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Calcolo dei diagrammi delle forze di taglio

Come calcolare il diagramma della forza di taglio (SFD) di una trave semplice?

In questo tutorial, vedremo come calcolare il diagramma della forza di taglio di una trave semplice. Questo è un concetto importante da capire, poiché la forza di taglio è qualcosa per cui è necessario controllare una trave, per un design sicuro.

Cos'è la forza di taglio??

in primo luogo, cos'è la forza di taglio?? Le forze di taglio si verificano quando viene applicata una forza perpendicolare a materiale statico (in questo caso una trave). Pensa a un coltello che taglia una carota. Immagina che la trave sia la carota e un punto di carico sia un coltello. Poiché il coltello applica una forza verso il basso, taglia (o cesoie) la carota.

Queste forze si verificano insieme a numerosi punti di una trave, ed è importante determinare dove si trovano queste cesoie nei punti più grandi poiché questo può essere dove una trave si guasta.

Per calcolare le forze di taglio di una trave, seguire i seguenti semplici passaggi (come mano calcolato da Software SkyCiv Beam). Ma prima, alcune cose da notare con questo processo:

Inizia con l'estrema sinistra della trave

Se c'è una forza verso l'alto (cioè un supporto) quindi l'SFD inizierà a questa forza sopra l'asse x. Se è presente un carico puntuale verso il basso e nessun supporto, il diagramma della forza di taglio inizierà come negativo al valore del carico puntuale.

Muoviti attraverso la trave

Mentre ti imbatti in carichi, aggiungi semplicemente (o sottrarre) questi carichi dal valore che hai già, mantenendo un totale cumulativo.

È molto più facile da capire quando si considera un esempio di come calcolare un diagramma della forza di taglio. Consideriamo quindi il seguente esempio per calcolare il diagramma della forza di taglio di una trave:

Calcolo del diagramma della forza di taglio

fonte: SkyCiv Beam

Calcolo del diagramma della forza di taglio – Passo 1:

Dopo di te calcolare le reazioni ai supporti in A e B, avviare il diagramma della forza di taglio dal primo valore della forza che agisce sulla trave. Prendiamo la somma di tutte le forze verticali, che in questo caso, è solo un + 10kN a causa della reazione nel punto A:

Calcolo del diagramma della forza di taglio

fonte: SkyCiv Beam Hand Calculation Module

Calcolo del diagramma della forza di taglio – Passo 2:

Continua a muoverti attraverso la trave, fermandosi ad ogni carico che agisce sulla trave. Quando arrivi a un carico, aggiungere al diagramma della forza di taglio per la quantità di forza. In questo caso siamo arrivati ​​a una forza negativa di 20kN, quindi meno 20 kN dai 10 kN esistenti. vale a dire. 10kN – 20kN = -10kN. Questo passaggio si basa su una semplice formula di forza di taglio (somma delle forze verticali), che è mostrato sotto l'immagine seguente:

Calcolo del diagramma della forza di taglio

fonte: SkyCiv Beam Hand Calculation Module

Calcolo del diagramma della forza di taglio – Passo 2 (ripetute):

Attraversando di nuovo la trave, veniamo a un'altra forza; una reazione positiva di 10kN al supporto B. Ancora, aggiungere questo + 10kN al diagramma della forza di taglio (che è attualmente a -10kN), questo ci porterà a una forza di taglio di 0. Dato che siamo alla fine della trave, non andremo oltre e abbiamo il nostro diagramma finale della forza di taglio (SFD):

Calcolo del diagramma della forza di taglio

fonte: SkyCiv Beam

Cose da tenere a mente:

  • L'area sotto l'SFD sopra l'asse x dovrebbe essere uguale all'area tra l'asse xe l'SFD sotto l'asse x. cioè l'area dovrebbe sommarsi a zero. Controlla che questo sia vero nel nostro esempio sopra.
  • Qualsiasi punto in cui l'SFD incrocia l'asse x sarà un momento flettente massimo o minimo
  • L'SFD dovrebbe sempre essere uguale a zero ad entrambe le estremità
  • Alcune persone chiedono o cercano un file formula della forza di taglio, questa è semplicemente la somma delle forze verticali che dovrebbe essere 0.

Visita il passaggio successivo: Come calcolare i diagrammi del momento flettente di travi semplicemente supportate.

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