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Carico di Punta e Verifica di Stabilità nelle Aste

    Carico di Punta e Verifica di Stabilità nelle Strutture Soggette a Compressione

    Il concetto di carico di punta è un aspetto cruciale nell’analisi delle strutture sottoposte a compressione, che richiede particolare attenzione ed un approccio analitico accurato. Quando una struttura viene sottoposta a carichi di compressione concentrati e centrati nella sezione dell’/e asta/e considerata/e, emerge la necessità di valutare se il carico applicato supera il cosiddetto carico critico, al di sopra del quale può verificarsi il cedimento strutturale dovuto all’instabilità.

    Caratteristiche del Carico di Punta

    Un elemento strutturale (asta) soggetto a carico di punta può subire una svergolatura ed una curvatura improvvisa sotto l’azione di un carico determinato. Questo fenomeno è causato da imperfezioni nella struttura, come disallineamenti dei vincoli, eterogeneità del materiale ed un carico non perfettamente centrato. L’instabilità a carico di punta è il risultato del momento di disturbo generato all’interno dell’elemento a causa di tali imperfezioni.

    Influenza della Snellezza e della Lunghezza di Libera Inflessione

    La snellezza dell’elemento strutturale è fondamentale nella verifica di stabilità per carico di punta. L’asta si definisce snella quando il suo rapporto lunghezza libera di inflessione-raggio giratorio d’inerzia supera un valore: 30 (numero puro). Non ci addentreremo in questo articolo nelle formule, tuttavia, ci basti sapere che un valore compreso fra 30 e 90 o, fra 30 e 95 (in letteratura il limite superiore non converge verso un solo valore), porta nel campo di Rankine e quindi va usata la formula di Rankine, per determinare la forza massima imprimibile, mentre, per snellezze superiori a 90 o 95 siamo nel campo di Eulero, quindi, va usata la formula di Eulero. Al di sotto del valore di 30 l’asta non si definisce snella, nel gergo tecnico; infatti, la si verifica a sola compressione. Maggiore è la snellezza dell’elemento, minore sarà la sua resistenza a compressione nei confronti dell’instabilità. Questo concetto è strettamente correlato alla lunghezza di libera inflessione dell’asta, che è pari alla distanza fra due punti di flesso della configurazione deformata, e dipende dai vincoli.

    Metodi di Analisi Strutturale e Limiti dei Software di Calcolo

    L’analisi strutturale di complessi di aste (beam) viene spesso eseguita utilizzando software di calcolo che si basano sul metodo degli elementi finiti. Questi programmi analizzano le strutture suddividendo gli elementi in segmenti (elementi) più piccoli e calcolando le caratteristiche di sollecitazione e spostamento. Tuttavia, nella verifica di stabilità per carico di punta, i software di calcolo sovrastimano la resistenza all’instabilità da carico di punta.

    Poiché la verifica di stabilità è influenzata dalla lunghezza di libera inflessione dell’asta, dividere l’elemento in segmenti più piccoli può portare a sovrastimare il carico critico, che è funzione dell’inverso del quadrato della lunghezza dell’asta, di conseguenza, la modellazione di un’asta in più elementi porta a risultati inaccurati.

    Approccio Analitico e Conclusioni

    Per evitare inesattezze nella verifica di stabilità per carico di punta, è consigliabile adottare un approccio analitico. La modellazione di un’asta suddivisa in segmenti più piccoli può condurre a valutazioni errate dei carichi critici. Pertanto, per assicurare un’analisi accurata e affidabile, è preferibile effettuare la verifica per via analitica, considerando attentamente la snellezza, la lunghezza di libera inflessione e le caratteristiche geometriche e meccaniche del materiale.

    In definitiva, il carico di punta e la verifica di stabilità sono aspetti fondamentali nell’analisi delle strutture soggette a carichi suddetti. La comprensione delle influenze della snellezza, della lunghezza di libera inflessione e delle imperfezioni strutturali è essenziale per prevenire il cedimento strutturale indesiderato e garantire la sicurezza e l’affidabilità delle costruzioni.

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