Meccanica dei solidi. Elementi di scienza delle costruzioni. McGraw-Hill. Ferdinand P. Beer E. Russell Johnston, Jr. John T. DeWolf.

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1 Ferdinand P. Beer E. Russell Johnston, Jr. John T. DeWolf Meccanica dei solidi Elementi di scienza delle costruzioni seconda edizione, con CD-ROM ""!eb site McGraw-Hill

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3 ,...-- Ferdinand P. Beer E. Russell Johnston Jr. John T. DeWolf Meccanica dei solidi Elementi di scienza delle costruzioni seconda edizione italiana a cura di Giuliano Augusti ISTITUTO UNIVERSITARIO ARCHITmURA VENEZIA,.\ : -~ ' -,_,-, i',,,.. f. <! "'-~, ~ AREA SERVIZI BIBLIOGRAFICI E DÒCUMENTAU B I B L!:Ci~ E e A e E N T R A L E INV. Of S~ McGraw-Hill Milano New York St Louis San Francisco Auckland Bogota Caracas Lisboa London Madrid Mexico City Montreal New Dehli San Juan Singapore Sydney Tokyo Toronto

4 Indice Prefazione alla seconda edizione italiana xi Prefazione alla terza edizione americana xv Elenco dei principali simboli usati xxi 1 INTRODUZIONE - CONCETTO DI TENSIONE \ 1.? 1} i jJ Introduzione Breve riepilogo dei metodi della statica Tensioni negli elementi di una struttura Analisi e progetto Carico assiale; tensione normale La tensione tangenziale Tensioni derivanti da connessioni meccaniche Applicazione all'analisi ed al progetto di strutture semplici Come affrontare e risolvere i problemi Precisione numerica Tensione su un piano obliquo dovuta a un carico assiale Tensioni in condizioni generali di carico; componenti di tensione Considerazioni per la progettazione Riepilogo del Capitolo I j l..f-~ ;, " 2.1 ~ ~ :2.3) '<:-~~.,._' 2.4 ' 2.5' TENSIONE E DEFORMAZIONE - CARICO ASSIALE 47 Introduzione e/ Deformazione lineare sotto carico assiale v" Diagramma tensione-deformazione '-- Tensione effettiva e deformazione effettiva Legge di hooke; modulo di elasticità; isotropia e anisotropia / Comportamento elastico e comportamento plastico Carichi ripetuti; fatica

5 Indice (~ ~/ ~ \2.111 /)./ 2.13 ) Deformazione di elementi soggetti a carico assiale Problemi staticamente indeterminati g)) Problemi che coinvolgono variazioni di temperatura Il coefficiente di Poisson (2.'~ Carico pluriassiale; legge di Hooke generalizzata Dilatazione; il modulo di volume Deformazioni angolari (o trasversali) 2.15 Ancora sulle deformazioni sotto carico assiale; relazione tra E, v, e G 2 16 Relazioni tensione-deformazione per materiali compositi fibra-rinforzati 2.17 Distribuzione delle tensioni e deformazioni so'tto carico assiale; principio di Saint-Venant 2.18 Concentrazioni di tensione 2.19 Deformazioni plastiche 2.20 Tensioni residue Riepilogo del Capitolo 2 -, ' ' '! J_ <.;,1,3.2. (3.3: (3.4' '~../ :~ 4:~) 4:4\., 4.5) LA TORSIONE 132 Introduzione Discussione preliminare sulle tensioni in un albero Deformazioni in un albero circolare Tensioni in campo elastico Angolo di torsione in campo elastico Alberi staticamente indeterminati Progetto di alberi di trasmissione Concentrazioni di tensione in alberi circolari Deformazioni plastiche in alberi circolari Alberi circolari di materiale elasto-plastico Tensioni residue in alberi circolari Torsione di elementi non circolari Alberi cavi con parete sottile Riepilogo del Capitolo 3 \ 4 FLESSIONE SEMPLICE 209 Introduzione Elemento simmetrico in flessione semplice Deformazioni in un elemento simmetrico in flessione semplice Tensioni e deformazioni in campo elastico Deformazioni in una sezione trasversale Flessione di travi composte di più materiali Concentrazioni di tensione Deformazioni plastiche Elementi di materiale elasto-plastico

6 4.10 ~. ~~ Deformazioni plastiche di elementi con un solo piano di simmetria Tensioni residue Carico assiale eccentrico in un piano di simmetria Flessione non simmetrica Caso generale di carico assiale eccentrico Flessione di elementi curvi Riepilogo del Capitolo Indice Vii 5 ANALISI E PROGETTO DI TRAVI INFLESSE Introduzione z Diagrammi del taglio e del momento flettente ;i. Relazioni tra carico, taglio e momento flettente Progettazione di travi prismatiche per la flessione Utilizzo di funzioni di singolarità per determinare il taglio ed il momento flettente in una trave Travi non prismatiche 354 Riepilogo del Capitolo TENSIONI TANGENZIALI IN TRAVI E IN ELEMENTI CON PARETE SOTTILE 372 I" 6.1 Introduzione o- 6.2; Forza tangenziale sulla faccia orizzontale di un elemento di trave ~ ~:~ ' Determinazione delle tensioni tangenziali in una trave,, 6.4 Tensioni tangenziali r xr in travi di tipo comune 6.5 Ulteriori osservazioni sulla distribuzione delle tensioni in una trave rettangolare stretta Forza tangenziale longitudinale in una trave di forma arbitraria 388 \ ) Tensioni tangenziali in elementi di parete sottile Deformazioni plastiche Carico non simmetrico di elementi con parete sottile; centro di taglio Riepilogo del Capitolo 6 (1-,\ TRASFORMAZIONi DI TENSIONI E DEFORMAZIONI ~ 7.1 Introduzione, <[_~) Trasformazione di tensioni piane

