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Statica e equilibrio

Mappa concettuale

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L'equilibrio statico nelle strutture isostatiche è fondamentale per l'ingegneria civile. Questo concetto include l'analisi delle forze, dei momenti e delle reazioni vincolari, nonché la determinazione del baricentro e del momento di inerzia, elementi chiave per la stabilità strutturale.

Equilibrio statico nelle strutture isostatiche

Nello studio della statica, una branca della meccanica classica, le strutture isostatiche come le travi sono analizzate per determinare le condizioni di equilibrio. Un corpo si trova in equilibrio statico quando la somma vettoriale delle forze esterne agenti su di esso, inclusi i carichi applicati e le reazioni vincolari, è pari a zero e quando la somma dei momenti generati da queste forze rispetto a qualsiasi punto è anch'essa nulla. Per stabilire le reazioni vincolari, si impiegano tre equazioni fondamentali di equilibrio: l'equilibrio alla traslazione lungo l'asse orizzontale (asse x), l'equilibrio alla traslazione lungo l'asse verticale (asse y) e l'equilibrio al momento rotazionale. Queste equazioni costituiscono un sistema risolvibile di tre equazioni con tre incognite, che sono le reazioni vincolari. Per formulare correttamente le equazioni di equilibrio, si adottano convenzioni sui segni: le forze orizzontali sono positive se dirette verso destra, le forze verticali sono positive se dirette verso l'alto, e i momenti sono considerati positivi se inducono una rotazione in senso antiorario. Se le soluzioni per le reazioni vincolari risultano negative, ciò indica che il senso assunto inizialmente per la forza o il momento era errato e deve essere invertito.
Bilancia a bracci uguali in equilibrio con pesi cilindrici argentei su sfondo neutro, struttura dorata e base nera opaca.

Calcolo della risultante delle reazioni vincolari

Il calcolo della risultante delle reazioni vincolari in una struttura isostatica si effettua sommando vettorialmente le forze vincolari. La risultante, indicata con RV, è la somma vettoriale delle reazioni vincolari, come ad esempio Ve e Va. La direzione e il senso della risultante sono determinati considerando l'equilibrio dei momenti secondo il teorema dei momenti di Varignon, che afferma che il momento risultante è uguale alla somma dei momenti delle singole forze rispetto a un punto. La direzione della risultante è parallela a quella del carico distribuito totale, e il suo punto di applicazione coincide con il baricentro del sistema di carichi. Per mantenere l'equilibrio statico, la risultante dei carichi esterni e la risultante delle reazioni vincolari devono essere uguali in modulo, direzione e avere verso opposto.

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00

Equazioni fondamentali di equilibrio

Equilibrio traslazione asse x, equilibrio traslazione asse y, equilibrio momento rotazionale.

01

Convenzioni sui segni in statica

Forze orizzontali positive verso destra, forze verticali positive verso l'alto, momenti positivi se rotazione antioraria.

02

Interpretazione soluzioni negative

Se reazioni vincolari negative, senso forza/momento iniziale errato, invertire direzione.

Q&A

Ecco un elenco delle domande più frequenti su questo argomento

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