INDICE DEL VOLUME
EVOLUZIONE SCIENTIFICA E COSTRUZIONI
PARTE PRIMA
LEZIONI SULLO SVILUPPO STORICO DELLA SCIENZA DEL COSTRUIRE
1. Contenuto e significato del volume
1.1 Logica della tripartizione del volume
1.2 Presentazione della prima parte del volume (lezioni)
1.3 Presentazione della seconda parte del volume (schede)
1.4 Presentazione della terza parte del volume (allegati)
1.5 Valori morale ed etico trasmessi dalla storia della scienza
2. Presentazione del corso Sviluppo storico della Scienza del costruire
2.1 I pettegolezzi non sono storia
2.2 Il linguaggio formale crea il concetto
2.3 Esempi tratti dalla Storia della Meccanica
2.4 Sensibilità statica e costruzioni
2.5 Stupore quale principio di conoscenza
2.6 Il valore della riflessione sui principi
2.7 Comanda alla natura chi le obbedisce
3. Sintesi dello sviluppo storico della scienza del costruire
3.1 La leva solleva il mondo ma non basta per risolvere la trave
3.2 Non può esistere un gigante aggraziato
3.3 Più potente è l’armonia nascosta di quella manifesta (Eraclito)
3.4 La ricostruzione del mondo partendo dai principi
3.5 La struttura vera è essa stessa incognita
3.6 Il teorema di Casigliano e il metodo rigoroso
3.7 Castigliano pioniere dell’analisi elasto-plastica
3.8 Necessità dello studio diretto dei testi
4. Meccanica delle strutture e Filosofia naturale
4.1 Nani sulle spalle di giganti
4.2 Solo nel settecento l’uomo vide inflettersi una trave
4.3 Le costruzioni non hanno bisogno del calcolo
4.4 Fare filosofia è un problema di attenzione (Wittengstein)
4.5 Fine di ogni esperienza è poterne fare a meno
4.6 La dimostrazione della legge della leva
4.7 Eulero fu il primo che vide la forza di taglio in una trave
4.8 Riabilitazione culturale del sapere tecnico
4.9 La statica ha il fondamento suo nella geometria?
5. Logica epistemologica nello sviluppo delle teorie strutturali
5.2 Le rivoluzioni scientifiche nella meccanica
5.3 Necessità di una teoria storica dello sviluppo scientifico
5.4 Le successive teorie nella meccanica strutturale
5.6 Tappe storiche nella teoria della macchine semplici
5.8 Tappe riorganizzative della conoscenza nella meccanica delle strutture
5.9 Evoluzione o rivoluzioni nella storia della scienza?
5.11 Applicazione del principio ad esempi storici
5.13 Applicazione allo sviluppo delle teorie strutturali
5.14 Rilettura dell’evoluzione delle teorie strutturali
5.15 Tappe nella generalizzazione del concetto di forza
5.16 Tappe riorganizzative ed estensione del significato dei simboli
6. Razionalità e costruzioni
6.1 E’ antico il pregiudizio che identifica meccanica e geometria
6.2 Gli antichi e la ricerca dell’armonia
6.3 La crisi del concetto di proporzioni nelle costruzioni
6.4 Galileo e il calcolo delle costruzioni
6.5 I due sentieri della scienza del costruire
6.6 La razionalità dell’architettura
6.7 La costruzione del Pantheon ovvero il costruire diventa scienza
6.8 Trattati e manuali del settecento e dell’ottocento
6.9 Traduzioni e trattati in lingua italiana
6.10 Quadripartizione temporale nella progettazione statica delle costruzioni
7. Memoria storica quale strumento di disincanto
7.1 L’imperatore nudo
7.2 Sradicamento dei Tecnici quali scienziati dei mezzi
7.3 Un esempio: il grattacielo ricurvo di Daniel Libeskind
7.4 Effetti negativi indotti: sradicamento culturale degli studenti
7.5 Una citazione quale occasione per il disincanto
PARTE SECONDA
Schede didattiche dedicate ai tipi strutturali fondamentali:
· la fune o l’arco (con sezioni idealmente solo tese o solo compresse)
· la struttura reticolare (che ha alcune sezioni tese ed altre compresse)
· la trave (che ha compressione e trazione nella stessa sezione)
[1] A. Cauvin, G. Stagnitto, Le strutture di grande altezza: i grattacieli. Sintesi storica e concetti statici, RD-01/05, Serie Rapporti Didattici, Dipartimento di Meccanica Strutturale, Università di Pavia, 2005
Impiego della ghisa nelle costruzioni civili
Impiego del ferro nella Filanda di Watt a Manchester
Il Crystal Palace e il calcolo a telaio
Viollet le Duc e la Prima Scuola di Chicago
Il concetto di struttura alta ed il prezzo dell’altezza
Elementi controventanti piani
Il calcolo dei muri accoppiati di controventamento
Elementi controventanti scatolari
Il calcolo lineare semplificato delle strutture alte
Altri problemi strutturali negli edifici alti
La necessità di un’analisi non lineare per elementi in c.a.
