Autore: Gaudio Giovanni
Manuale di
Scienza delle Costruzioni
REVISIONE
4 OTTOBRE 2018
Autore: Gaudio Giovanni
Manuale di
Scienza delle Costruzioni
REVISIONE
4 OTTOBRE 2018
Premessa
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Indice
I Scienza delle Costruzioni
- Introduzione rapida 4
- Le forze e i vincoli 4
- I corpi elastici 7
- Metodo geometrico 8
- Le tensioni interne 12
- Il principio di sovrapposizione degli effetti 16
- Geometria delle masse 20
- La deformazione 21
- Travature elastiche 21
- Deformazioni estensionali 22
- Deformazioni di scorrimento 24
- Deformazioni flessionali 25
- Deformazioni torsionali 27
- Variazioni di temperatura 27
- Travi snelle 31
- Travi di peso non trascurabile 32
- Travature elastiche 21
- Sistemi isostatici 34
- Principio dei lavori virtuali e diagrammi di spostamento 34
- Metodo grafico 49
- Sistemi iperstatici 73
- Metodo delle forze 73
- Metodo dei quattro momenti 79
- Metodo grafico 89
- Travature reticolari 90
- Travature isostatiche 90
- Travature iperstatiche 90
- La tensione 91
- Il tensore degli sforzi 91
- Tensioni e caratteristiche della sollecitazione 92
- Presso-flessione 93
- Taglio 103
- Torsione 110
- 8 La deformazione 119
- 8.1 Il tensore di deformazione 119
- 9 Criteri di sicurezza 122
- 9.1 Concentrazione degli sforzi 122
- 9.2 Stabilità dell'equilibrio elastico 124
- 9.2.1 Limiti di validità 126
- 9.3 Criteri di resistenza 127
- 9.3.1 Tresca e Von Mises 129
- 9.4 Cerchio di Mohr 132
II Progettazione meccanica I
135
- 10 dnwodno 136
III Meccanica dei materiali
137
- 11 dnwodno 138
IV Progettazione meccanica II
139
- 12 dnwodno 140
V Costruzione di macchine
141
- 13 dnwodno 142
A Richiami di geometria
- A.1 Triangoli 143
- A.1.1 Triangoli Rettangoli 143
B Richiami di fisica
- B.1 Elettromagnetismo 144
Bibliografia 145
Elenco delle figure 146
Elenco delle tabelle 147
Parte I
Scienza delle Costruzioni
Capitolo 1
Introduzione rapida
La scienza delle costruzioni si occupa di studiare gli effetti prodotti dalle forze che sollecitano una costruzione e di determinare le condizioni che permettono di supportare tali carichi. Tali condizioni si possono brevemente riassumere in quelle che determinano l’equilibrio stabile della struttura che non deve muoversi, fatta eccezione per spostamenti dovuti alle deformazioni.
1.1 Le forze e i vincoli
Qualsiasi corpo nello spazio ha sei gradi di libertà (tre coordinate e tre angoli), che si riducono a tre nel piano (due coordinate ed un angolo). Tali corpi sono vincolati e sollecitati dalle cosiddette forze esterne che possono essere statiche quando non variano nel tempo (oppure quando la loro variazione è molto lenta), dinamiche, concentrate quando agiscono in zone abbastanza ristrette o distribuite quando agiscono su zone estese1 (figura 1.1).
Figura 1.1: Differenti tipologie di carichi
Le reazioni vincolari rappresentano le forze esterne esplicate dai vincoli, i quali impediscono alla struttura di muoversi. Sostituendo le corrispettive reazioni vincolari ai vincoli, esse devono fare equilibrio ai carichi esterni agenti. Analizziamo a tal proposito i sei principali vincoli esterni ed interni (connessioni) che si possono incontrare maggiormente:
- Anche più forze concentrate che presentano una certa regolarità nella disposizione su di una trave possono assumersi come un unico carico distribuito.
Carrello
Il carrello permette gli spostamenti perpendicolarmente all’asse del carrello, mentre impedisce quelli lungo l’asse (figura 1.2) reagendo con una forza reattiva FA parallela all’asse e passante per la cerniera del carrello.
u̅A · êr = 0 → FA//êr
Il centro assoluto del corpo giace sull’asse del carrello. Quando il carrello presenta a aste concorrenti nella sua cerniera allora i gradi di libertà sottratti sono pari:
v = 2a - 1
Nel caso in cui il carrello non presenti la cerniera, ma sia solo scorrevole allora i gradi di libertà sottratti saranno:
v = 3a - 2
Cerniera
La cerniera impedisce qualsiasi spostamento nel piano attraverso una forza reattiva passante per il centro della cerniera e di direzione qualsiasi, ma non ostacola le rotazioni (figura 1.3) c
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