Università degli Studi Niccolò Cusano - Telematica Roma Via Don Carlo Gnocchi, 3 00166 ROMA Laurea Triennale in Ingegneria Civile (L7) – Industriale (L9) PROGRAMMA DEL CORSO “Scienza delle Costruzioni” (9 c.f.u.) A.A. 2014-15 Ing. Francesca Nerilli Il corso di Scienza delle Costruzioni ha la finalità di fornire agli allievi gli strumenti necessari alla comprensione e applicazione dei fondamenti della meccanica del continuo e delle strutture, di promuovere lo sviluppo di un processo di apprendimento critico basato non solo su aspetti nozionistici ma finalizzato alla comprensione, analisi e soluzione di problemi strutturali concreti. Vengono pertanto fornite agli allievi non solo le basi teoriche per poter affrontare i problemi del calcolo delle strutture, ma anche delle nozioni pratiche, attraverso delle Esercitazioni svolte sugli argomenti trattati a lezione. Propedeuticità L’iscrizione al corso richiede il superamento di Analisi I, Analisi II, Geometria. Sebbene non è presente tra le propedeuticità è fortemente consigliato il superamento dell’esame di Fisica. Argomenti delle lezioni Parte I: Nozioni introduttive - Sistemi di forze applicate e condizioni di equilibrio. - Campo di spostamento rigido infinitesimo. - Il concetto di lavoro virtuale e teorema dei lavori virtuali per corpi rigidi liberi. - I vincoli: definizione, aspetti statici e cinematici, molteplicità vincolare. Parte II: Meccanica delle strutture • • Elementi di meccanica delle strutture rigide. -Introduzione alle strutture piane e impostazione del problema statico. - Algebra del problema statico: il grado di iperstaticità, esistenza e unicità della soluzione. - Impostazione del problema di compatibilità delle strutture. - Algebra del problema di compatibilità: grado di labilità, esistenza e unicità della soluzione. - Centri dello spostamento assoluti e relativi: definizione, relazione centri-vincoli, teoremi di allineamento - Tracciamento delle catene cinematiche per strutture labili. - La relazione fondamentale tra labilità, iperstaticità, molteplicità vincolare e numero di corpi rigidi. - Teoremi degli spostamenti e delle forze virtuali per strutture rigide. - Il metodo di Lagrange per il calcolo delle reazioni vincolari. - Le caratteristiche della sollecitazione nelle strutture ed equazioni indefinite di equilibrio. - Elementi di statica grafica. - Le strutture reticolari: definizione e metodi di analisi statica. Elementi di meccanica delle strutture deformabili - Teorie di trave: i modelli di Eulero-Bernoulli e Timoshenko. Equazioni della linea elastica. - Effetti anelatici e distorsioni termiche sulle strutture. - Analisi delle strutture iperstatiche: il metodo delle forze e degli spostamenti. - Il teorema dei lavori virtuali per l’analisi delle strutture deformabili. Parte III: Geometria delle aree - Nozione di baricentro di figura. - Momenti di figura del primo e secondo ordine. - Teorema del trasporto di Huygens. - Il tensore delle inerzie di figura e cambio di riferimento. - Riferimento principale di inerzia ed ellisse centrale di inerzia di Culmann. - Centro relativo di una retta e proprietà. - Leggi di polarità e antipolarità. - Nocciolo centrale d’inerzia. Parte IV: Meccanica del continuo • Problema statico di un continuo alla Cauchy - Definizione del continuo alla Cauchy. - Equazioni cardinali della statica. - Il concetto di tensione. - Teorema di rappresentazione di Cauchy. - Equilibrio indefinito ed ai limiti. - Simmetria del tensore delle tensioni. - Direzioni principali di tensione e tensioni principali. - Cerchi di Mohr e arbelo di Mohr. - Stati piani e monoassiali di tensione. • Cinematica del continuo deformabile - La cinematica compatibile e il concetto di congruenza interna. - L’ipotesi delle piccole deformazioni e tensore delle piccole deformazioni. - Direzioni principali di deformazione e dilatazioni principali. - Stati piani e monoassiali di deformazione. - Le equazioni di congruenza interna. • Il teorema dei lavori virtuali per continui deformabili - Formulazioni integrali del problema dell'equilibrio e della congruenza. - Il