24.1 : Stress principali in una trave

Nelle travi prismatiche soggette a carico trasversale arbitrario, è essenziale analizzare l'interazione tra forze di taglio e momenti flettenti al fine di comprendere la distribuzione delle tensioni e garantire l'integrità strutturale. La massima sollecitazione normale o di flessione si verifica sulle fibre esterne della trave, diminuendo linearmente fino a zero sull'asse neutro. Al contrario, lo stress di taglio raggiunge il picco sull’asse neutro e diminuisce verso le superfici esterne.

L'analisi delle tensioni principali è fondamentale, soprattutto nelle travi a sbalzo rettangolari strette sotto carichi concentrati. Le tensioni principali, le sollecitazioni normali massime e minime in qualsiasi punto, si verificano su piani liberi da sollecitazioni di taglio. Queste sollecitazioni sono essenziali per identificare potenziali punti di guasto. Gli studi computazionali mostrano tipicamente che la massima sollecitazione normale all'interno di tali travi di solito non supera le sollecitazioni superficiali, tranne che vicino ai punti di applicazione del carico, dove lo stress di taglio potrebbe superare lo stress normale.

Il metodo per calcolare la sollecitazione normale massima è generalmente efficace per le sezioni trasversali rettangolari e può essere adattato per forme non rettangolari attraverso calcoli più avanzati o modellazione computazionale. È importante considerare le situazioni in cui grandi sollecitazioni di taglio coesistono con significative sollecitazioni normali vicino alla superficie della trave. Queste condizioni possono portare a modalità di guasto inaspettate, come la fessurazione indotta dal taglio, evidenziando le complessità della progettazione di strutture nel mondo reale.