B024245 - MECCANICA COMPUTAZIONALE E OTTIMIZZAZIONE STRUTTURALE

Italiano

C. Borri, W.B. Kraetzig: Lezioni di Meccanica Computazionale (dispense disponibili in rete)
K.J. Bathe: FE procedures in Engineering Analysis, Prentice Hall, 1982
C. Borri, M. Betti, E. Marino: Lectures on Solid Mechanics, Firenze University Press, 2008

Il duplice obiettivo di apprendimento è: 1) fornire al futuro ingegnere civile/edile uno strumento di progettazione (dunque anche compositivo) articolato, efficiente e all’avanguardia, che - partendo dalle basi della Meccanica e dell’Ingegneria Strutturale - trovi un’applicazione nella progettazione integrata strutturale ed architettonica; 2) introdurre gli studenti ingegneri, futuri utilizzatori dei codici di calcolo commerciali o di ricerca, alle principali tematiche computazionali in meccanica delle strutture rendendoli familiari con quanto implementato nei comuni programmi di calcolo. Tale sforzo è volto a maturare quel livello di conoscenza e consapevolezza (capacità di valutazione critica) della bontà dei risultati numerici secondo sia le ipotesi fatte nel modello di partenza sia le approssimazioni intrinseche del metodo di calcolo. Tali capacità sono essenziali per un utilizzo critico e consapevole dei codici di calcolo.

Gli iscritti al Corso devono aver frequentato e superato l’esame di Scienza delle Costruzioni e di Tecnica delle Costruzioni I (laurea triennale).

Il corso si svolge con lezioni frontali ed esercitazioni comuni in aula (80% e 20% rispettivamente); è inoltre obbligatoria un’esercitazione pratica/progetto in gruppo (max 3 studenti), che viene monitorata attraverso revisioni periodiche da un Tutore appositamente assegnato dal Docente (fra i co-docenti).

Martedì e Giovedì dalle 11:30 alle 13:30; ricevimenti “ad personam” possono essere sempre ottenuti tramite appuntamento via posta elettronica all’indirizzo: cborri@dicea.unifi.it (sia con il Docente che con i co-docenti).

Al completamento della esercitazione pratica, il Tutore rilascia la dichiarazione di ultimazione che permette allo studente di presentarsi all’esame orale. Questo si svolge in due parti: 1) ampia esposizione e discussione del progetto (60%); 2) domande sui contenuti del Corso (40%).

Introduzione ai problemi strutturali e loro classificazione. Modellazione delle strutture: Metodo diretto della rigidezza; discretizzazione; rigidezza dell’ele mento in coordinate locali e trasformazione in coordinate globali. Assemblaggio. Formulazione analitica degli elementi. Libreria di elementi (biella; elementi isoparametrici; trave 2D; cenni ad altri elementi: cavi, travi, membrane, lastre, gusci, continui 3D, elementi speciali.
Problemi non lineari. Introduzione all’analisi non-lineare (non-linearità fisica e geometrica). Formulazione di elementi finiti non lineari: forma iterativa ed incrementale. Metodi iterativi (Newton-Raphson, N-R modificato, rigidezza costante, quasi-Newton). Stabilità dell’equilibrio elastico (problemi Euleriani; sistemi discreti; instabilità flesso-torsionale). Analisi di stabilità attraverso la meccanica computazionale ed il metodo degli Elementi Finiti.
“Architettura strutturale”; interazione forma-struttura in sistemi bidimensionali e tri-dimensionali; ricerca della forma ed ottimizzazione strutturale; membrane, tensostrutture e loro modelli computazionali; Superfici strutturali e gusci sottili/ribassati: modelli ed eq.ni di equilibrio, congruenza, legame (Reissner-Mindlin). Formulazione di elementi finiti per gusci a doppia curvatura arbitraria. Criteri per l’ottimizzazione e per la progettazione interattiva.