[Scienza delle Costruzioni] Campo spostamenti trave isostatica

qwert90
Buonasera a tutti.

Devo risolvere il problema trasversale della seguente struttura :
[fcd][FIDOCAD]
LI 45 40 90 40 0
LI 90 40 135 40 0
LI 45 40 40 45 0
LI 40 45 50 45 0
LI 50 45 45 40 0
LI 90 40 85 45 0
LI 85 45 95 45 0
LI 95 45 90 40 0
LI 35 50 40 45 0
LI 40 50 45 45 0
LI 45 50 50 45 0
EV 85 45 90 50 0
EV 90 50 90 45 0
EV 90 45 95 50 0
PV 90 20 90 25 135 25 135 20 0
LI 95 20 95 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 100 20 100 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 105 20 105 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 110 20 110 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 115 20 115 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 120 20 120 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 125 20 125 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 130 20 130 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
TY 140 20 4 3 0 0 0 * q[/fcd]


Allora ho determinato le reazioni vincolari :

[fcd][FIDOCAD]
LI 45 40 90 40 0
LI 90 40 135 40 0
LI 45 40 40 45 0
LI 40 45 50 45 0
LI 50 45 45 40 0
LI 90 40 85 45 0
LI 85 45 95 45 0
LI 95 45 90 40 0
LI 35 50 40 45 0
LI 40 50 45 45 0
LI 45 50 50 45 0
EV 85 45 90 50 0
EV 90 50 90 45 0
EV 90 45 95 50 0
PV 90 20 90 25 135 25 135 20 0
LI 95 20 95 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 100 20 100 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 105 20 105 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 110 20 110 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 115 20 115 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 120 20 120 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 125 20 125 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 130 20 130 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
TY 140 20 4 3 0 0 0 * q
LI 45 55 45 70 0
FCJ 2 0 3 2 0 1
TY 50 60 4 3 0 0 0 * ql/2
TY 50 65 4 3 0 0 0 *
LI 90 55 90 70 0
FCJ 1 0 3 2 0 1
TY 95 60 4 3 0 0 0 * 3ql/2
TY 95 65 4 3 0 0 0 *
TY 40 35 4 3 0 0 0 * A
TY 90 35 4 3 0 0 0 * B
TY 135 35 4 3 0 0 0 * C
TY 60 35 4 3 0 0 0 * L/2
TY 105 35 4 3 0 0 0 * L/2
LI 45 75 60 75 2
FCJ 2 0 3 2 0 1
TY 60 75 4 3 0 0 2 * z
TY 50 85 4 3 0 0 2 *
LI 90 75 90 90 2
FCJ 2 0 3 2 0 1
TY 80 85 4 3 0 0 2 * y
TY 95 85 4 3 0 0 2 *
LI 90 75 105 75 2
FCJ 2 0 3 2 0 1
TY 105 75 4 3 0 0 2 * z
TY 95 85 4 3 0 0 2 *
LI 45 75 45 90 2
FCJ 2 0 3 2 0 1
TY 35 85 4 3 0 0 2 * y
TY 50 85 4 3 0 0 2 *[/fcd]


Allora le condizioni al contorno che sono riuscito a trovare sono :

Primo tratto
$v_1(0)=0$
$M_1(0)=0$

Secondo tratto
$T_2(L/2)=0$
$M_2(L/2)=0$

Poi c'è un vincolo interno che è il carrello che impedisce lo spostamento relativo nella direzione "verticale" :
$v_1(L/2)=v_2(0)$

Quale altra condizione devo scrivere ?

Aiutatemi vi prego.
Grazie.

Risposte
ELWOOD1
Le rotazioni della trave in prossimità del carrello sono le medesime:

$v'_1(L/2)=v'_2(0)$

ovviamente lascio a te far combaciare i segni con le convenzioni che hai adottato.

peppe.carbone.90
Ma stai applicando il metodo della linea elastica? E se si quale, quella del secondo ordine?
Inoltre il vincolo in $B$ non è interno, ma sarà esterno intermedio (non interrompe la continuità della struttura).
Dunque, dal punto di vista cinematico, puoi dire qualcosa sulla rotazione destra e sinistra...

EDIT: quel qualcosa l'ha scritto ELWOOD :-D

peppe.carbone.90
Arrivo tardi pare. Scusa ELWOOD, non avevo visto il tuo intervento.

ELWOOD1
Tranqui Jojo...in effetti mi pare di aver detto qualcosa di troppo ;)

qwert90
Perché le rotazioni sono le medesime scusami ELWOOD ?
Non l'ho capito.