7 7.3 /,... ~~.,,,-.., o' 7.4). _,/ "' 7.5 /-, (7.9 \_/ {i"j; ~-. (1.~,j 7.9,11:10.,(1:1~ \ 7:12' 7.13 Tensioni principali; tensione tangenziale massima I 428 Cerchio di Mohr per la tensione piana 436 Stato tensionale generico 446 Applicazione della circonferenza di Mohr per l'analisi, della tensione tridimensionale 448 Criteri di snervamento per materiali duttili soggetti a tensione piana 4;51 Criteri di frattura per materiali fragili soggetti,# a tensione piana 453 Tensioni in contenitori a pressione di parete sottile 462 Trasformazione di deformazioni piane 470 Circonferenza di mohr per la deformazione piana 473 Analisi della deformazione tridimensionale 1, 475 Misura della deformazione; rosetta estensimetrica. 478 Riepilogo del Capitolo ,.. 9.2,,...,9_3 ""' o '1~-" ~ TENSIONI PRINCIPALI SOTTO UN DATO CARICO 496 Introduzione 496 Tensioni principali in una trave 497 Progetto di alberi di trasmissione 500 Tensioni sotto carichi combinati 508 Riepilogo del Capitolo DEFORMAZIONI DELLE TRAVI 530 Introduzione 530 Deformazione di una trave caricata trasversalmente 532 Equazione della linea elastica 533 Determinazione diretta della linea elastica dalla distribuzione del carico 538 Travi staticamente indeterminate 540 Utilizzo di funzioni di singolarità per determinare la rotazione e lo spostamento di una trave 549 Metodo di sovrapposizione 558 Applicazione del metodo di sovrapposizione a travi staticamente indeterminate 560 Teoremi momento-area 569 Applicazioni a travi a mensola e travi con carichi simmetrici 571 Diagrammi del momento flettente per parti 573 Applicazione dei teoremi momento-area a travi con carico non simmetrico 582 Massimo spostamento 584 Uso dei teoremi momento-area per travi staticamente indeterminate 586 Riepilogo del Capitolo 9 594

8 10 PILASTRI E COLONNE Introduzione Stabilità delle strutture Formula di Eulero per pilastri incernierati alle estremità 61 O Estensione della formula di Eulero a pilastri con altre condizioni alle estremità Carico eccentrico; la formula della secante Progetto di pilastri soggetti a un carico centrato Progetto di pilastri sotto un carico eccentrico 652 Riepilogo del Capitolo 1 O METODI ENERGETICI Introduzione Energia di deformazione Densità di energia di deformazione Energia di deformazione elastica per tensioni normati Energia di deformazione elastica per tensioni tangenziali Energia di deformazione per uno stato generale di tensione Carico impulsivo (impatto) s Progetto per carichi impulsivi Lavoro ed energia sotto un singolo carico Spostamento sotto un carico singolo con il metodo energetico Lavoro ed energia sotto più carichi Teorema di Castigliano Spostamento con il teorema di Castigliano 712 _.._ Strutture iperstatiche 716 Riepilogo del Capitolo A ~@ APPENDICI 735 Geometria delle aree l?>qj<... c.<-h.. -t I Proprietà caratteristiche di alcuni materiali utilizzati in ingegneria Proprietà dei profilati in acciaio Spostamenti e rotazioni nelle travi Fonti delle illustrazioni Soluzioni degli esercizi Indice analitico

9 . La seconda edizione italiana di questo testo, traduzione della terza edizione di uno dei testi "classici" della didattica americana, presuppone la conoscenza di pochissime nozioni e procedimenti matematici e sviluppa in modo elementare i concetti della disciplina, partendo dai casi più semplici e via via arrivando a quelli più complicati. Gli sviluppi sono corredati da esempi di applicazioni: alcune centinaia, tra esempi, esercizi svolti ed esercizi da svolgere (di gran parte dei quali le soluzioni sono fornite in calce al volume). Cosl facendo, si permette uno studio sistematico e graduale, che conduce l' un punto In cui le conoscenze dello Stl.:'Jo'lta sono mature per essere immediatan ente applicate a casi concreti ojlla praticd ingegneristica. E questa "applicabilità" delle nozioni acquisite è accentuata dal riferimento a esempi concreti e ben definiti, che molto spesso si richiamano a problemi reati dell'ingegneria, e in particolare dell'ingegneria Industriale. Inoltre il materiale contenuto in questo testo non solo copre (e abbondantemente) qualsiasi corso di insegnamento di Scienza delle Costruzioni, anche del settore dell'ingegneria Civile, ma può anche fornire materia per altri insegnamenti, quali i vari corsi di Fondamenti dr Costruzioni che si stanno diffondendo nelle Facoltà di Ingegneria. Al testo è allegato un cd-rom, in lingua Inglese, contenente un tutorial e una serie di quiz che coprono gli argomenti trattati nel libro. Sul sito web 1Ubcer è riportato inoltra materiala a disposizione dei docenti che adottano il testo e materiale per gli studenti Meccanica dei solidi Elementi di scienza delle costruzioni Ferdinand P. Beer insegna presso la Lehigh Unrversity. E. Russell Johnston, Jr. e John T. DeWolf insegnano presso la University of Connecticut. l'edizione italiana e curata da Giuliano Augusti, professore ordinario di Scienza delle Costruzioni presso la Facoltà di Ingegneria dell'università " La Sapienza" di Roma. ISBN ~5-X 47,00 (i.i.)