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Flessione
Flessione retta in una sezione rettangolare
La posizione dell'asse neutro è individuata risolvendo l'equazione
$$ \frac{1}{2} b \, x^2 + \alpha_e \sum \limits_i \, A_{sl,i} \left( x - d_i \right) = 0$$
in cui:
- $x$ è la distanza dell'asse neutro dal bordo superiore compresso
- $\alpha_e$ è il coefficiente di omogeneizzazione
- $A_{sl,i}$ è l'area dell'armatura i-esima
- $d_{i}$ è la distanza dal lembo superiore compresso dell'armatura i-esima
- $b$ è la base della sezione rettangolare
L'equazione può essere scritta nella forma
$$ \frac{1}{2} b \, x^2 + \alpha_e \left( \sum \limits_i \, A_{sl,i} \right) x - \alpha_e \sum \limits_i \, A_{sl,i} d_i = 0$$
che, nel nostro caso, ha come soluzione accettabile
$$x = \frac{- \alpha_e \left( \sum \limits_i \, A_{sl,i} \right) + \sqrt{ \alpha_e^2 \left( \sum \limits_i \, A_{sl,i} \right)^2 + 2 \, b \, \alpha_e \sum \limits_i \, A_{sl,i} d_i } }{b}$$
Nota la posizione dell'asse neutro, calcoliamo il momento di inerzia della sezione omogenerizzata
$$ J_\alpha = \frac{1}{3} b x^3 + \alpha_e \sum \limits_i \, A_{sl,i} \left( d_i - x \right)^2$$
La tensione massima nel calcestruzzo $\sigma_{c,max}$ è data da
$$\sigma_{c,max} = \frac{M}{ J_\alpha} x$$
La tensione nell'armatura i-esima $\sigma_{s,i}$ è data da
$$\sigma_{s,i} = \alpha_e \frac{M}{ J_\alpha} \left( d_i - x \right)$$
Può essere utile introdurre delle variabili adimensionali così definite
$$\xi = \frac{x}{d_{max}}$$
$$\rho_i = \frac{A_{sl,i}}{b \cdot d_{max}}$$
$$\delta_i = \frac{d_{i}}{d_{max}}$$
Con queste posizioni l'equazione per individuare $\xi$ può essere ricavata da quella gia vista per la distanza $x$ dell'asse neutro dal bordo compresso,
$$\xi = \left( - \alpha_e \sum \limits_i \, \rho_{i} + \sqrt{ \alpha_e^2 \left( \sum \limits_i \, \rho_{i} \right)^2 + 2 \, \alpha_e \sum \limits_i \, \rho_{i} \, \delta_i } \right) $$
Flessione retta in una sezione a T
Se l'asse neutro taglia la soletta ($x \le t$) è possibile usare le equazioni viste sopra. Nel caso invece l'asse neutro tagli l'anima della sezione ($x > t$), la posizione dell'asse neutro è individuata risolvendo l'equazione
$$ \frac{1}{2} b_0 \, x^2 + (b - b_0) \cdot t \cdot \left( x - \frac{t}{2} \right) + \alpha \sum \limits_i \, A_{sl,i} \left( x - d_i \right) = 0$$
in cui:
- $x$ è la distanza dell'asse neutro dal bordo superiore compresso
- $\alpha$ è il coefficiente di omogeneizzazione
- $A_{sl,i}$ è l'area dell'armatura i-esima
- $d_{i}$ è la distanza dal lembo superiore compresso dell'armatura i-esima
- $b$ è la larghezza della piattabanda superiore
- $b_0$ è lo spessore dell'anima
- $t$ è lo spessore della piattabanda superiore
L'equazione può essere scritta nella forma
$$ \frac{1}{2} b_0 \, x^2 + \left[ (b - b_0) \cdot t + \alpha \left( \sum \limits_i \, A_{sl,i} \right) \right] x - \left[ (b - b_0) \frac{t^2}{2} + \alpha \sum \limits_i \, A_{sl,i} d_i \right] = 0$$
Nel nostro caso la soluzione accettabile è
$$x = \frac{- \left[ (b - b_0) \cdot t + \alpha \left( \sum \limits_i \, A_{sl,i} \right) \right] + \sqrt{ \left[ (b - b_0) \cdot t + \alpha \left( \sum \limits_i \, A_{sl,i} \right) \right]^2 + 2 \, b_0 \, \left[ (b - b_0) \frac{t^2}{2} + \alpha \sum \limits_i \, A_{sl,i} d_i \right] }}{b_0}$$
Nota la posizione dell'asse neutro, calcoliamo il momento di inerzia della sezione omogenerizzata
$$ J_\alpha = \frac{1}{3} b_0 x^3 + \left[ \frac{1}{12} b \cdot t^3 + b \cdot t \cdot \left( x - \frac{t}{2} \right)^2 \right] + \alpha \sum \limits_i \, A_{sl,i} \left( d_i - x \right)^2$$
La tensione massima nel calcestruzzo $\sigma_{c,max}$ è data da
$$\sigma_{c,max} = \frac{M}{ J_\alpha} x$$
La tensione nell'armatura i-esima $\sigma_{s,i}$ è data da
$$\sigma_{s,i} = \alpha \frac{M}{ J_\alpha} \left( d_i - x \right)$$