Metodologia computazionale secondo la formulazione del Prof. Cauvin
La Seconda Scuola di Chicago
Esempi di grattacieli a struttura tubolare
Elenco dei grattacieli più alti
[2] A. Cauvin, G. Stagnitto, Le strutture di grande luce: i primi ponti moderni. Sintesi storica e concetti statici, RD-02/05, Serie Rapporti Didattici, Dipartimento di Meccanica Strutturale, Università di Pavia, 2005
I primi ponti in ghisa
I primi ponti in ferro
La tecnologia della lamiera chiodata
Un celebre ponte tubolare a travata: il Britannia Bridge
Ponti a parete reticolare
Ponti strallati e sospesi
I primi ponti sospesi
Il ponte di Brooklyn
Il metodo rigoroso di Castigliano per il calcolo dei ponti ad arco
Il metodo grafico dei cinque poligoni
Le prime teorie statiche del cemento armato
Uno dei primi ponti di grande luce in cemento armato
[3] A. Cauvin, G. Stagnitto, Profilo tipologico e cenni storici sull’evoluzione dei ponti sostenuti da cavi, Dottorato di Ricerca in Ingegneria Civile, Lezioni del corso Ponti sostenuti da cavi, Università di Pavia, 2002
Premessa
Tipologia dei ponti sospesi
Tipologia dei ponti strillati
Ponti a struttura mista
Schemi elementari di calcolo
Cenni storici sull’evoluzione dei ponti sostenuti da cavi
Tiplogia di impalcati
Aumento delle resistenze dei cavi portanti
[4] A. Cauvin, G. Stagnitto, Navier e la teoria classica dei ponti sospesi, RS-02/05, Dipartimento di Meccanica Strutturale, Università di Pavia, 2005
I modelli analogici di Finley
Il trattato di Navier sui ponti pensili
Schema del trattato
Sviluppo della teoria
Navier e la metaprogettazione dei ponti sospesi
[5] A. Cauvin, G. Stagnitto, Criteria of design and methods of structural analysis of gothic ribbed vault, using traditional and computer methods, IASS Symposium, 1995
Summary
The building of the choir of the Abbey of St. Denis
The design methods of the builders of gothic cathedrals
Difficult encountered in assessing safety of monuments
Methods of analysis available today
Strategies for assesment of safety
One classic example: the nave of the cathedral in Reims
Conclusions: which are the lessons of the past?
[6] A. Cauvin, G. Stagnitto, La teoria delle costruzioni murarie di Rondelet,
RS-01/05, Dipartimento di Meccanica Strutturale, Università di Pavia, 2005
La costruzione del Pantheon, ovvero il costruire diventa scienza
La gloria dei matematici del settecento
Rondelet e il concetto di teoria delle
costruzioni
Schema del Traité de l’art del batir
La teoria delle costruzioni murarie
La fortuna delle formule di Rondelet
La teoria delle volte murarie
Il metodo geometrico per lo spessore dei piedritti
La determinazione effettiva dello spessore dei muri portanti
L’artifizio costruttivo del Pantheon
L’arco armato
Il calcolo quale appoggio al raziocinio
[7] A. Cauvin, I tempi di Eulero, Conferenza tenuta a Lugano nel 1996, facente parte di un ciclo di conferenze dal titolo Eulero e il suo tempo.
Premessa
Lo stato della ricerca scientifica all’inizio del secolo diciottesimo
La filosofia dell’Illuminismo e la sua influenza sulla scienza
L’Encyclopedie di Diderot e di D’Alembert
Situazione generale dell’Europa nel secolo diciottesimo
Spedizioni scientifiche e progressi della cartografia
Premesse della rivoluzione industriale
Perfezionamento degli strumenti ottici
Applicazioni della statica alle costruzioni
La diffusione delle Accademie
L’educazione e la formazione di Eulero. Basilea (1707-1726)
Il primo periodo di S. Pietroburgo (1727-1741)
Il periodo berlinese (1741-1766)
Il secondo periodo di S. Pietroburgo (1766-1783)
Profilo cronologico delle opere di Eulero
Considerazioni conclusive
Riferimenti bibliografici
[8] G. Stagnitto, Eulero e l’Ingegneria, Conferenza tenuta a Lugano nel 1996, facente parte di un ciclo di conferenze dal titolo Eulero e il suo tempo.
