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Sforzo normale

Definizione

In una struttura monodimensionale (pilastro o trave), con sforzo normale si indica, in genere, una azione interna equivalente a una forza agente ortogonale alla sezione trasversale e passante per il suo baricentro. A seconda che lo sforzo sia di compressione o di trazione (convenzionalmente di segno positivo), esso tende ad avvicinare o ad allontanare tra di loro le sezioni. Lo sforzo normale baricentrico si ripartisce in modo uniforme sulle sezioni su cui è applicato. Sia A l’area della sezione su cui N è applicato, è lo sforzo o tensione (forza per unità di superficie) rappresentativo del grado di sollecitazione agente nel materiale. Lo sforzo normale ha, quindi, anche il significato più ampio di componente di sforzo (tensione) agente perpendicolarmente alla giacitura rispetto a cui lo sforzo è valutato.

Generalità

Per determinare la variazione di lunghezza di un elemento strutturale soggetto a sforzo normale si definisce il rapporto quale allungamento unitario dove è la differenza tra la lunghezza finale dell’elemento, una volta che è stato applicato lo sforzo normale, e quella iniziale. Fintanto che la sollecitazione agente è di modesta entità la funzione ha andamento lineare e assume la forma, detta legge di Hooke, con E (modulo di Young) funzione del materiale.
Esempi tipici di elementi strutturali soggetti a sforzo normale sono i pilastri e le colonne, sottoposti a carico assiale centrato di compressione, e i tiranti in acciaio che sostengono a trazione determinato carichi. Le reticolari sono un’altra categoria di strutture i cui elementi costituenti, realizzati in materiali in grado di assorbire sforzi di trazione e di compressione (legno, acciaio, calcestruzzo armato) sono esclusivamente soggetti a sforzo normale. Nella compressione, svolge un ruolo significativo il confinamento trasversale del materiale. Infatti, per rafforzare strutture compresse quali colonne, cupole ecc. spesso vengono impiegati anelli metallici che aumentano indirettamente la capacità portante della struttura impedendo la dilatazione trasversale.

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