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Edilizia e Costruzioni


Comportamento sismico ed a collasso di strutture in cls armato

Analisi non lineari di sistemi di aste piane e spaziali

Metodi d’analisi probabilistica del comportamento strutturale

Metodi ad elementi finiti per strutture ad asse curvilineo

Proprietà meccaniche dei materiali da costruzione

Stato di sollecitazione in solidi con elesticità lineare

Durezza dei materiali da costruzione

Resistenza al fuoco di strutture in calcestruzzo armato

Protezione sismica mediante elementi isolatori o dissipatori

Strutture in muratura e  protezione del patrimonio culturale
 
Strutture reticolari metalliche e di lega leggera

Rinforzo di strutture mediante placcaggi in FRP

Stato di sollecitazione in solidi con elasticità lineare.

•  Stato di tensione/deformazione del solido elastico (lineare):

Introduzione alla definizione del tensore della tensione.

Esempio: l’esperimento di Hooke:

            stato di tensione uniassiale (tirante a forma di barra circolare)

            sz=Nz/Az         ,  Nz=EAz(Dl/l)=EAzez            , E, modulo di elasticità lineare

            ez=Dl/l=sz/E    , eq=(2p(r-Dr)-2pr)/2pr=-nez=(-n/E)sz          , er=Dr/r=-nez=(-n/E)sz

            la deformazione è triassiale !

            (esistono effetti anche in direzioni diverse da quella del carico).

NB: lo stato di tensione è descritto da un tensore (doppio simmetrico):

Componenti di tensione su piani diversi dalla sezione normale all’asse della barra:

esempio: sezione An, con: cos(nz)=cos45° e sia: t, l’intersezione fra Az e An:

Nz=szAz            ;   sn=snn=szcos45°cos45°=(1/2)sz          snt=tn=szsin45°sin45°=(1/2)sz

in genere:      sik=sjhnjinhk, con: nji=cos(yjxi), per proiettare linee di forza e giaciture

 

Un tensore doppio ha due indici (nove componenti, ordinati in una matrice):

            (il vettore ha un indice e, per esempio, tre componenti),

conveniamo di scrivere shk, quindi, per esempio:

- h, specifica la giacitura dell’elemento d’area su cui agisce il componente di tensione,

- k specifica la linea d’azione che caratterizza il componente di tensione.

            stato di tensione biassiale:     sxx, sxy, syy  ; sxy=syx;       dAx=1 dy , dAy=1 dx,

            calcolo delle componenti di tensione riferite all’areola dAn=1 ds:

            cos(xn)=cos(ys)=cosf; cos(xs)=cos(p/2-f)=-sinf; cos(yn)=sinf;

            snnds-sxxdycosf-syydxsinf-sxydycosf-syxdxsinf=0;

            snsds+sxxdysinf-syydxcosf-sxydycosf-syxdxsinf=0;

quindi:

    sn=snn=sxxcos2f+syysin2f+2sxysinfcosf=(1/2)(sxx+syy)+(1/2)(sxx-syy)cos2f+sxysin2f;

    tn=ssn=(syy-sxx)sinfcosf+sxy(cos2f-sin2f)=-(1/2)(sxx-syy)sin2f+sxycos2f;

Cosa avviene cambiando l’elemento d’area rispetto al quale calcolare i componenti del tensore della tensione ?

- tenuto a parametro l’inclinazione f, si esamini la variazione delle componenti di tensione al variare della giacitura dell’areola dAn=1 ds;

1) differenziando la prima rispetto a f ed eguagliando a zero:

            tan2fo=2sxy/(syy-sxx)

si evidenziano due valori dell’angolo 2f e, cioè, le particolari direzioni che corrispondono alla tensione normale massima sM e, rispettivamente, minima sm:

            (sM, sm)= ;

con questo orientamento, la componente tangenziale è nulla (solido isotropo !).

            NB: trasformazione d’assi: X=xcosfo+ysinfo ; Y=ycosfo-xsinfo ;

                         .

2) differenziando la seconda rispetto a f ed eguagliando a zero:

            tan2f*=(syy-sxx)/2sxy,

con questo orientamento, esistono componenti normali.
 

Il tensore delle tensioni è simmetrico (per l’ipotizzata isotropia) e presenta direzioni principali (se si scelgono assi di riferimento che corrispondono con tali direzioni, il tensore ha localmente solo componenti normali).

, sik = ski ;                 => , sI > sII > sIII.

 

Per descrivere lo stato di tensione (proprietà vettoriale di superficie), occorre ricorrere ad una quantità con due indici: uno, per specificare la giacitura dell’area (infinitesima) su cui agisce; uno, per specificare direzione e verso d’azione. Indici uguali denotano componenti normali; indici distinti denotano componenti tangenziali (che giacciono nell’area).

            il tensore della deformazione: componenti normali e tangenziali

 elemento (orientato) infinitesimo di dimensioni: ux, uy, uz ;  ;

            analisi linearizzata (piccoli spostamenti e piccole deformazioni) euleriana:

Variazioni di lunghezza (allungamenti, accorciamenti): exx=(dux/dx) ; eyy=(duy/dy) ; ezz=(duz/dz) ;

Variazioni angolari (svergolature): exy= ; eyz=; ezx=.

(il tensore è simmetrico !!!!). Rotazioni: qz=; qx=; qy=.

cioè: le equazioni di congruenza (linearizzate e con confusione dei referenziali):

            eij= ; componenti normali: i=j; componenti tangenziali:.

effetti trasversali dei carichi; generalizzazione a lastra finita con doppia trazione:

            Ee11 = [s11- n s22];

            Ee22 = [s22- n s11];

            Ee33 = - n (s11+ s22);

generalizzazione a cubo, con carico su ciascuna faccia:

            Ee11= [s11- n (s22+ s33)] ;

            Ee22= [s22- n (s33+ s11)] ;

            Ee33= [s33- n (s11+ s22)].

campo di validità del modello continuo, elastico, lineare, omogeneo, isotropo.

metalli tecnici: aggregati policristallini –> proprietà sub- inter- e trans-granulari.

snervamento monotono: scostamento dalla linearità e limite di elasticità apparente.

dislocazioni: mobilità sub- e trans-granulare (bande di Lüders)

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