Perché non utilizziamo le principali sollecitazioni massime quando progettiamo un elemento strutturale?

Considerare che una colonna di cemento è sotto compressione dal carico dall'alto e comporta anche alcune sollecitazioni di taglio.

Se prendi un elemento piano 2d nella colonna con queste sollecitazioni e ruotalo nel punto in cui emette la massima sollecitazione normale, allora ruotalo per dare la massima sollecitazione di taglio che entrambi i valori dovrebbero essere superiori alle nostre sollecitazioni calcolate originali.

Perché non confrontiamo questo valore con la compressione e la resistenza al taglio del calcestruzzo?

Mi scuso se la mia domanda è troppo semplicistica, sono ancora una matricola dell'ingegneria civile.

La risposta breve è perché è troppo complicato / impossibile farlo.

Ecco un diagramma delle principali traiettorie di sollecitazione per una trave di calcestruzzo non fessurata sia in flessione che in compressione:

$\sqrt{f_c'}$

Cosa succede se la principale sollecitazione di trazione supera la capacità di trazione del calcestruzzo?

Bene a quel punto il calcestruzzo potrebbe fallire. Ma questo non significa che l'intero elemento fallirà. Significa che si spezzerà in quella posizione. Ma va bene, ecco a cosa serve il rinforzo!

Quindi ora abbiamo un elemento concreto con una crepa (o molte crepe!) E rinforzo per tenere insieme i pezzi:

$\nu = \frac{VQ}{It}$

$_1$

Quindi cosa possiamo fare adesso? Bene, facciamo molti test e poi adattiamo un'equazione del design ai risultati.

Hai menzionato le colonne nella tua domanda. Le colonne sono dominate da sollecitazioni di compressione, quindi il crack non è spesso un problema. Tuttavia, ci sono ancora fattori complicanti che renderanno difficile / impossibile determinare lo stato di stress. In effetti, il commento di ACI 318 dice:

La distribuzione effettiva dello stress da compressione del calcestruzzo è complessa e di solito non è nota in modo esplicito. ... Il Codice consente di assumere qualsiasi particolare distribuzione delle sollecitazioni nella progettazione, se dimostrato che si traduce in previsioni della massima resistenza in ragionevole accordo con i risultati di prove complete.

Quindi, ancora una volta, siamo costretti a prendere la via più semplice per assumere uno stato di stress semplificato e confermare che è sicuro secondo i test.

L'incertezza relativa all'utilizzo di queste semplificazioni è incorporata nei fattori di sicurezza utilizzati nei codici di costruzione.

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1. Kong, FK e Evans, RH (2013). Calcestruzzo armato e precompresso. Springer.

2. Comitato ACI-ASCE 326 (1962). Tensione di taglio e diagonale