Marino e A. Perretti).
Le finalità del Laboratorio di costruzioni II sono presentate in un'apposita pagina, ma vengono qui sinteticamente richiamate.
Obiettivo del laboratorio è fornire allo studente di Architettura le conoscenze
fondamentali necessarie per giudicare la validità strutturale dell'opera da lui
concepita, in modo da evitare che questa venga in seguito stravolta quando si
passa alla fase di costruzione. L'iter fondamentale di tale giudizio richiede il
passaggio dall'oggetto ad un modello (geometrico e di carico) che verrà
calcolato e verificato. Si seguiranno quindi le tre fasi
(modellazione, analisi strutturale, verifica strutturale) di seguito descritte,
che verranno integrate da un'ampia gamma di applicazioni
progettuali.
Modellazione
Gli strumenti di calcolo oggi a
disposizione tendono a spingere verso modelli sempre più complessi, nel
tentativo (spesso vano) di raggiungere una migliore conoscenza dell'oggetto
reale. Ciò comporta il rischio di inseguire i singoli dettagli e perdere di
vista l'unitarietà del comportamento strutturale. Questo aspetto, già importante
per gli ingegneri, diventa essenziale per gli architetti, che devono in genere
giudicare la sostanziale correttezza strutturale dell'opera, indipendentemente
da uno scarto del 20% (in più o in meno) delle dimensioni finali degli elementi
strutturali.
Per questo motivo il corso dà sufficiente spazio alle
problematiche di modellazione, cercando di formare lo studente al riconoscimento del
comportamento globale per individuare schemi appropriati ma il più possibile
semplici ed essenziali.
Analisi strutturale
Con tale termine si
intende, in particolare, la risoluzione dello schema geometrico soggetto ai
carichi (quindi, nel caso di insieme di aste, la determinazione delle
caratteristiche della sollecitazione).
La risoluzione di schemi semplici, ai
quali principalmente si ricorre, è già nota dal corso di Scienza delle
costruzioni e viene semplicemente richiamata, quando necessario, durante il
corso. In alcuni casi è comunque utile l'uso di modelli appena un po' più
complessi. Per tali casi si fa ricorso a semplici programmi di analisi
strutturale, messi a disposizione dal docente, i cui risultati vengono
controllati mediante il confronto con schematizzazioni
semplificate.
Verifica strutturale
Come già visto nel corso di
Scienza delle costruzioni, i criteri con i quali si verifica la resistenza
strutturale sono basati sull'esame dello stato tensionale. Nella disciplina
caratterizzante il laboratorio (Tecnica
delle costruzioni) si estendono i risultati, ricavati per sezione di materiale
ideale (omogeneo, isotropo, linearmente elastico), alle situazioni reali nelle
quali il materiale è non omogeneo (cemento armato), con imperfezioni (acciaio),
con comportamento non lineare od elastoplastico.
In questa parte del corso,
indubbiamente la più ampia, si esaminano innanzitutto le strutture in acciaio,
perché questo è il materiale che più si avvicina (almeno in prima
approssimazione) alle ipotesi della Scienza delle costruzioni. Introdotto il
concetto di coefficiente di sicurezza, si passa dal comportamento lineare
(verifica alle tensioni ammissibili) a quello non lineare (verifica allo stato
limite ultimo) evidenziandone gli aspetti unitari più che le differenze. Si
esamina quindi l'importanza delle deformazioni, l'influenza delle imperfezioni
ed i problemi (di modellazione e di calcolo) relativi ai collegamenti.
Nella
seconda parte si esaminano le strutture in cemento armato. Si mostra in che modo
viene superato il problema della non omogeneità di calcestruzzo e acciaio e
quello della scarsa resistenza a trazione del calcestruzzo. Anche per questa
tipologia si mostra l'unitarietà di approccio che è alla base dei due modelli di
comportamento del materiale (lineare e non lineare). Viene infine fatto un breve
cenno alle strutture in cemento armato precompresso, per evidenziarne le
caratteristiche prestazionali.
Applicazioni
progettuali
Sia per le strutture in acciaio che per quelle in cemento
armato verranno mostrati vari esempi applicativi. Agli studenti verranno poi
assegnati progetti da svolgere individualmente, seguendo le indicazioni generali
fornite. Gli studenti potranno impostare il lavoro nell’ambito di apposite ore
del corso, alla presenza contemporanea dei docenti dei diversi moduli, che
saranno disponibili per chiarimenti. Il lavoro potrà essere completato al di
fuori delle ore di lezione; saranno comunque previste ulteriori ore per la
revisione dei lavori svolti, revisione da effettuare sui progetti individuali ma
alla presenza collegiale degli studenti, in modo da consentire a tutti di trarre
frutto dal lavoro svolto dai singoli.