teorema degli spostamenti virtuali. - Il teorema delle forze virtuali. • Il legame costitutivo - Evidenze sperimentali e modellazione matematica. - Elasticità secondo Green. - Potenziale elastico e potenziale complementare. - Legame costitutivo diretto e inverso. - Elasticità lineare. - Isotropia. • Il problema dell’equilibrio elastico e sue formulazioni - Formulazione del problema del'equilibrio elastico. - L'approccio agli spostamenti e l'approccio alle tensioni. - Unicità della soluzione: Teorema di Kirchhoff. - I teoremi sull'energia: teorema di Clapeyron, teorema di Betti. - Maxwell, teorema di Castigliano. • Il problema del De Saint Venant - Definizione del problema della trave alla De Saint Venant. - Impostazione e strategia di soluzione generale. - Sollecitazioni semplici: sforzo normale, flessione retta, flessione deviata, presso flessione, torsione, taglio. - Le travi in parete sottile nel caso di taglio e torsione: sezioni aperte e sezioni chiuse. • I criteri di resistenza per materiali fragili e duttili: il limite elastico - Il concetto di resistenza del materiale e di sicurezza strutturale. - Criteri per materiali fragili: criterio di Galileo-Rankine; criterio di Saint Venant. - Grashof; criterio di Mohr-Coulomb. - Criteri per materiali duttili: criterio di Guest. -Tresca; criterio di Huber-Von Mises- Hencky. - Verifiche di sicurezza. • Cenni sull’instabilità euleriana Materiale didattico consigliato Dispense del corso. E. Viola , ''Esercitazioni di Scienza delle Costruzioni'', volumi 1 e 2, Pitagora Editrice Bologna. M. Capurso, ''Lezioni di Scienza delle Costruzioni'', Pitagora Editrice Bologna. L. Corradi Dell'Acqua , ''Meccanica delle Strutture'', volumi 1 e 2, McGraw- Hill. D. Berbardini, “Introduzione alla Meccanica delle Strutture”, CittàStudi Ed. Modalità di verifica dell'apprendimento L'esame finale consisterà in una prova scritta e orale individuale sul programma svolto. Il voto finale è espresso in trentesimi e tiene conto dell’andamento di entrambe le prove. Curriculum vitae Dott. Ing. Francesca Nerilli CONTATTI • [email protected] ESPERIENZA ACCADEMICA • • • dal 2014 – Ricercatrice a tempo determinato, SSD ICAR08/B2, presso l’Università Telematica di Roma Niccolò Cusano, facoltà di Ingegneria Civile. 2013 – 2014 – Professore titolare a contratto del corso telematico di Tecniche delle Costruzioni I presso l’Università Telematica di Roma Niccolò Cusano, facoltà di Ingegneria Civile. 2012 - 2013 – Assegnista di ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria Civile - Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, settore scientifico disciplinare ICAR-09. Tema di ricerca: “Monitoraggio statico e sismico del patrimonio culturale architettonico e archeologico”. FORMAZIONE • • • • • Luglio 2013 – Dottorato (Ph.D.) in Ingegneria delle Strutture e Geotecnica, Università di Roma “Tor Vergata”. Tesi: ‘Analytical and numerical modeling of r.c. building structures reinforced with high performance fibre reinforced concrete jackets’. Commissione d’esame: Prof. Ferdinando Auricchio, Prof. Quoc Son Nguyen, Prof. Stefanie Reese, Prof. Enrico Spacone, Prof. Peter Wriggers. Advisors: Prof. Alberto Meda, Prof.Zila Rinaldi. Maggio 2010 - Abilitazione alla professione di Ingegnere. Iscrizione all’Albo degli Ingegneri di Roma dal Maggio 2010 (N. iscrizione 1303 A). Ottobre 2009 - Laurea Specialistica in Ingegneria Civile con votazione 110/110 con lode, Università di Roma “Tor Vergata”. Titolo: “Comportamento di elementi in c.a.p. inflessi soggetti a corrosione dei trefoli”. Relatore: Prof.ssa Z. Rinaldi. Maggio 2007 - Laurea Triennale in Ingegneria Civile, Università di Roma “Tor Vergata”. Titolo: “Sull’effetto instabilizzante dei carichi verticali sulla resistenza degli edifici in c.a. sotto azioni orizzontali”. Relatore: Prof. M. Como. Luglio 2003 - Diploma di Maturità Classica presso il Liceo Classico Mario Pagano di Campobasso, votazione 100/100. Scuole/Corsi/Seminari Post Lauream • • • • • • Aprile - Maggio 2013 – Corso “La gestione tecnica dell’emergenza sismica-rilievo del danno e valutazione