44626 - MECCANICA E SPERIMENTAZIONE DEI MATERIALI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede i concetti fondamentali dell'equilibrio delle forze e della resistenza dei materiali, anche attraverso l'analisi sperimentale, mediante loro significative applicazioni a strutture di interesse architettonico. In particolare, lo studente è in grado di: Determinare le condizioni di equilibrio di un sistema piano di forze; Organizzare le prove sperimentali sui materiali di impiego comune nell'ambito delle costruzioni; Interpretare i risultati delle prove sperimentali ai fini di una corretta applicazione della normativa vigente riguardante i materiali da costruzione

Contenuti

ELEMENTI DI STATICA: Richiami sulle forze. Forze concentrate. Forze distribuite. Sistemi di forze nel piano. Risultante e momento risultante di un sistema di forze. Cenni di statica grafica: casi particolari. Operazioni sulle forze. Sistemi equivalenti. Sistemi equilibrati. Le equazioni cardinali della statica. Unità di misura.

STATO DI SFORZO: Definizione. Tensioni normali. Tensioni tangenziali. Tensioni su un  piano obliquo sotto carico assiale. Tensioni sotto una generica distribuzione di carico. Tensore degli sforzi. Proprietà di reciprocità delle tensioni tangenziali. Tensione ammissibile, coefficiente di sicurezza. Unità di misura.

STATO DI DEFORMAZIONE E CORPO ELASTICO: Prova uniassiale su provini metallici (acciaio dolce). Deformazione assiale (longitudinale). Deformazione trasversale. Modulo elastico normale E. Modulo elastico tangenziale G. Coefficiente di Poisson v. Legge di Hooke nel caso uniassiale. Legge di Hooke generalizzata. Unità di misura.

COMPORTAMENTO MECCANICO DEI MATERIALI: Generalità. Il comportamento sperimentale dei materiali. Stati tensionali monoassiali: il diagramma di trazione  (o compressione). I metalli duttili: diagrammi s-e e v-e . I materiali fragili: diagramma s-e. Grandezze caratteristiche ricavabili da un diagramma s-e: allungamento percentuale a rottura, strizione percentuale, tensione di rottura, tensione ultima, tensione limite di proporzionalità, tensione al limite elastico. Unità di misura.

ASTE SOLLECITATE ASSIALMENTE: Allungamento: risposta elastica. Deformazioni termiche. Principio di sovrapposizione degli effetti.

L'ACCIAIO:Generalità. Controlli. Prove meccaniche su acciaio: Prova di trazione (Misure di tensione nominale e deformazione convenzionale, Effetto Bauschinger), Prova di piegamento e raddrizzamento su barre da cemento armato, Prova di resilienza (cenni sul rapporto resilienza-temperatura), Prova di durezza (durezza Brinell, durezza Vickers, durezza Rockwell), Prova di compressione globale, Prova a fatica, Prova di sfilamento su barre da cemento armato. Altre caratteristiche degli acciai (saldabilità, resistenza al fuoco). Cenni sul D.M. 14/01/2008 in merito al materiale acciaio.

IL CALCESTRUZZO FRESCO:Generalità. Rapporto acqua-cemento (Regola di Lyse, Legge di Abrams, Problematiche e Responsabilità relative alle riaggiunte di acqua). Proprietà del calcestruzzo fresco: Segregazione (Cenni sul fenomeno del Bleeding), Lavorabilità del calcestruzzo fresco (Generalità, Fattori che influenzano la lavorabilità – Caratteristiche, granularità ed idoneità degli inerti, Temperatura e tempo, Rapporto pasta di cemento-aggregati, Tipologie e Modalità di impiego degli additivi – Misura della consistenza). Test per la valutazione della consistenza dell'impasto di calcestruzzo: Abbassamento al cono di Abrams (Slump Test), Misurazione del Tempo Vé-bé, Indice di compattabilità, Prova di spandimento alla tavola a scosse. Cenni sulla stagionatura.

IL CALCESTRUZZO INDURITO:Determinazione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo indurito. Prove distruttive: Resistenza a compressione (Definizione e determinazione della Resistenza caratteristica, Classi di resistenza per calcestruzzo normale) Resistenza a trazione (Prova di trazione diretta, Prova di trazione indiretta, Prova di flessione), Valutazione sperimentale del Modulo elastico, Aderenza acciaio-calcestruzzo (Parametri che influenzano l'aderenza, Lunghezza d'ancoraggio). Prove non distruttive: Generalità, Indagini pacometriche, Indagini sclerometriche, Prove soniche/ultrasoniche, Metodo Sonreb, Metodo di estrazione (Pull-Out), Carotaggio, Metodi chimici (Misura della profondità di carbonatazione).

I LATERIZI E LA MURATURA: Generalità. Classificazione dei laterizi. Prove sui laterizi: Prove su malta (Determinazione della resistenza meccanica della malta tramite punzonamento). Prove su blocchi in laterizio. Indagini su strutture in muratura. Indagini non distruttive: Indagine termografica, Indagine sonica, Tomografia sonica. Indagini micro-distruttive: Indagine endoscopica, Indagine mediante martinetti piatti singolo o doppi, Determinazione della resistenza a scorrimento della muratura. Indagini distruttive: Test di compressione, Test di compressione diagonale, Test di taglio e compressione. Cenni sul Collaudo Statico (D.M. 14/01/2008).

Testi/Bibliografia

• Appunti di lezione.
• Introduzione alla Meccanica Strutturale. Autori : C. Comi e L. Corradi Dell'Acqua. Editore: McGraw-Hill (CAP. 1.1, 2.1, 2.2, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 solo quello discusso a lezione)
• Meccanica dei solidi 3/ed - Elementi di scienza delle costruzioni. Autori: Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston, Jr., John T. DeWolf (CAP. 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.11, 1.12, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.8, 2.10, 2.11, 2.12, 2.14)
• Esercitazioni di Scienza delle Costruzioni, Strutture isostatiche e geometria delle masse, Vol. 1. Autori: Erasmo Viola (CAP. 1.1, 1.2)

Metodi didattici

Lezioni frontali.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta e orale sul programma svolto.

Lo studente può sviluppare una tesina su un argomento concordato con il docente. La tesina dà la possibilità di ottenere uno/due punti in più in sede di esame.

Strumenti a supporto della didattica

Laboratorio LADS.

Sono previste visite guidate in cantiere e presso laboratori di sperimentazione dei materiali.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Cristina Gentilini