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APPUNTI DI
FONDAMENTI DI MECCANICA STRUTTURALE
CORSO DI LAUREA ING. MECCANICA
PROF. C. DELPRETE
A CURA DI ANDREA BERTOGLIO
TEORIA + ESERCIZI
I COLORI UTILIZZATI
- (VERDE) TITOLI + COSE IMPORTANTI
- (ARANCIO) TITOLI E SOTTOTITOLI
- (GIALLO) ESEMPI
- (AZZURRO) ESERCIZI E ESERCITAZIONI (contrassegnate con una linea azzurra a lato pagina)
TITOLI DEI CAPITOLI IN ROSSO
REAZIONI VINCOLARI IN SISTEMI ARTICOLATI
- metodo equazione ausiliaria
- metodo sottostrutture
ES
equazione ausiliaria (solo di un pezzo di struttura)
1) \( H_A + H_B = 0 \)
2) \( V_A + V_B = 0 \)
3) \( V_B \cdot 3\ell - M = 0 \)
A’) \( H_A \cdot 3\ell - V_A \cdot \ell = 0 \)
3 equazioni e 4 incognite
manca un'equazione
sottostrutture
si divide la struttura
1) \( H_A + H_C = 0 \)
2) \( V_A + V_C = 0 \)
c) \( H_A \cdot 3\ell - V_A \cdot \ell = 0 \)
4) \( H_B - H_C = 0 \)
5) \( V_B - V_C = 0 \)
c) - \( M - V_B \cdot 2\ell + H_B \cdot 3\ell = 0 \)
6 eq. in 6 incognite
(si\ può\ per\ quelle\ in\ C\ che\ non\ servono)
Equazione ausiliaria
aggiungerei una tra ΣM (AP) = 0 ΣM (Bc) = 0
Sottostrutture
Scelgo eq. ausiliaria
- VA + VB + VF - F = 0
- A) MA + VB . 3 ( - F + 4 VC - 5) = 0
- VB + VC = 750
- 2 VC = 1250; VC = 625 N
- 3 VB + 5 VC = 3500; VB = 750 - 625 = 125 N
MVA - 2 L = 0 M 2L = 250 N
Es. 10
- G = 4 + 2 (2-1) - 3 = 0 (isostatico)
- HA + HE = 0
- VA + VE - F = 0
Ve = F / 2 = 60 N
VA = F - VE = 60 N
HA = VA L = 90 N
HE = -HA = -90 N
Col metodo delle sottostrutture le reazioni vincolari A,E rimangono uguali indipendentemente se metto la forze SX/BX nei tratti, ma cambiano la "semisizioni" alle erriere
Si può verificare prendendo l'altra equazione ausiliaria (CBE)
- ASTA CD → equilibrio al polo B (solo quella che dona momento)
F B
NCD = 0
CARATTERISTICHE DI SOLLECITAZIONE
Corpo soggetto a coppie, carichi (concentrati e distribuiti), reazioni vincolari ecc…,
se sezionato mostra REAZIONI ALL’INTERNO
nello spazio → 6 incognite
- 3 forze → Normale Nx + Taglio Ty Tz
- 3 momenti → Torcente Mx + flettenti My Mz
(se x asse longitudinale)
nel 2) compaiono quelle dell 1)
SFORZO NORMALE (asse longitudinale)
compressione N ⊖
trazione N ⊕
SFORZO DI TAGLIO Ty Tz
MOMENTO TORCENTE Mx
MOMENTO FLETTENTE My Mz
fibra extradosso tese
fibra intradosso compresse
convenzioni di SEGNO
- N positivo se di trazione
- ⊖ positivo in su x ⊕
- T positivo in sulla superficie ⊕
- ⊖ positivo in sulla superficie ⊕
- Mf positivo se comprime le fibre superiori e tende quelle inferiori
I = Ix cos2α + Iy sin2α + Ixy 2sinαcosα
condiz. max
dI = 0
dx
dIx
dx = Ix (-2sinαcosα) + Iy (sinαcosα) + Ixy 2cos2α
sin2α(Ix - Iy) + Ixy cos2α = 0
tg 2α = 2Ixy
Ix - Iy
2α = arctg ( 2Ixy )
Ix -Iy
α = 1/2 arctg ( 2Ixy ) + π
Ix -Iy
αx = 1/2 arctg()
αx = 1/2 arctg() + π/2
uno sarò max (IE)
e I'altro min (In)
sono ASSI PRINCIPALI D'INERZIA
OSS se la sezione ha assi di SIMMETRIA sono principali
IE offre miglior resistenza rispetto allo stesso carico
IP = Ix cos2αx + Iy sin2αx + Ixy 2sinαxcosαx
In = Ix cos2αx + Iy sin2αx - Ixy 2sinαxcosαx
stesso costo del materiale (sezione tubolare)
IE IN
LIJ = -Ixy
(METODO GRAFICO)
2α
esercitazione 2-3
ESE-1
E B
A C
l = 5m
α = 45°
F = 2000N
isostaticità restr. vincolari sforzi trasversi
G = 2+4+2(2-α)+2(3-4)+2+2(2-1) + 3.7 = 24 - 21 = 0
Isostatico
→ HA = 0
→ VA + VC - F = 0
A') VC 2/ (π-F) α
VA = F/2 = 1000 N
VC = F/2 = 1000 N
b < x < 2b
N = 0
T + VB - F = 0
F = VB = 32,5 N
MP = VB x F B = 0
MP = -(17,5x - 50x + 400)
(x = b) = 35 Nm
(x = 2b) = -30 Nm
Esercizio 13
AB = 0
{ VA + VB - 3qℓ = 0
-VA + qD ℓ = 0
VB +2VCℓ - 2qℓ = 0
VA = qE ℓ
{ qE ℓ - 3qℓ + VA + VB = 0
VB +2VCℓ - 2qℓ = 0
qE ℓ - 3qℓ + VA +2qℓ - 2VCℓ = 0
qE ℓ/2 = VC
Esercizio 14
h = 2m
l = 3m
M = 4000 Nm
HB = 0
N = VA = 163 N
250 250
I - HA - 250 = N
MF = -HA(M - 250 x)
(x = 0) = 0
(x = h) = -500 Nm
stato vettore T ha le 3 componenti nello spazio XYZ
- X tensione normale (x)
- p tensioni tangenziali (y z)
deve essere garantito l’equilibrio come
forza R = ∫ T dA e momento M = ∫ X ∫ T x r dA
Si costruisce un cubetto elementare intorno al punto P
un vettore tensione (3 componenti) per faccia
SOLIDO DI DE ST. VENANT
Ipotesi semplificative
- materiale elastico, omogeneo, isotropo
- cilindro con S0 ≪ L → sezione costante
- solido in equilibrio sotto forze esterne applicate (reaz. vincolo e carichi)
- forze di volume nulle
- forze di superficie applicate solo sulle basi
Forze SOLO sulle basi: si prende solo la faccia x del cubetto
Xx, Txy, Txz
Nx
Nx = ∫A Xxx dA
Mz
Mz = ∫A Xxx (-y) dA
My
My = ∫A Xxx z dA
Tz
Tz = ∫ Txz dA