Ingegneria Strutturale

Fonte: Roberto Leon, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Virginia Tech, Blacksburg, VA A differenza della produzione di automobili o tostapane, dove vengono realizzate milioni di copie identiche e sono possibili test approfonditi sui prototipi, ogni struttura di ingegneria civile è unica e molto costosa da riprodurre (Fig.1). Pertanto, gli ingegneri civili devono fare ampio affidamento sulla modellazione analitica per progettare le loro strutture. Questi modelli sono astrazioni...

Fonte: Roberto Leon, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Virginia Tech, Blacksburg, VA L'importanza dei materiali per lo sviluppo umano è chiaramente catturata dalle prime classificazioni della storia mondiale in periodi come l'età della pietra, l'età del ferro e l'età del bronzo. L'introduzione dei processi Siemens e Bessemer per produrre acciai a metà del 1800 è probabilmente il singolo sviluppo più importante nel lancio della rivoluzione industriale che ha trasformato gran parte...

Fonte: Roberto Leon, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Virginia Tech, Blacksburg, VA L'alluminio è uno dei materiali più abbondanti nelle nostre vite, in quanto è onnipresente in tutto, dalle lattine di soda ai componenti degli aeroplani. Il suo uso diffuso è relativamente recente (1900aD), principalmente perché l'alluminio non si trova nel suo stato libero, ma piuttosto in combinazione con ossigeno e altri elementi, spesso sotto forma di Al2O3. L'alluminio è stato originariamente...

Fonte: Roberto Leon, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Virginia Tech, Blacksburg, VA Uno dei tipi più insidiosi di guasti che possono verificarsi nelle strutture sono le fratture fragili,che sono principalmente dovute a materiali di scarsa qualità o scarsa selezione dei materiali. Le fratture fragili tendono a verificarsi improvvisamente e senza molta inelasticità materiale; pensa a una frattura ossea, per esempio. Questi guasti si verificano spesso in situazioni in cui vi è poca...

Fonte: Roberto Leon, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Virginia Tech, Blacksburg, VA Il test di durezza è uno dei test meccanici più universalmente preziosi disponibili per gli ingegneri, in quanto è sia semplice che relativamente economico per la ricchezza di informazioni e dati che produce. La prova di durezza, generalmente sotto forma di prova di penetrazione superficiale, è sia più rapida che meno distruttiva della prova di trazione. La durezza fornisce una relazione lineare...

Fonte: Roberto Leon, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Virginia Tech, Blacksburg, VA Nella progettazione di opere civili, è importante fornire strutture che non solo siano sicure sotto carichi imprevisti, ma forniscano anche prestazioni eccellenti sotto carichi quotidiani a un costo economico ragionevole. Quest'ultimo è spesso legato all'uso minimo di materiali, alla facilità di fabbricazione e alla rapida costruzione sul campo. Le strutture realizzate con membri in acciaio...

Fonte: Roberto Leon, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Virginia Tech, Blacksburg, VA È raro al giorno d'oggi che un anno intero passa senza un grande evento sismico che provoca il caos da qualche parte in tutto il mondo. In alcuni casi, come il terremoto di Banda Ache del 2005 in Indonesia, i danni hanno coinvolto vaste aree geografiche e vittime a sei cifre. In generale, il numero e l'intensità dei terremoti non sta aumentando, tuttavia, la vulnerabilità dell'ambiente costruito è...

Fonte: Roberto Leon, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Virginia Tech, Blacksburg, VA L'importanza di studiare la fatica dei metalli nei progetti di infrastrutture civili è stata messa sotto i riflettori dal crollo del Silver Bridge a Point Pleasant, West Virginia nel 1967. Il ponte sospeso a catena oculare sul fiume Ohio è crollato durante l'ora di punta serale, uccidendo 46 persone a causa del fallimento di una singola barra oculare con un piccolo difetto di 0,1 pollici. Il...

Fonte: Roberto Leon, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Virginia Tech, Blacksburg, VA I materiali polimerici sono ampiamente utilizzati nelle strutture civili, con usi che vanno dai sigillanti molto morbidi ai tubi più rigidi nei sistemi idrici e delle acque reflue. La definizione più basilare di un polimero è una struttura molecolare con subunità ripetute. Il termine polimero deriva dal greco, dove "poly" significa molti, e "-mer" significa unità di base. I monomeri, o singoli...

Fonte: Roberto Leon, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Virginia Tech, Blacksburg, VA I materiali polimerici rinforzati con fibre (FRP) sono materiali compositi formati da fibre longitudinali incorporate in una resinapolimerica, creando così una matrice polimerica con fibre allineate lungo una o più direzioni. Nella sua forma più semplice, le fibre nei materiali FRP sono allineate in modo ordinato e parallelo, conferendo così caratteristiche del materiale ortotropico, il che...

Fonte: Roberto Leon, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Virginia Tech, Blacksburg, VA Cemento e asfalto sono di gran lunga i materiali da costruzione più comuni utilizzati oggi. Il calcestruzzo è un materiale composito costituito da cemento, acqua, aria, aggregati grossolani e aggregati fini. Gli aggregati fini sono tipicamente sabbie e gli aggregati grossolani sono rocce naturali o frantumate. Sono anche comunemente usati additivi chimici per modificare determinate proprietà...

Fonte: Roberto Leon, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Virginia Tech, Blacksburg, VA Il calcestruzzo è uno dei materiali da costruzione più comuni e si compone di due fasi: la fase di malta, composta da calcestruzzo, acqua e aria, e la fase aggregata, composta da aggregati grossolani e fini. Ci sono due considerazioni chiave quando si progetta un mix concreto. In primo luogo, il calcestruzzo deve essere lavorabile e facile da gettare nelle forme nelle sue condizioni fresche, anche...

Fonte: Roberto Leon, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Virginia Tech, Blacksburg, VA Ci sono due fasi distinte in un progetto di costruzione che coinvolge il calcestruzzo. La prima fase prevede il dosaggio, il trasporto e il getto di calcestruzzo fresco. In questa fase, il materiale è viscoso e la lavorabilità e la finibilità sono i criteri chiave delle prestazioni. La seconda fase si verifica quando il processo di idratazione inizia poco dopo che il calcestruzzo è stato inserito...

Fonte: Roberto Leon, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Virginia Tech, Blacksburg, VA In un precedente laboratorio focalizzato sul calcestruzzo in compressione, abbiamo osservato che il calcestruzzo può sopportare sollecitazioni molto grandi sotto forze di compressione uniassiali. Tuttavia, i guasti osservati non erano guasti a compressione ma guasti lungo piani di taglio in cui si verificano forze di trazione massime. Pertanto, è importante comprendere il comportamento del...

Fonte: Roberto Leon, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Virginia Tech, Blacksburg, VA Il legno è un materiale onnipresente che è stato utilizzato nella costruzione fin dai primi tempi. Il legno è un materiale rinnovabile, sostenibile e di grande valore estetico. Oggi, ci sono probabilmente più edifici costruiti con il legno di qualsiasi altro materiale strutturale. Molti di questi edifici sono residenze unifamiliari, ma molti condomini più grandi, così come edifici commerciali e...