78468 - MODELLI NUMERICI PER LA GEOINGEGNERIA M

Conoscenze e abilità da conseguire

La prima parte del corso verterà sulla modellazione costitutiva e numerica dei geomateriali. Verranno analizzati i principali legami costitutivi per i terreni e per le rocce e si introdurrà il metodo degli Elementi Finiti. Le applicazioni nell'ambito dei problemi al finito, condotte con uno specifico programma di calcolomesso a disposizione dal docente, riguarderanno l'analisi delle condizioni di sforzo e deformazione intorno ad una galleria circolare e la stabilità di un pendio. La seconda parte del corso intende fornire gli elementi necessari per la stima e la caratterizzazione delle georisorse, al fine di condurre valutazioni tecnico-economiche. Verrà presentata la teoria delle Variabili Regionalizzate e si introdurrà lo strumento di stima conosciuto come Kriging. Verranno analizzati casi applicativi principalmente inerenti alle risorse minerarie solide e fluide, quali ad esempio pietre ornamentali, idrocarburi, geotermia.

Contenuti

MODULO 1

Prerequisiti/Propedeuticità consigliate

L’allievo che accede a questo insegnamento deve conoscere i concetti base della Meccanica del Continuo, dell’Idraulica, della Meccanica delle Terre e della Meccanica delle Rocce.

Tali conoscenze sono acquisite, di norma, superando gli esami di: Scienza delle Costruzioni, Idraulica, Geotecnica, Ingegneria delle Rocce.

Tutte le lezioni saranno tenute in Italiano. È quindi necessaria la comprensione della lingua italiana per seguire con profitto il corso e per poter utilizzare il materiale didattico fornito.

PROGRAMMA

Modellazione costitutiva del comportamento dei terreni e delle rocce. Elasticità. Elasto-plasticità perfetta. Elasto-plasticità con incrudimento. Il modello di Mohr-Coulomb. Il modello di Hoek-Brown. Il modello Jointed Rock.

Teoria degli Elementi Finiti. Teoria degli Elementi Finiti per materiali lineari. Teoria degli Elementi Finiti per materiali non lineari. Il codice di calcolo Plaxis.

Applicazioni. Stato di sforzo e di deformazione intorno ad una galleria circolare in un mezzo elastico ed elasto-plastico. Stabilità di un pendio.

 

MODULO 2

Prerequisiti/Propedeuticità consigliate

L’allievo che accede a questo insegnamento è preferibile abbia una conoscenza di base della statistica, nonché sappia utilizzare i sistemi informativi territoriali per l’analisi e visualizzazione dei dati spaziali. L’allievo inoltre conosce e padroneggia le tematiche di indagine proprie dell’ingegneria ambientale, quali l’idraulica e la protezione idraulica del territorio, la geotecnica e la meccanica delle rocce, la topografia, nonché nozioni sulle georisorse solide e fluide e i relativi metodi di estrazione e trattamento.

Tutte le lezioni saranno tenute in Italiano. È quindi necessaria la comprensione della lingua italiana per seguire con profitto il corso e per poter utilizzare il materiale didattico fornito.

PROGRAMMA

Richiami di probabilità e statistica.

Le statistiche elementari, le distribuzioni di frequenza, le variabili aleatorie; le correlazioni; le regressioni.

Geostatistica stazionaria monovariata e multivariata

Le variabili regionalizzate; le funzioni aleatorie; le funzioni di autocorrelazione: la covarianza e il variogramma; le variabili regolarizzate; la dispersione; il krigaggio; la cartografia delle variabili stimate e dell’errore di stima.

Introduzione alla geostatistica non stazionaria

Le funzioni aleatorie non stazionarie; la deriva, il krigaggio universale.

Applicazioni pratiche con software dedicati

Testi/Bibliografia

MODULO 1

Dispense distribuite dal docente

Potts D.M., Zdravkovic L. (1999). Finite element analysis in geotechnical engineering. Theory and Application. Thomas Telford.

Manuale di Plaxis: http://www.plaxis.nl/plaxis2d/manuals/

 

MODULO 2

Bruno, R. and Raspa, G. (1994) - La pratica della geostatistica lineare: il trattamento dei dati spaziali - Edizioni Angelo Guerini ed Associati S.r.l., 170 pp.

Chiles, J.P. & Delfiner, Pierre (1999) - Geostatistics - Wiley Series in Probability and Statistics, - John Wiley and sons, Inc., 687 pp.

Dispense del docente.

Metodi didattici

MODULO 1

Lezioni alla lavagna, esercitazioni da svolgere nel laboratorio informatico e a casa

 

MODULO 2

Il modulo si svolge principalmente tramite lezioni frontali. Le esercitazioni in classe permettono allo studente di elaborare su set di dati reali quanto appreso durante lo svolgimento del corso, per una più efficace comprensione della materia.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

MODULO 1

L’esame prevede:

- un’esercitazione di calcolo agli Elementi Finiti con Plaxis 2D

- una domanda orale sugli aspetti teorici del corso

Il superamento dell’esame sarà garantito agli studenti che dimostreranno padronanza e capacità operativa in relazione ai concetti chiave illustrati nell’insegnamento. Un punteggio più elevato sarà attribuito agli studenti che dimostreranno di aver compreso ed essere capaci di utilizzare tutti i contenuti dell’insegnamento, illustrandoli con capacità di linguaggio, risolvendo problemi anche complessi e mostrando buona capacità operativa. Il mancato superamento dell’esame potrà essere dovuto all’insufficiente conoscenza dei concetti chiave, alla mancata padronanza del linguaggio tecnico e alla mancata o insufficiente capacità operativa.

 

MODULO 2

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso la presentazione al docente, con relativa discussione, di una tesina redatta su un caso reale di trattamento di dati spaziali preventivamente concordato con il docente. Non sono previste tesine di gruppo, in quanto ogni studente è tenuto a presentare il proprio lavoro in maniera autonoma. La discussione della tesina avviene tramite appuntamento concordato con il docente, all’interno dei periodi di esame.

Successivamente alla discussione del lavoro svolto, viene valutata la conoscenza degli aspetti teorici della materia mediante un colloquio orale. Il colloquio orale vuole altresì valutare le capacità critiche e metodologiche maturate durante la redazione dell’elaborato.

Il superamento dell’esame viene garantito agli studenti che dimostrano sia padronanza della materia che capacità operativa nella redazione della tesina. Un punteggio più elevato viene attribuito agli studenti la cui comprensione delle tematiche affrontate viene giudicata pienamente positiva, tanto da aver raggiunto la completa autonomia nell’utilizzo degli strumenti presentati, anche per applicazioni differenti da quanto illustrato in classe. La conoscenza mnemonica della materia, l’assenza di capacità critica sul proprio elaborato e un linguaggio, scritto e orale, inappropriato per un insegnamento universitario portano a valutazioni discrete. Lacune formative sulla materia e un linguaggio tecnicamente scorretto conducono a una valutazione appena sufficiente. Lacune formative inaccettabili portano al non superamento dell’esame.

Strumenti a supporto della didattica

MODULO 1

presentazioni PowerPoint

esercitazioni al computer con il codice Plaxis 2D

 

MODULO 2

Il modulo si svolge coniugando una parte teorica (presentazioni powerpoint e lezioni alla lavagna) a una pratica (esercitazioni al computer in classe, anche relative allo sviluppo e implementazione delle procedure di calcolo per l’utilizzo dei modelli introdotti).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Daniela Boldini

Consulta il sito web di Francesco Tinti