dell’agibilità” – Progetto ReLuis-DPC, Roma, Aprile- Maggio 2013. Aprile 2012 – Seminario “Recent trends in experimental and numerical analysis of masonry structures” - Università degli Studi di Roma Tre. Settembre 2011 – XIV Convegno ANIDIS: "L'Ingegneria Sismica in Italia" – Bari. Giugno – Luglio 2011 – Corso “Meccanica della frattura” – Prof. Victor E. Saouma, Università degli Studi di Roma Tre. Maggio 2011 – Seminario “Problemi di meccanica delle strutture e dei materiali in microsistemi elettromeccanici” – Prof. A. Corigliano, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”. Maggio 2011 – Seminario “Integrità dinamica e capacità portante delle strutture: un punto di arrivo?” - Prof. S. Lenci, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”. Novembre 2010 – XXVI Corso R.Y.L.A. “Proporsi e proporre in situazioni di crisi. Come trasformare la crisi in opportunità”, Rotary International, Ancona 22-27 Novembre 2010. • Settembre 2010 – Corso “Modellazione e analisi delle strutture esistenti in muratura” – Coordinatore Prof. Sergio Lagomarsino, Università degli Studi di Genova, Scuola di Dottorato in Scienze e Tecnologie per l’Ingegneria, Genova. • Settembre 2010 – Corso “Non linear analysis of concrete and masonry structures”, Prof. Jan G. Rots – Faculty of Civil Engineering, Brescia. • Marzo – Luglio 2010 – Corso “Seminari sulla resistenza dei materiali” - Coordinatore Prof. M.Como, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”. • Febbraio - Maggio 2010 – Corso “Shape Memory Alloys” – Coordinatore Prof. M. Frémond, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”. • TEMI DI RICERCA • • • • • • Studio di elementi strutturali in materiale composito e applicazioni o Modellazione di elementi strutturali di tipo piastra e trave in materiale composito (travi, pilastri, conci per il rivestimento delle gallerie e piastre in calcestruzzo fibrorinforzato); modellazione numerica (elementi finiti) per elementi in calcestruzzo o cemento armato fibrorinforzato; analisi dello stato di fessurazione del calcestruzzo fibrorinforzato attraverso modellazione numerica secondo un approccio di fessurazione diffusa. o Modellazione numerica di laminati in composito bullonati, attraverso la valutazione dei meccanismi di rottura. o Studio e valutazione sull’utilizzo di materiali compositi innovativi: le fibre di basalto. Modelli numerico-sperimentali per back-analysis sui legami costitutivi a trazione di materiali compositi o Definizione dei legami costitutivi a trazione per calcestruzzi fibrorinforzati a partire da risultati di prove sperimentali, attraverso back-analysis numerica. Meccanica del continuo: teoria dei grandi spostamenti o Sviluppo di metodi numerici per l’analisi in grandi spostamenti di mezzi continui, (in collaborazione con il Prof. Michél Frémond). Studio del problema del punzonamento di solette da ponte o Studio del fenomeno del punzonamento di solette da ponte attraverso risultati di prove sperimentali effettuate presso il “Laboratorio Strutture e Materiali” dell’Università di Roma Tor Vergata e modellazione analitica basata sulla teoria dell’analisi limite. Studio della corrosione di trefoli di travi in c.a.p. o Definizione di modelli analitico-numerici per lo studio del comportamento di travi in c.a.p. soggette a corrosione dei trefoli. Studio di nuove tecniche per il consolidamento di strutture in c.a. esistenti o La ricerca si basa sul tema molto discusso della definizione di materiali innovativi e sulle tecniche di consolidamento e adeguamento sismico di strutture esistenti. Si indaga il comportamento sismico di strutture esistenti in c.a. rinforzate con camicie in calcestruzzo fibrorinforzato ad elevate prestazioni. PUBBLICAZIONI Convegni e Atti di Convegno • • • • • • • • • • Frémond M., Nerilli F.: “Self-contact, self-collisions and large deformations”, 7th International Meeting on Unilateral Problems in Structural Analysis, Palmanova, June 2010, Italy. Imperatore S., Nerilli F., Rinaldi Z, Valente C.: “Comportamento di travi in c.a.p. soggette a corrosione dei trefoli”, Atti 18° Congresso