Grazie :smt023 .

peppe.carbone.90
Scusa se rispondo (anche se non sono ELWOOD) con una domanda: perché dovrebbero essere diverse? (Non è una domanda trabocchetto, voglio solo farti arrivare a capire).

qwert90
Ciao JoJo.
Allora relativamente al carrello interno ho scritto che esso deve annullare lo scorrimento verticale. E quindi lo scorrimento relativo tra i due tratti collegati dal carrello deve essere zero.

Però sul perché le rotazioni debbano essere le stesse non so dare alcuna spiegazione. Teoricamente i due tratti sono "diversi" tra loro e a livello intuitivo io credo che sia così. Ma ovviamente mi sbaglio. Ma non capisco il perché, purtroppo. In questo caso come mi devo comportare ?

E se lì al posto del carrello ci fosse stata una cerniera interna a quel punto quali condizioni avrei dovuto scrivere ? Avrei dovuto scrivere solo quella relativa al fatto che gli scorrimenti verticali da un lato e dall'altro devono essere uguali ?

Grazie :smt023 .

ELWOOD1
Si anche se effettivamente parlare di "rotazioni" potrebbe trarti in inganno, in quanto intuitivamente è forse difficile da identificare.
In effetti $v'(0)$ e $v'(l)$ sono a tutti gli effetti le derivate degli spostamenti, e come tale rappresentano i coefficienti angolari delle funzioni spostamenti calcolate in quei particolari punti.

Per questo puoi dire che la retta tangente allo spostamento deve avere la medesima pendenza sia all'intorno sinistro che a quello destro. Il che fisicamente conferma la "regolarità" della deformata della trave.

qwert90
Quindi, ELWOOD, il fatto che $v$ a destra e a sinistra sia uguale implica automaticamente e sempre che siano uguali a destra e sinistra nelle medesime rispettive sezioni anche le loro derivate ?

ELWOOD1
In questo caso si, perchè il vincolo del carrello non interrompe la continuità strutturale!
Se forse ti è più intuitivo, potresti immaginare la trave e quindi il suo campo spostamenti come una funzione continua e regolare.
Per cui matematicamente parlando...quando una funzione è continua e regolare?

qwert90
Aspetta ELWOOD sto andando un po' in confusione :oops: .
Però penso di aver afferrato il concetto quando dici che ciò è possibile perché il vincolo non interrompe la continuità strutturale.

Se invece ci fosse presente una cerniera interna quali condizioni avrei dovuto scrivere in corrispondenza di essa ?

ELWOOD1
Dimmelo te :D

qwert90
La condizione di scorrimento verticale uguale sia da un lato che dall'altro la dovrei scrivere comunque, perché si tratta comunque di una cerniera.
E basta, vero ?

(Scusami se commetto errori imbarazzanti :oops: :oops: , sto cercando di imparare)

Grazie :smt023 .

peppe.carbone.90
Scusate se mi intrometto :-D
Io credo si possa concretizzare così: immagina quel carrello come il fulcro di una leva. Se la leva ruota a attorno a tale fulcro di un certo angolo $\phi$, leggerai, rispetto all'orizzontale, una stessa rotazione sia a destra che sinistra del fulcro.



Il ragionamento è poi da ricondurre ad un concio infinitesimo in corrispondenza dell'appoggio. Se a destra hai un valore diverso di rotazione rispetto a sinistra, significa che la trave si è fratturata:



Non c'è uno snodo cioè che possa far ruotare indipendentemente il tratto sinistro da quello destro.

"qwert90":
Quindi, ELWOOD, il fatto che a destra e a sinistra sia uguale implica automaticamente e sempre che siano uguali a destra e sinistra nelle medesime rispettive sezioni anche le loro derivate ?


Attenzione, non è automatico. Un vincolo che sia contemporaneamente esterno-interno cedevole (pensa al carrello che interrompe la continuità della trave), implica che gli abbassamenti siano uguali, ma non le rotazioni:



La tua situazione è la $2$ e puoi dire che gli abbassamenti e le rotazioni sono uguali da una parte e dall'altra.
Nel caso $1$ non puoi dire lo stesso: gli abbassamenti saranno gli stessi, ma non le rotazioni.

peppe.carbone.90
Riguardo la cerniera interna puoi imporre altre condizioni. Ragiona sempre sulle quantità cinematiche (abbassamenti e rotazioni) e statiche (taglio e momento flettente). Ricorda poi che il numero di condizioni da imporre è fisso (domani in caso vediamo di affrontare questo punto), e dipende dall'ordine dell'equazione differenziale che stai usando (in questo caso mi pare che stai applicando quella del secondo ordine). Una sola condizione comunque non è sufficiente.

Per stasera io vi saluto. Ciao e buona notte a tutti e due.

