Trave con sezione a T: la distribuzione degli sforzi sotto carico

Le travi sono sistemi strutturali composti da ritti e traversi, nei quali un elemento orizzontale viene semplicemente appoggiato su due supporti verticali, fanno parte della configurazione di base per molte delle architetture delle civiltà antiche e recenti.

La prima comparsa delle travi

Possiamo indicare che le travi siano nate in Età Neolitica, possiamo riconoscere un suo antenato nelle architetture megalitiche, un esempio è il complesso megalitico di Stonehenge ( https://it.wikipedia.org/wiki/Stonehenge ), risalente al periodo tra il 3100 e il 1500 a.C, composto da pietre alte 4 metri e pesanti 50 tonnellate.
Tali architetture consistevano in enormi pietre infisse nel terreno in modo da comporre determinate strutture e o allineamenti nel territorio.
Si possono distinguere tre elementi: 2 verticali che sostenevano il terzo elemento orizzontale che possiamo classificare come due colonne e una trave.
Questa struttura viene identificata come dolmen (è una delle tre strutture principali megalitiche) erano di solito luoghi di sepolture collettive ed è denominato anche sistema trilitico, proprio poiché composto da tre elementi in pietra.
 

Lo studio delle forze che agiscono sulle travi

L’uso della trave come elemento strutturale è certamente attribuibile alla convenienza ed alla semplicità di questa. Questa semplicità, tuttavia, si basa su un comportamento strutturale, molto più complesso di quello di semplici elementi tesi o compressi. Già Leonardo da Vinci (1452-1519) provò a descriverne il comportamento su basi razionali.
Tuttavia, fu Galileo Galilei (1564-1642) il primo ad iniziare in modo sistematico lo studio del problema della flessione (anche se non ottenne il pieno successo nel risolvere il problema, la sua formulazione iniziale gettò le basi per gli studi successivi).
La soluzione finale al problema della flessione viene accreditata ad August Coulomb (1736-1806).


La distribuzione degli sforzi

I carichi esterni su una trave producono un insieme di forze interne, di sforzi e di deformazioni correlati tra loro. Per ottenere l’equilibrio di una qualsiasi porzione di struttura si devono sviluppare un insieme di forze interne alla struttura stessa ovvero sforzo normale, flessione, taglio e torsione.
Un qualsiasi progetto della trave deve soddisfare specifici criteri di resistenza e di rigidezza al fine di assicurare la sicurezza e le condizioni di servizio dell’elemento.
Le travi devono essere progettate in modo da essere sufficientemente resistenti per sopportare i carichi applicati senza eccessive sollecitazioni del materiale e senza eccessive deformazioni.
L’azienda L’Edile è in grado di fornire una qualificata consulenza a livello progettuale e una vasta varietà di travi (https://www.ledile.com/it/Prodotti/Travi-a-I,-L-e-%C3%A2%C2%8A%C2%A5.html).
Gli approcci progettuali per soddisfare questi criteri dipendono molto dal materiale selezionato per l’uso.
Inoltre bisogna tener conto del dimensionamento delle travi, le principali variabili di progetto per il dimensionamento delle travi sono:

* la luce;
* il tipo di carico e la sua intensità;
* il tipo di materiale;
* la dimensione della sezione trasversale e la sua forma (includendo le variazioni di questa lungo la lunghezza dell’elemento);
* le tecniche di assemblaggio o fabbricazione.
 

La distribuzione degli sforzi per le travi con sezione a T

Vediamo ora come reagisce una trave con sezione a t soggetta a forse di compressione sulla faccia superiore ( nell’immagine le forze di compressine sono indicate con frecce grosse color rosso).
Gli sforzi interni alla trave si distribuiscono nel seguente modo:
* Sulla facciata superiore si avranno sforzi di compressione, le fibre della trave sono compresse;
* Sulla facciata inferiore si avranno sforzi di trazione, le fibre della trave sono tese.

Le immagini sottostanti aiuterano a capire meglio l’andamento delle forze interne alla trave con sezione T.
 
Trave a T: laterale e sezione
Trave con sezione a T vista laterale e sezione della trave a T.

Trave a T: sforzi
Assonometria della trave a T e andatura del grafico degli sforzi.

 


Bibliografia: Michelangelo Laterza – Principi e Sistemi Strutturali per l’Architettura.