Video-lezioni guidate di meccanica delle strutture

Le presenti video-lezioni di meccanica delle strutture sono state impartite on-line e registrate durante il periodo didattico Gennaio-Marzo 2021, quando la pandemia di COVID-19 era al suo apice, e rivolte agli Allievi della Scuola di Applicazione dell'Esercito Italiano (Genio Militare), che ha sede in Torino. In poco più di venti ore effettive di registrazione, si è riusciti a proporre un corso completo e significativo, che ha dovuto escludere soltanto gli aspetti energetici della Scienza delle Costruzioni. Il corso mira ad introdurre i concetti fondamentali della Meccanica delle Strutture per Allievi Ingegneri e Architetti. Nella prima parte del corso (Lezioni 1-4) si trattano i sistemi isostatici di travi, applicando la meccanica del corpo rigido. Dopo avere classificato i diversi elementi strutturali che compongono le varie tipologie strutturali, si definiscono le forze che agiscono sulle strutture, distinguendo tra sollecitazioni esterne e reazioni vincolari. Segue la determinazione, algebrica e grafica, delle reazioni vincolari e la definizione della curva delle pressioni, fondamentale per comprendere il funzionamento dei ponti ad arco e sospesi. Vengono definite le caratteristiche interne della sollecitazione, sforzo normale, taglio e momento flettente, con i relativi diagrammi. Si presentano infine alcune applicazioni su due particolari tipologie strutturali isostatiche: le travi Gerber (sollecitate solo a flessione e taglio) e le travature reticolari (sollecitate solo a sforzo normale). Nella seconda parte del corso (Lezioni 5-7) vengono trattati il problema del corpo elastico, componendo le equazioni statiche, cinematiche e costitutive, e la teoria della trave elastica, con i casi notevoli dello sforzo normale centrato, della flessione retta e della torsione uniforme. Per tutti e tre i casi, si dimostrano sia le formule per le relative verifiche di resistenza sia le leggi costitutive che connettono le caratteristiche statiche con quelle deformative (rispettivamente: dilatazione assiale, curvatura flessionale, angolo unitario di torsione). Il caso del taglio retto viene trattato a parte, mostrando come esso possa essere trascurato (sia nelle verifiche di resistenza che nel calcolo della configurazione deformata della trave), con l'eccezione delle travi tozze. Nel caso delle travi snelle, vengono infine calcolati spostamenti e rotazioni elastici di schemi elementari, che verranno poi nel seguito utilizzati per la soluzione delle strutture iperstatiche. Nella terza e ultima parte del corso (Lezioni 8-10) vengono trattati i sistemi iperstatici di travi (vincolati cioè in modo sovrabbondante) e i fenomeni di instabilità strutturale globale (svergolamento della trave snella caricata di punta, instabilità flesso-torsionale della trave-parete). Per quanto riguarda il primo tema, sono considerate in particolare le tipologie delle travi continue su più appoggi, dei telai piani a nodi fissi e dei telai piani a nodi spostabili. Per la soluzione di tali strutture, si propone il metodo delle forze, in cui le incognite sono rappresentate dai momenti flettenti iperstatici, mentre le equazioni risolventi sono quelle di congruenza angolare. Fanno eccezione i telai a nodi spostabili, per cui, alle sopraddette equazioni, si devono aggiungere una o più equazioni di equilibrio.