ELWOOD1
"qwert90":

(Scusami se commetto errori imbarazzanti :oops: :oops: , sto cercando di imparare)


Figurati, qua nessuno è un libro stampato...men che meno io ;)

A dir il vero la cerniera interna spezza la struttura, il che significa che sia gli spostamenti che le rotazioni relative dei 2 tratti possono avere tra loro configurazioni completamente diverse.

Quindi a mio avviso (Jojo correggimi se sbaglio) le condizioni che puoi imporre in prossimità della cerniera non saranno più le usuali condizioni essenziali (ovvero condizioni sugli spostamenti e rotazioni) ma bensì potrai imporre solamente delle condizioni naturali ovvero delle condizioni sulle sollecitazioni interne: Momento nullo, taglio e sforzo normale uguali.

qwert90
Qualcosina l'ho capita. Qualcosa ancora non riesco ad afferrarla per bene; forse è per via della mia ignoranza più totale.
E ciò mi manda un po' in sconforto :( .

Vi chiedo scusa ragazzi, sono un po' stanco anche io. A partire da domani mattina rileggerò il tutto e se sarete disponibili continueremo e continuerò volentieri la discussione.
Vado a riposare.

Buonanotte ad entrambi e grazie.

qwert90
Buonasera.
Riflettendo oggi su quanto è stato scritto nel topic penso di aver capito quanto mi avevate scritto ieri sera.

Allora riferendomi ancora alla struttura di partenza :
[fcd][FIDOCAD]
LI 45 40 90 40 0
LI 90 40 135 40 0
LI 45 40 40 45 0
LI 40 45 50 45 0
LI 50 45 45 40 0
LI 90 40 85 45 0
LI 85 45 95 45 0
LI 95 45 90 40 0
LI 35 50 40 45 0
LI 40 50 45 45 0
LI 45 50 50 45 0
EV 85 45 90 50 0
EV 90 50 90 45 0
EV 90 45 95 50 0
PV 90 20 90 25 135 25 135 20 0
LI 95 20 95 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 100 20 100 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 105 20 105 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 110 20 110 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 115 20 115 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 120 20 120 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 125 20 125 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
LI 130 20 130 25 0
FCJ 2 0 3 2 0 0
TY 140 20 4 3 0 0 0 * q
LI 45 55 45 70 0
FCJ 2 0 3 2 0 1
TY 50 60 4 3 0 0 0 * ql/2
TY 50 65 4 3 0 0 0 *
LI 90 55 90 70 0
FCJ 1 0 3 2 0 1
TY 95 60 4 3 0 0 0 * 3ql/2
TY 95 65 4 3 0 0 0 *
TY 40 35 4 3 0 0 0 * A
TY 90 35 4 3 0 0 0 * B
TY 135 35 4 3 0 0 0 * C
TY 60 35 4 3 0 0 0 * L/2
TY 105 35 4 3 0 0 0 * L/2
LI 45 75 60 75 2
FCJ 2 0 3 2 0 1
TY 60 75 4 3 0 0 2 * z
TY 50 85 4 3 0 0 2 *
LI 90 75 90 90 2
FCJ 2 0 3 2 0 1
TY 80 85 4 3 0 0 2 * y
TY 95 85 4 3 0 0 2 *
LI 90 75 105 75 2
FCJ 2 0 3 2 0 1
TY 105 75 4 3 0 0 2 * z
TY 95 85 4 3 0 0 2 *
LI 45 75 45 90 2
FCJ 2 0 3 2 0 1
TY 35 85 4 3 0 0 2 * y
TY 50 85 4 3 0 0 2 *[/fcd]


il fatto che la rotazione a sinistra e a destra del carrello sia sempre la stessa è dovuto in pratica al fatto che quel carrello non interrompe la continuità strutturale e non costituisce una sconnessione cinematica dell'intera struttura.
Ma, ragionando in maniera molto terra terra, ho notato che la struttura, proprio in virtù del fatto che il carrello non costituisce alcuna sconnessione strutturale e quindi cinematica, è costituita da un solo tratto.

E quindi la rotazione nella sezione B appartenente al primo tratto è pari ad un certo valore, ma la sezione B del primo tratto è appartenente in fondo anche al secondo tratto e quindi la rotazione della sezione B del secondo tratto sarà pari a quella della sezione B del primo tratto (che sono poi coincidenti).

E' così ?

Poi per quanto riguarda il caso della cerniera, come dovrei ragionare ?
Il momento flettente deve essere nullo in prossimità della cerniera e lo spostamento verticale delle sezioni in prossimità della cerniera deve essere nullo. Sono queste le due condizioni da scrivere ?


Grazie e buona serata.

peppe.carbone.90
"qwert90":
E quindi la rotazione nella sezione B appartenente al primo tratto è pari ad un certo valore, ma la sezione B del primo tratto è appartenente in fondo anche al secondo tratto e quindi la rotazione della sezione B del secondo tratto sarà pari a quella della sezione B del primo tratto (che sono poi coincidenti).