CTE; Brescia; 11-13 novembre 2010. Meda A., Nerilli F., Rinaldi Z., e Cignitti F. e Sorge R., “Numerical analysis of precast tunnel segmental lining supported by full-scale experimental tests”, booktitle: Proc. TC28 - 7th Int. Symposium on Geothecnical Aspects of Underground construction in soft ground.; Rome, Italy; 16-18 May 2011. Grimaldi A., Nerilli F., Rinaldi Z.: “Two dimensional elements in fiber reinforced concrete”, Workshop ACI– Università Politecnica delle Marche, Settembre 2011. Meda A., Nerilli F., Rinaldi Z.: ”Numerical Modeling of precast FRC segments: the Monte Lirio Tunnel in Panama”, BEFIB2012 – 8th RILEM International Symposium on Fibre Reinforced Concrete. Guimarães, 12 - 14 September 2012. Meda A., Nerilli F., Rinaldi Z., Simonelli F.: “Comportamento a punzonamento di solette da ponte in green concrete alleggerito fibrorinforzato”, Atti 19° Congresso CTE; Bologna; 8-10 novembre 2012. Meda A., Nerilli F., Rinaldi Z.: ” Modellazione analitico-numerica di pilastri in c.a. rinforzati con camicie in HPFRCC”, Atti 19° Congresso CTE; Bologna; 8-10 novembre 2012. Meda A., Nerilli F., Rinaldi Z.: “Comportamento sismico di strutture in c.a. rinforzate con materiali HPFRC”, XV Convegno ANIDIS, Padova 30 giugno – 04 luglio 2013. novembre 2012. M. Marino, F. Nerilli, G. Vairo, “A finite-element approach for the analysis of pinbearing failure of composite laminates”, XX Convegno Italiano di Meccanica Computazionale, Cassino, 11-13 giugno 2014. F. Nerilli, L. Tarquini, M. Marino, G. Vairo, “Numerical Modeling of Failure Modes in Bolted Composite Laminates”, 13th International Conference of Numerical Analysis and Applied Mathematics, Rhodes, 23-29 Semptember 2014. Articoli su riviste scientifiche • M. Marino, F. Nerilli, G. Vairo (2014) “A finite-element approach for the analysis of pinbearing failure of composite laminates”, Frattura ed Integrità Strutturale, 8 (29), pp. 241250. Articoli su riviste non scientifiche • Imperatore S., Nerilli F., Rinaldi Z, Valente C.: ” Comportamento di travi in c.a.p. soggette a corrosione dei trefoli”, Quaderni di Scienza e Scienziati Molisani, ed. XIV Unione delle Camere di Commercio, Industria, Artigianato ed Agricoltura (UNIONCAMERE) del Molise, 2013. • Nerilli F.: ” Il rinforzo in HPFRC per elementi in cemento armato: analisi sezionale”, Quaderni di Scienza e Scienziati Molisani, ed. XV Unione delle Camere di Commercio, Industria, Artigianato ed Agricoltura (UNIONCAMERE) del Molise, 2013. PREMI • 2010 – PREMIO DI LAUREA RITA E SEBASTIANO RAELI o Premio per studenti meritevoli assegnato dall’Università di Roma “Tor Vergata”, per volontà dei coniugi Raeli. INCARICHI SCIENTIFICI E PROFESSIONALI Partecipazione a Progetti di Ricerca Finanziati PRIN 2008-2013 – “Durabilità e vita residua di travi in c.a.p. soggette a degrado da corrosione”. Responsabile locale: Prof. Zila Rinaldi. Responsabile scientifico nazionale: Prof. Giuseppe Mancini. • PRIN 2008 – “ Strutture in SMA in condizioni operative: grandi deformazioni, comportamento a lungo termine e condizioni di caricamento termo-meccanico estreme”. Responsabile locale: Prof. M. Frèmond. Responsabile scientifico nazionale: Prof. Ferdinando Auricchio. • Gruppo di Ricerca Reluis Linea 3 2010/2013 – “Sviluppo ed analisi di nuovi materiali per l’adeguamento sismico”. Gruppo D: nuovi calcestruzzi. Responsabile Prof. Antonio Grimaldi. Finanziato dal Dipartimento della Protezione Civile. • • Gruppo di Ricerca Reluis 2014 – “Materiali innovativi per l’Ingegneria Sismica”. Unità di Ricerca: Università degli Studi di Roma Tor VergataResponsabile Prof. Giuseppe Vairo. Finanziato dal Dipartimento della Protezione Civile. Partecipazione a Contratti di Ricerca • • 2009-2011 – “Modellazione numerica di conci prefabbricati per tunnel in calcestruzzo armato per il cantiere Metro C”. Responsabile Prof. A. Meda, Prof. Z. Rinaldi. 2013-2014 – “Non linear numerical analyses simulating TBM thrusts on tunnel segment for Doha Red Line underground south”. Responsabile Prof. A. Meda. Consulenza Scientifica e Progettuale • • • • • dal 2013 – Volontaria per l’emergenza sismica in Italia presso la Protezione Civile. 