[Scienza delle Costruzioni] Trave iperstatica

Messaggioda darl » 30/09/2023, 12:23

Buongiorno,

mi servirebbe una mano per impostare la risoluzione della seguente trave.
Io avrei pensato di dividere la struttura nella cerniera D e quindi ricercare lo spostamento in D e in D' sfruttando l'equazione della linea elastica per poi eguagliarle e trovare la corrispondente forza che chiamerò FD e quindi risolvere il tutto e tracciare i diagrammi.

Il problema è che procedendo in questo modo mi sembra molto laborioso, qualche consiglio?

grazie mille

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darl
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Re: [Scienza delle Costruzioni] Trave iperstatica

Messaggioda sellacollesella » 30/09/2023, 13:39

Se lo scopo ultimo dell'esercizio sono i diagrammi delle sollecitazioni interne e non vi è alcuna imposizione da parte del docente sulla strategia risolutiva, allora la linea elastica la lascerei riposare per bene, anche perché qui dovresti suddividere la struttura in otto elementi finiti, tra cui due inclinati; decisamente un lavoraccio!

D'altro canto, mi verrebbe naturale declassare l'incastro \(A\) in una cerniera introducendo una coppia incognita \(X\), quindi svincolerei (internamente ed esternamente) la struttura introducendo le rispettive reazioni vincolari e risolverei un sistema lineare di 6 equazioni di equilibrio in 6 incognite.

Ciò fatto, determinerei le funzioni delle sollecitazioni interne (che ovviamente dipenderanno da \(X\)), quindi risolverei un'equazione di congruenza nell'incognita \(X\) imponendo che la rotazione in \(A\) sia nulla tramite l'applicazione del teorema di Castigliano o di un altro metodo equivalente.

Infine, traccerei i diagrammi delle sollecitazioni interne (N, T, M) in ogni tratto della struttura piana. Qualora l'esercizio imponga delle relazioni del tipo \(L_2=2L_1\) oppure \(F_1 = qL_1\) o ancora \(C_1 = qL_1^2\), il mio consiglio è di parametrizzare tutte le lunghezze tramite \(L\) e tutte le forze e coppie tramite \(q\) ed \(L\); così facendo i calcoli saranno eseguibili serenamente anche a mano, evitando un lungo supplizio condito da imprecazioni varie. :-D
sellacollesella
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Re: [Scienza delle Costruzioni] Trave iperstatica

Messaggioda darl » 02/10/2023, 10:46

Buongiorno, grazie mille per la risposta. Sono un paio di giorni che ci sto ragionando sopra ed ho provato a seguire il tuo consiglio ma mi sono bloccato al sistema di 6 eq in 6 incognite (più il momento).

E io che pensavo che mi sarei incastrato sul teorema di Castigliano, che avrei studiato successivamente :roll: .

Le sei incognite sarebbero \(V_A\), \(H_A\), \(V_Dx\), \(V_Dy\), \(H_I\), \(R_L\) ?

Sono semplicemente le 3 equazioni cardinali espresse sui due tronchi spezzando nella cerniera interna.. giusto?

Probabilmente mi sto solo impicciando col sistema su banali sostituzioni.. in ogni caso ne sto uscendo matto :roll:

grazie
darl
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Re: [Scienza delle Costruzioni] Trave iperstatica

Messaggioda sellacollesella » 03/10/2023, 00:19

Trattandosi di una struttura 1-iperstatica si rende necessario considerare una struttura isostatica associata ed io ho optato per declassare l'incastro \(A\) in una cerniera introducendo quindi una coppia incognita \(X\). Da qui in poi è tutto meccanico, si fa sempre al solito modo. Nella fattispecie, si prende un martello e si spaccano tutti i vincoli, interni od esterni che siano, non importa. Quindi, si introducono le rispettive reazioni vincolari:

Immagine

dove i versi, al solito, si ipotizzano a piacere e solamente a conti fatti si scoprirà se sono corretti (reazione positiva) o scorretti (reazione negativa), quindi si impone l'equilibrio di entrambi i corpi, ottenendo un sistema di 6 equazioni lineari in 6 incognite (in questa fase della risoluzione \(X\) è un parametro): \[
\begin{cases}
H_A + F_1\cos\alpha + H_D = 0 \\
V_A - F_1\sin\alpha + V_D = 0 \\
X - F_1\sin\alpha\,(L_1) - H_D(H_1) + V_D(3L_1) = 0 \\
\\
-H_D+H_I+R_L\cos\alpha = 0 \\
-V_D-qL_2 + R_L\sin\alpha = 0 \\
H_D(H_1) + V_D(L_1+L_2) + qL_2(L_2/2) - H_I(H_2) - C_1 = 0 \\
\end{cases}
\] Come già sottolineato prima, per risolvere serenamente tale sistema a mano è necessario parametrizzare lunghezze, forze e coppie con solo un paio di parametri, ad esempio \(L\) e \(q\), altrimenti si fa presto Natale!

Immagine

Note le reazioni vincolari (dipendenti da \(X\)), risulta possibile determinare le sollecitazioni interne \(N, T, M\) in ogni tratto della struttura, che naturalmente dipenderanno anch'esse da \(X\). Poi, imponendo la congruenza, ossia un'equazione in cui si richiede che la rotazione di \(A\) sia nulla (lì c'era un incastro!), ed in questo il teorema di Castigliano è quanto di meglio si possa disporre, si determina anche \(X\). Quindi, sostituendo tale valore in \(N, T, M\) si ottengono le rispettive funzioni che potranno essere finalmente diagrammate. :-)
sellacollesella
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Re: [Scienza delle Costruzioni] Trave iperstatica

Messaggioda darl » 14/10/2023, 08:38

grazie mille, ora mi è tutto chiaro
darl
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