E' così ?


Si è così, ed è proprio ciò che analiticamente traduci come $\phi_(B^("I")) = \phi_(B^("II"))$, ovvero come ti ha scritto nella prima pagina ELWOOD.

"qwert90":
Poi per quanto riguarda il caso della cerniera, come dovrei ragionare ?
Il momento flettente deve essere nullo in prossimità della cerniera e lo spostamento verticale delle sezioni in prossimità della cerniera deve essere nullo. Sono queste le due condizioni da scrivere ?


Intanto qualche indicazione:


    [*:1wnwetpx]quando devi scrivere condizioni di vincoli interni, ti conviene sempre ragionare prima singolarmente sulla parte sinistra ad esempio e poi su quella destra (o viceversa);

    [/*:m:1wnwetpx]
    [*:1wnwetpx] il numero di condizioni da scrivere è dettato dall'ordine dell'equazione differenziale.

    [/*:m:1wnwetpx]
    [*:1wnwetpx] ti consiglio di seguire sempre quest'ordine quando scrivi le condizioni, ovvero ragioni in ordine su $v(x)$, $\phi(x)$, $M(x)$ e $T(x)$ (non ti scrivo in termini di derivate dello spostamento per evidenziare le funzioni cinematiche e quelle statiche);

    [/*:m:1wnwetpx]
    [*:1wnwetpx] quando applichi l'equazione del secondo ordine, le condizioni che vanno imposte sono solo quelle che riguardano gli spostamenti (abbassamenti e rotazioni), in quanto quelle relative alle grandezze statiche (taglio e momento) sono tenute in conto dal momento che la struttura viene risolta preventivamente*.[/*:m:1wnwetpx][/list:u:1wnwetpx]

    Applichiamo queste indicazioni al caso della cerniera interna (scarica). Per prima cosa, vediamo quante condizioni dovremo scrivere per essa: se stai applicando l'equazione del secondo ordine, dovrai imporre solo condizioni sugli abbassamenti e rotazioni, quindi al più dovrai scrivere due condizioni: una per l'abbassamento e una per la rotazione.
    Comincio dalla funzione abbassamento $v(x)$ e siccome sto ragionando su un vincolo interno, concentro la mia attenzione sullo spostamento a sinistra. Cosa posso dire su tale abbassamento? Posso dire che avrà un certo valore, ma che sicuramente tale valore (incognito) sarà uguale a quello di destra. Dunque la condizione è quella che hai scritto tu:

    $v_(B^("I")) = v_(B^("II"))$ o, equivalentemente $v_(B^("I")) - v_(B^("II")) = \Delta v_B=0 $.

    Passo ora alla rotazione. Posso dire qualcosa? No, perché in generale a sinistra e a destra avrò due valori non nulli e diversi tra loro. Quindi mi fermo qui, avendo esaurito le grandezze cinematiche su cui potevo ragionare. Il resto delle condizioni si scriverà in base agli altri vincoli che hai.
    Spero sia chiaro, altrimenti chiedi. Intanto ti consiglio di visionare queste due lezioni della Uninettuno:

    https://www.youtube.com/watch?v=jZQU_ajiud8
    https://www.youtube.com/watch?v=c5bOzLQxF6o

    Fai attenzione solo a questa cosa:

    "qwert90":
    Ma, ragionando in maniera molto terra terra, ho notato che la struttura, proprio in virtù del fatto che il carrello non costituisce alcuna sconnessione strutturale e quindi cinematica, è costituita da un solo tratto.


    Anche se la struttura non è materialmente interrotta, è comunque da considerarsi costituita da due tratti ai fini dell'applicazione dell'equazione della linea elastica, perché il carrrello intermedio rappresenta comunque una discontinuità del campo di integrazione (in particolare avrai una discontinuità nella funzione del...)

    Ciao.


    _________________________
    * Ad essere sincero questa cosa non la sapevo, perché ho sempre applicato quella del quarto ordine; mi sono documentato però (per assicurarmi di non dirti castronerie) e ho letto questa cosa.

peppe.carbone.90
Qui inoltre trovi due esercizi svolti (sempre della uninettuno):

http://www.consorzionettuno.it/statica/ ... lez_38.pdf

http://www.consorzionettuno.it/statica/ ... lez_39.pdf

E qui:

http://www.dica.poliba.it/09-Travature%20Elastiche.pdf

trovi (a pag. 18 e 19) delle tabelle sulle condizioni al contorno da imporre per vari situazioni di vincoli (esterni, interni, intermedi esterni e intermedi interni).

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