Le lezioni del Laboratorio di costruzioni II comprendono due moduli definiti istituzionalmente (Progetto di strutture e Teorie e tecniche costruttive nel loro sviluppo storico), ma anche la disciplina caratterizzante (Tecnica delle costruzioni) è divisa a sua volta in moduli. Le lezioni dei diversi moduli teorici possono alternarsi tra loro. Per meglio comprendere a quale modulo fa capo ogni lezione, nel seguito è riportata per ogni lezione una sigla che contraddistingue il modulo cui essa appartiene. In particolare si è usato: | |
MOD | per indicare il modulo "modellazione strutturale" |
AS | per indicare il modulo "analisi strutturale" |
ACC | per indicare il modulo "verifica e progetto di elementi in acciaio" |
CA | per indicare il modulo "verifica e progetto di elementi in cemento armato" |
PRO | per indicare il modulo "progetto di strutture" |
TTC | per indicare il modulo "teorie e tecniche costruttive nel loro sviluppo storico" |
Nel seguito si riporta in maniera dettagliata gli argomenti trattati nelle lezioni svolte, nonché (in blu) gli argomenti che si prevede di svolgere. Questa parte verrà quindi aggiornata man mano durante lo svolgimento del corso. |
mercoledì 6 ottobre ore 8.45-10.30 |
--- | Presentazione del
Laboratorio di costruzioni II Introduzione storica. Problematiche trattate nel corso; modellazione, analisi strutturale, verifica |
mercoledì 6 ottobre ore 10.30-12.30 |
MOD | Esempio di passaggio da struttura reale a modello: chiesa con timpano esagonale |
giovedì 7 ottobre ore 17-19 |
AS |
Simboli e convenzioni dei segni.
Equazioni indefinite di equilibrio; equazione della linea elastica Analisi lineare - risoluzione di schemi isostatici: determinazione di reazioni e caratteristiche della sollecitazione, con condizioni di equilibrio; deformazione dello schema |
mercoledì 13 ottobre ore 8-12 (A. Perretti) |
TTC, MOD | Elementi di storia delle costruzioni metalliche, con esame degli schemi statici: forma della sezione, scomposizione della struttura, comportamento delle strutture |
giovedì 14 ottobre ore 17-19 (A. Perretti) |
ACC | Caratteristiche dei
prodotti siderurgici. Prove sull'acciaio. Acciai da carpenteria metallica. Tipologie dei profili. Imperfezioni |
mercoledì 20 ottobre ore 8-12 |
AS | Analisi lineare - risoluzione di schemi iperstatici semplici: metodo delle forze; determinazione di spostamenti e rotazioni; corollari di Mohr; condizioni di congruenza |
giovedì 21 ottobre ore 17-19 |
AS | Analisi lineare - applicazioni |
mercoledì 27 ottobre ore 8-12 |
ACC | Progetto di un ripiano di libreria: definizione dello schema strutturale;
valutazione dei carichi; distribuzione probabilistica dei carichi; densità
di probabilità; frattile; valore caratteristico Acciaio: prova a trazione; diagramma tensioni-deformazioni; tensione di snervamento e di rottura; distribuzione probabilistica delle resistenze; valore caratteristico Metodo delle tensioni ammissibili; calcolo a rottura; metodo semiprobabilistico (stato limite ultimo) |
giovedì 28 ottobre ore 17-19 |
ACC | Stati limite: stato limite ultimo e stati
limite di esercizio Azioni: classificazione; valori di calcolo per stati limite ultimi e per stati limite di esercizio Travatura reticolare: valutazione dei carichi |
mercoledì 3 novembre ore 8-12 |
ACC | Travatura reticolare:
risoluzione dello schema Trazione: richiami di Scienza delle costruzioni Metodo delle tensioni ammissibili: verifica e progetto di asta tesa; uso di sagomari; verifica di asta tesa con fori per bullonatura Stato limite ultimo: verifica e progetto di asta tesa; applicazione per la travatura reticolare e confronto con TA |
giovedì 4 novembre ore 17-19 |
ACC | Stato limite ultimo:
asta tesa con collegamenti bullonati: verifica della sezione in
corrispondenza dei fori; comportamento duttile e fragile Asta tesa, con sezione non simmetrica: influenza del disassamento tra asse dell'asta e asse del collegamento Acciaio: imperfezioni geometriche e meccaniche; influenza delle imperfezioni sul comportamento di un'asta tesa |
mercoledì 10 novembre ore 8-12 |
--- | Agitazione contro la legge Moratti. Lezione non tenuta |
giovedì 11 novembre ore 17-19 |
--- | Agitazione contro la legge Moratti. Lezione non tenuta |
mercoledì 17 novembre ore 8-12 |
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giovedì 18 novembre ore 17-19 |
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mercoledì 24 novembre ore 8-12 |
ACC | Instabilità:
determinazione del carico critico per asta indeformabile con due cerniere
con molle; metodo statico; metodo energetico Instabilità di asta deformabile ideale (Eulero); lunghezza libera di inflessione; snellezza; influenza del legame costitutivo del materiale (elastico-perfettamente plastico) Influenza delle imperfezioni sul comportamento di un'asta compressa |
giovedì 25 novembre ore 17-19 |
ACC | Verifica e progetto di
asta compressa col
metodo delle tensioni ammissibili; verifica e progetto allo stato limite
ultimo Instabilità di aste composte; applicazione per la travatura reticolare Telai con controventi: tipologie, progetto delle diagonali tese, verifica/progetto di una diagonale compressa |
mercoledì 1 dicembre ore 8-12 |
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giovedì 2 dicembre ore 17-19 |
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mercoledì 8 dicembre ore 8-12 |
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giovedì 9 dicembre ore 17-19 |
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mercoledì 15 dicembre ore 8-12 |
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giovedì 16 dicembre ore 17-19 |
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mercoledì 22 dicembre ore 8-12 |
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giovedì 23 dicembre ore 17-19 |
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