La scienza delle costruzioni è quella disciplina fisico-ingegneristica che si occupa di costruire ed impiegare modelli fisico-matematici e sperimentali che descrivano il comportamento statico e dinamico della struttura resistente di un manufatto e delle sue componenti (elementi strutturali) sotto l'effetto di varie azioni o sollecitazioni (forze esterne, variazioni termiche, eventi sismici, ecc.). Come tale, il suo fine prevalente è quello di sviluppare una mentalità operativa che porti a riconoscere, impostare e risolvere problemi di resistenza delle strutture.
Descrizione È una scienza applicata che affonda le sue origini nella meccanica classica. Essa è una scienza in quanto procede assumendo dei modelli teorici di comportamento, sulla base di ipotesi il più possibile semplici e logicamente coerenti, e ne esplicita e discute le conseguenze. Essa è una scienza applicata in quanto si applica alla modellazione delle strutture portanti delle costruzioni reali, e l'insieme dei suoi costrutti teorici viene giudicato non in base alla sua eleganza formale, ma in base alla efficienza come ausilio e termine di giudizio delle scelte progettuali.
Articolazione della materia La scienza delle costruzioni è costituita da un insieme di discipline differenti di carattere fisico matematico (meccanica analitica, teoria dell'elasticità e teoria della plasticità nello studio dei solidi deformabili, meccanica del continuo, teoria della resistenza dei materiali), sperimentale (scienza dei materiali) ed anche computazionale e numerico (meccanica computazionale, calcolo automatico delle strutture). Infatti nella tradizione anglosassone, non esiste una materia 'scienza delle costruzioni' ed i suoi contenuti sono generalmente ripartiti nei corsi universitari di resistenza dei materiali (strength of materials), meccanica delle strutture (structural mechanics) e meccanica del continuo (continuum mechanics).
La scienza delle costruzioni è la disciplina di base dell'ingegneria strutturale, materia rilevante dell'ingegneria civile, dell'ingegneria edile, dell'ingegneria meccanica, dell'architettura, dell'ingegneria aerospaziale e dell'ingegneria navale. Come tale i corsi di studio di scienza delle costruzioni sono il fondamento formativo dei suddetti corsi di laurea.
Insegnamento La scienza delle costruzioni viene tipicamente preceduta da corsi di meccanica razionale o di statica delle strutture, e può essere seguita da corsi più applicativi come tecnica delle costruzioni, dinamica strutturale, geotecnica, meccanica applicata.
Il programma della materia per ingegneri e architetti verte di solito sui modelli di strutture lineari, sui telai formati da più elementi lineari, sulle strutture ad arco e a fune, sulle volte e cupole di rotazione. Invece il programma della materia per ingegneri meccanici, navali e aeronautici approfondisce maggiormente i modelli di strutture a superficie (lastre, piastre, membrane, gusci sottili), le strutture a solido tridimensionale e il metodo degli elementi finiti.
Formalismo matematico Le equazioni della materia vengono espresse con diversi formalismi matematici:
con equazioni classiche algebriche o differenziali (in una variabile) con sistemi di equazioni (in più variabili) con il linguaggio delle matrici e l'algebra lineare (in più variabili)
I primi due linguaggi matematici sono impiegati nei trattati classici e sono orientati alla comprensione intuitiva della materia e allo sviluppo dei calcoli con metodi analitici o con sviluppo diretto. Il formalismo matematico di tipo algebrico o differenziale si presta tuttavia quando il numero delle incognite è contenuto (in genere non superiore a 5 o 6 variabili). Quando si devono analizzare strutture ad un numero elevato di incognite (oltre 6 o 7 variabili) è preferibile scrivere le equazioni di scienza delle costruzioni con il linguaggio delle matrici e dell'algebra lineare: tali metodi si prestano allo sviluppo dei calcoli con l'elaboratore elettronico.
Nei temi della scienza delle costruzioni che sconfinano nella meccanica del continuo e nella meccanica dei solidi è pure usato, in anni recenti, il linguaggio dei tensori.
Bibliografia Belluzzi Odone, Scienza delle Costruzioni (4 volumi), Zanichelli, Bologna, 1953 e successive edizioni Baldacci Riccardo, Scienza delle Costruzioni (2 volumi), Utet, Torino, 1970 e successive edizioni Capurso Michele, Lezioni di Scienza delle Costruzioni, Pitagora, Bologna, 1971 Franciosi Vincenzo, Scienza delle Costruzioni (3 volumi), Liguori, Napoli 1971 Di Pasquale Salvatore, Scienza delle Costruzioni. Una Introduzione alla progettazione strutturale, Tamburini, Milano, 1975 Pasquino Mario, "Appunti di Scienza delle Costruzioni", 2013, Ed. Giorgio Lieto, Napoli. Benvenuto Edoardo, La Scienza delle Costruzioni e il suo sviluppo storico-critico, prima ed. Sansoni, 1981 (reprint Ed. di Storia e Letteratura, Roma, 2006) Sollazzo Alfredo, Ricciuti Umberto, Salvatore Marzano, Mauro Mezzina, Scienza delle costruzioni (3 volumi), Utet, Torino.
Voci correlate Teoria dell'elasticità Teoria della plasticità Problema di Saint Venant Meccanica del continuo Meccanica delle strutture Meccanica dei materiali Resistenza dei materiali Tecnica delle costruzioni Tecnologia delle costruzioni
Altri progetti
Collegamenti esterni
Categoria:Analisi strutturale Categoria:Ingegneria civile Categoria:Ingegneria meccanica Categoria:Ingegneria navale