Somma due grandezze ( momento torcente e forza )

[marcosadun]

Ciao!

Vorrei sapere se qualcuno mi puo' aiutare a capire e calcolare il comportamento di due forze che si combinano.

Premetto che non ho una preparazione scolastica tale da darmi gli strumenti per arrivarci da solo...

La mia e' una curiosita' legata ad una applicazione pratica...

In poche parole vorrei capire quanto segue:

io ho un "bullone" con un filetto "x". Conosco la forza perpendicolare al filetto ( un tiro ) per spezzare il bullone...
a questo punto vorrei capire come questa forza perpendicolare cambia se oltre al "tipo" applico anche un momento torcente...

Il bullone si spezzera piu facilmente? Si puo' calcolare di quando si riduce il tiro necessario a spezzare il bullone se applico una torsione contemporanea?

Grazie.

Marco

[Shackle]

Un forza e un momento non sono grandezze fisiche omogenee, non si “sommano” , ma penso tu voglia chiedere se i loro effetti si cumulano. Devi sapere che il capitolo della Scienza delle Costruzioni che tratta dei criteri di resistenza dei materiali è uno dei più difficili, basato abbastanza anche su risultati di natura empirica. Quindi non si può generalizzare, e rispondere con un secco SI oppure NO alla tua domanda. Prima di tutto, non è semplice determinare analiticamente lo stato tensionale risultante dalla applicazione dei carichi che hai ipotizzato , cioè una forza di trazione e un momento torcente al bullone. E inoltre, le conoscenze e le deduzioni che si possono fare nello studio dei casi di sollecitazione composti delle “travi” ( è un termine generico, che va bene per molti tipi di strutture caricate da forze, anche un bullone) valgono, in generale, in punti che NON sono vicini ai vincoli di estremità delle stesse.
Comunque c’è un principio abbastanza semplice, applicabile in vari casi, che si chiama “principio di sovrapposizione degli effetti” , per cui, detto sommariamente (ci sarebbero delle precisazioni da fare ma non è il caso) gli effetti ( le deformazioni) in un certo punto di una struttura sottoposta a carichi diversi si sommano, come se i carichi agissero separatamente e quindi le deformazioni, che poi portano alla rottura, semplicemente si sommassero. Sembra una cosa intuitiva e banale, ma non lo è.

Non vorrei averti confuso le idee, ma in poche righe non è possibile dire altro. Per concludere, intuitivamente ti dico : SI , se aggiungi una sollecitazione di un certo tipo ad una preesistente, per esempio un momento torcente ad una forza di trazione, la rottura avviene prima. Ma a mio parere sulla esatta valutazione dello stato tensionale in un punto come tu chiedi, non è opportuno mettersi a fare delle ipotesi teoriche. Meglio l’esperienza pratica diretta.

[Faussone]

Aggiungo a quanto detto da Shackle che nel caso specifico, assumendo di avere una trave sottoposta a una forza assiale e ad un momento torcente (lasciamo stare adesso il discorso dei filetti su cui in effetti il carico assiale sarebbe applicato), che il carico assiale determina uno stress assiale, ovviamente, mentre il momento torcente uno stress essenzialmente tangenziale nella sezione della trave[nota]Stress tangenziale significa che tagliando la trave attraverso la sua sezione lo stress da torsione è nel piano del taglio, contrariamente allo stress assiale che è normale a tale piano.[/nota], perpendicolare allo stress assiale, i due tipi di stress possono essere combinati in uno stress equivalente unico[nota]Esistono vari criteri per farlo tutti con una loro validità e logica.[/nota] che si confronta con lo stress ammissibile che quel dato materiale può sopportare (normalmente quest'ultimo si deduce da semplici prove di trazione).
Quindi insomma non si somma (scusate il gioco di parole) la forza col momento, che sono due grandezze non sommabili, ma in qualche modo "si sommano" le tensioni che quelle sollecitazioni provocano.