2013 – Modellazione numerica del problema della fessurazione per conci in calcestruzzo fibrorinforzato della galleria idraulica Torito (Costarica). Per GeoTecna Progetti s.r.l. 2012 – Consulenza su una “ proposta di intervento per adeguamento sismico della struttura Ex Manifattura Tabacchi attraverso incamiciatura in calcestruzzo fibrorinforzato ad elevate prestazioni degli elementi in c.a.”. Per Technochem Italiana s.p.a. 2011– Determinazione del rischio sismico di quattro rampe autostradali. Per Engi.Co. Engineering and Consulting. dal 2012 – Collaborazione con lo Studio Associato Nerilli di Campobasso per la progettazione strutturale e geotecnica di grandi opere e strutture ordinarie civili in cemento armato, muratura, legno e materiali compositi. ATTIVITA' DIDATTICA Titolare di Corsi Istituzionali • • • dal 2014 – Corso telematico di Scienza delle Costruzioni (9 cfu). Corso di Laurea Triennale: Ingegneria Civile-Ingegneria Industriale. Università degli Studi Telematica Niccolò Cusano. 2013/2014 – Corso telematico di Tecniche delle Costruzioni I (9 cfu L-7). Corso di Laurea Triennale: Ingegneria Civile. Università degli Studi Telematica Niccolò Cusano. 2010/2011 – Laboratorio di Tecnica delle Costruzioni. Corsi di Laurea: Ingegneria Edile-Architettura, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”. Collaboratore a Corsi Istituzionali • • • • • • 2013/2014 – Scienza delle Costruzioni . Ingegneria Meccanica, Energetica, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”. Titolare: prof. G. Vairo. 2013/2014 – Tecnica delle Costruzioni. Ingegneria Civile, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”. Titolare: prof. M. Como – prof. U. Ianniruberto. 2011/2013 - Laboratorio di Tecnicadelle Costruzioni. Corso di Laurea: Ingegneria Edile-Architettura, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”. Titolare: prof. Z. Rinaldi. 2009/2013 – Tecnica delle Costruzioni . Corso di Laurea: Ingegneria Edile-Architettura, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”. Titolare: prof. Z. Rinaldi. 2009/2013 - Ponti. Corso di Laurea: Ingegneria Civile, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”. Titolare: prof. A. Grimaldi. 2009/2011 - Problemi Strutturali dei monumenti e dell’edilizia storica. Corso di Laurea: Ingegneria Civile, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”. Titolare: prof. M. Como. ATTIVITA’ DI TUTORAGGIO (dal 2009) Correlatrice di tesi di laurea specialistica e magistrale, tra le quali: Modellazione di travi e piastre in calcestruzzo armato fibrorinforzato, Domenico D’Apote, o Università di Roma Tor Vergata, a. a. 2012-2013. o Modellazione numerica del comportamento ciclico di travi in cemento armato, Manuela Pulitani, Università di Roma Tor Vergata,a. a. 2012-2013. o Modellazione numerica di pilastri in cemento armato con armatura corrosa soggetti ad azione ciclica, Alessandro Marzucchini, Università di Roma Tor Vergata,a. a. 2011-2012. o Comportamento sismico di edifici in c.a. rinforzati con materiali in HPFRC, Davide Ceccarelli, Università di Roma Tor Vergata,a. a. 2010-2011. o Modellazione numerica di conci da tunnel metropolitani, Irene Blandino, Università di Roma Tor Vergata,a. a. 2010-2011. o Valutazione del degrado di travi in c.a. soggette a fenomeni di corrosione, Benedetto Lamanna, Università di Roma Tor Vergata,a. a. 2010-2011. o Modellazione numerica di calcestruzzo fibrorinforzato, Annalisa Coppola, Università di Roma Tor Vergata,a. a. 2009-2010. Correlatrice di tesi di laurea triennale. CONOSCENZE LINGUISTICHE - Madrelingua Italiano - Prima lingua: Inglese. Livello ottimo. Seconda lingua: Francese. Livello scolastico. Aggiornato al 04 novembre 2014 La sottoscritta è a conoscenza che, ai sensi dell'art. 26 della legge 15/68, le dichiarazioni mendaci, la falsità negli atti e l'uso di atti falsi sono puniti ai sensi del codice penale e delle leggi speciali. Inoltre, la sottoscritta autorizza al trattamento dei dati personali, secondo quanto previsto dal Dlg. 196/2003. In fede Francesca Nerilli