Premessa
La riscoperta della meccanica dell’illuminismo
Le leggi del moto di Newton e i due principi di conservazione della quantità di moto e del suo momento
Le due leggi cardinali della meccanica e il postulato delle tensioni
Il nuovo principio (1750) ovvero la trascrizione differenziale della meccanica newtoniana
Il principio di continuità leibniziano in Eulero
Interpretazione fisica del funzionamento di fune e trave
Il fondamentale contributo di Galileo alla nascita della Scienza delle Costruzioni
Equilibrio della fune e della trave
Il problema della catenaria
La sfida della catenaria (1690)
Le due soluzioni al problema della catenaria (1691)
Jacques Bernoulli e le equazioni di equilibrio della fune
Jacques Bernoulli e il nuovo problema dell’elastica
Eulero: l’eredità di jacques Bernoulli e il periodo di Basilea
L’unificazione della teoria della catenaria e dell’elastica (1728)
Il Methodus di Eulero: l’espressione esplicita della deformata elastica
L’Additamentum I: De curvis Elasticis
La nuova soluzione dell’elastica e il confronto con il metodo diretto
L’equazione effettiva dell’elastica e l’enumerazione delle elastiche
La forza delle colonne ed il concetto di carico critico
La memoria Genuina principia … (1771)
La memoria De gemina methodo … (1774)
Conclusione
Riferimenti bibliografici
[9] A. Cauvin, G. Stagnitto, Leonhard Euler and the birth of modern structural mechanics. From the catenary to the beam theory, XXth International Congress of History of Science, Liegi
Introduction
Galileo, the founder of structural mechanics
The reformulation of mechanics in the enlightenment period
The historical synthesis of Lagrange in the Mécanique Analitique
The new principle of mechanics
The two cardinal equations of mechanics
The continuity principle of Leibnitz in Euler
Equilibrium of a rope subjected to given forces
Equation of the equilibrium of the beam in differential form
Equation of the equilibrium of the beam in integral form
The theorem of Pardies
The catenary challenge
Jacques Bernoulli and the new problem of elastica
Euler: the period of Basel
A new invitation to an unification theory (1724)
The unification of the catenary and elastica theories (1728)
The equation of equilibrium in integral forms
The Methodus of Euler: the explicit expression of the elstic deformation
The Additamentum I: De curvis elasticis
The variational and direct ways
The classification of the elastic deformations
Genuina principia … (1771)
The function of the force normal to the axis
Equation of the equilibrium of the beam in differential form
De gemina methodo … (1774)
The agreement between the two forulations of 1728 and 1774
Conclusion
[10] G. Stagnitto, Meccanica e Strutture, RS-05/99 Dipartimento di Meccanica Strutturale, Università di Pavia, 1999
Estratto relativo alla lettura critica di cinque testi fondamentali
- La meccanica (circa 60 d.C.) di Erone di Alessandria
1.6.4 Erone e il carico sulle colonne
- Le mecaniche (1593) di Galileo
2.4.10 Schema dell’opera Le mecaniche (1593)
2.4.11 Galileo e la legge di conservazione del lavoro
- Nouvelle Mécanique (1725) di Varignon
3.3.8 Schema della Nouvelle Mécanique di Varignon
3.3.9 Varignon e la teoria delle macchine semplici
3.3.10 La lettera di Jean Bernoulli del 26 gennaio 1717
3.3.11 Il P.L.V quale Corollario Generale della Nouvelle Mécanique
3.3.12 Il lavoro delle reazioni vincolari nella formulazione del P.L.V.
- Résumé des Lecons (1826) di Navier
4.2.1 L’attività scientifica di Navier
4.2.2 Il Résumé des Lecons (1826)
4.2.3 La suddivisione del testo del Résumé
4.2.4 Il concetto di tensione ammissibile
4.2.5 La linearizzazione dell’equazione differenziale
4.2.6 Navier e le strutture iperstatiche
4.2.7 Navier e le travature reticolari
- Nuova teoria intorno all’equilibrio dei sistemi elastici (1875) di Castigliano
5.7.1 La vita e la produzione scientifica di Castigliano
5.7.2 La Nuova teoria dell’equilibrio dei sistemi elastici
5.7.3 Espressione del lavoro di deformazione
5.7.4 Applicazione del teorema di casigliano allo studio degli archi
5.7.5 Tre problemi tratti dalla Nuova Teoria
5.7.6 La trave continua su più appoggi
5.7.7 Il calcolo del ponte sul fiume Dora a Torino
5.7.8 L’analisi non lineare iterativa
5.7.9 Persistente attualità del procedimento di Castigliano
5.7.10 Procedimenti variazionali per il calcolo di strutture non resistenti a trazione
APPENDICE
A. Cauvin, Il ruolo della progettazione strutturale in architettura, Prolusione al corso di Tecnica delle Costruzioni, a.a. 2000-2001
1. Premessa
2. Rapporti tra progettazione strutturale e progettazione architettonica
3. I due significati della progettazione strutturale
4. Gli elaboratori e l’analisi delle strutture
5. Considerazioni sulle tipologie strutturali
6. Tipi possibili di analisi strutturale
7. Obiettivi del corso di Tecnica delle Costruzioni
8. Riferimenti bibliografici