Cos'è il calcolo del raggio?
Il calcolo del raggio è la misurazione della sollecitazione e della deflessione di un raggio strutturale quando viene applicato un determinato carico. Molti fattori contribuiscono alla capacità di un raggio di resistere alla flessione, come le caratteristiche del raggio, del carico e dei supporti. Il calcolo dello spostamento del carico di un singolo raggio utilizzando l'equazione del raggio Euler-Bernoulli è semplice, ma nella maggior parte delle applicazioni pratiche viene utilizzato il software a fascio. I calcoli del raggio vengono utilizzati per garantire la sicurezza ed evitare l'eccesso di costruzione in una varietà di discipline come la costruzione e l'aeronautica.
È necessario calcolare la capacità di carico del raggio al fine di costruire strutture con i materiali più chiari e più economici nel contempo soddisfacendo i requisiti di sicurezza e mantenendo la qualità estetica della struttura. L'intera disciplina dell'ingegneria strutturale è dedicata a questa analisi e progettazione, garantendo che i tetti non crollano sotto il peso della neve, che i parcheggi sotterraneLa testa e i grattacieli costruiti lungo le linee di faglia soddisfano i requisiti di sicurezza dei terremoti. Il calcolo del raggio ha anche le sue applicazioni in ingegneria meccanica, quando si verifica la resistenza del carico delle singole parti di una macchina, come il carico che un'ala aereo può resistere prima di sviluppare sollecitazioni potenzialmente pericolose. Infine, gli architetti devono considerare la deformazione del raggio quando si costruiscono e rinnovano case con costruzione di posti e raggi e quando si considera l'impatto visivo di pavimenti, tetti e balconi cadenti.
Uno dei fattori più importanti nel calcolo della capacità del cuscinetto di carico di un raggio è la scelta dei materiali. In genere, i raggi sono realizzati in legno, acciaio, cemento rinforzato o alluminio. Ogni materiale ha una diversa tendenza a deformarsi elasticamente, chiamato modulo di elasticità, che si riferisce alla capacità del materiale di tornare a posto. Nel suo punto di snervamento, il MAteriale si deformerà in modo plastico, mantenendo la deformazione dopo la rimozione della forza applicata.
La forma trasversale del raggio è la seconda caratteristica considerata nel calcolo del raggio. Le travi potrebbero essere rettangolari, rotonde o vuote, oltre ad avere molti tipi di fianco, come travi a I, travi Z o travi a T. Ogni forma ha un diverso momento di inerzia, altrimenti noto come secondo momento di area, che prevede la rigidità di un raggio.
La forza per unità di lunghezza è un altro parametro utilizzato nel calcolo del fascio e dipende dal tipo di carico. I carichi morti sono semplicemente il peso della struttura e i carichi imposti o vivi sono le forze che la struttura sarà esposta a intermittenza, come neve, traffico o vento. La maggior parte dei carichi sono statici, ma particolare attenzione deve essere prestata a carichi dinamici, terremoti, onde e uragani, che applicano ripetutamente la forza per una durata prolungata. Un carico potrebbe essere distribuito, in genere uniforme o asimmetrico, sUch come nevicata o un mucchio di sporcizia. Potrebbe anche essere concentrato in un punto, centralmente o a vari intervalli.
Le condizioni al contorno per il calcolo del raggio dipendono dal tipo di supporto del raggio. Un raggio potrebbe essere semplicemente supportato su entrambe le estremità, come un travetto del pavimento tra due pareti del cuscinetto di carico. Potrebbe essere a sbalzo o supportato da un'estremità, come un'ala balcone o aeroplano. Le condizioni al contorno si applicano a tutti i punti lungo la lunghezza del raggio.
La relazione tra la deflessione di un raggio e un carico statico è descritta dall'equazione del raggio Euler-Bernoulli. Un'altra equazione, l'equazione del raggio di Euler-Lagrange, descrive questa relazione per un carico dinamico, ma a causa della complessità della sua applicazione, vengono in genere utilizzate approssimazioni statiche. Si possono derivare la deflessione, i momenti di piegatura e la forza di taglio di un raggio dato un carico applicato. In un ambiente pratico, i grafici di carico vengono utilizzati per riassumere queste informazioni ed elencano materiali comuni che soddisfano la sicurezza REquirementi per un carico noto. Per applicazioni più complicate, i calcolatori del fascio sono prontamente disponibili sui siti Web aziendali e come componenti aggiuntivi per il software CAD (Computer Aided Design).