Scienza delle costruzioni

La scienza delle costruzioni è quella disciplina fisico-ingegneristica che si occupa di costruire e utilizzare 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.

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.

Descrizione

Articolazione della materia

La scienza delle costruzioni è costituita da un insieme di discipline differenti di carattere fisico matematico (meccanica analitica, teoria dell'elasticità, meccanica del continuo), 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 aeronautica, e dell'ingegneria navale. Come tale i corsi di studio di Scienza delle Costruzioni sono la base formativa di molti indirizzi di laurea delle Facoltà di Ingegneria e di Architettura.

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
• Problema di Saint Venant
• Meccanica del continuo
• Meccanica delle strutture
• Meccanica dei materiali
• Tecnica delle costruzioni
• Tecnologia delle costruzioni

Altri progetti

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• Wikimedia Commons

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Collegamenti esterni

• costruzióni, sciènza delle, su Treccani.it – Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
• (EN) building science, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
• Società Italiana di Scienza delle Costruzioni, su scienzadellecostruzioni-segreteria.it. URL consultato il 20 ottobre 2019 (archiviato dall'url originale il 24 marzo 2019).