Modulo di sezioneè una proprietà geometrica (cioè correlata alla forma) di una trave utilizzata nell'ingegneria strutturale. DenotatoZ, è una misura diretta della forza del raggio. Questo tipo di modulo di sezione è uno dei due in ingegneria ed è specificamente chiamatoelasticomodulo di sezione. L'altro tipo di modulo elastico è ilplasticamodulo di sezione.
I tubi e altre forme di tubi sono essenziali quanto le travi indipendenti nel mondo delle costruzioni e la loro unicità la geometria implica che il calcolo del modulo di sezione per questo tipo di materiale è diverso da quello di altri tipi. La determinazione del modulo di sezione richiede la conoscenza di varie proprietà intrinseche, o intrinseche e immutabili, del materiale in questione.
Base del modulo di sezione
Diversi fasci realizzati con diverse combinazioni di materiali possono avere ampie variazioni nella distribuzione di le singole fibre più piccole in quella sezione della trave, tubo o altro elemento strutturale sotto structural considerazione. Le "fibre estreme", ovvero quelle alle estremità dei profilati, sono costrette a sopportare una frazione maggiore di qualsiasi carico a cui è sottoposto il profilato.
Determinazione del modulo di sezioneZrichiede di scoprire la distanzasìdalbaricentrodella sezione, detta anche laasse neutro, alle fibre estreme.
L'equazione del modulo di sezione
L'equazione del modulo di sezione per un oggetto elastico è data daZ = io / sì, dovesìè la distanza sopra descritta eioè ilsecondo momento dell'areadella sezione. (Questo parametro è talvolta chiamatomomento d'inerzia, ma poiché ci sono altre applicazioni di questo termine in fisica, è meglio usare "secondo momento dell'area".)
Poiché travi diverse hanno forme diverse, le equazioni specifiche per le diverse sezioni assumono forme diverse. Ad esempio, quello di un tubo cavo come un tubo è
Z = \bigg(\frac{π}{4R}\bigg)(R^4 − R_i^4).
Che cos'è il "secondo momento dell'area"?
Il secondo momento dell'areaioè una proprietà intrinseca della sezione e riflette il fatto che la massa della sezione può essere distribuita in modo asimmetrico e influenzare il modo in cui vengono gestiti i carichi.
Pensa a una solida porta in acciaio di una data dimensione e massa e una di dimensioni e massa identiche che ha quasi tutta la massa sul bordo esterno mentre è molto sottile nel mezzo. L'intuizione e l'esperienza probabilmente ti dicono che quest'ultima porta risponderebbe meno prontamente a un tentativo di spingerla aperto in prossimità della cerniera rispetto alla porta con costruzione uniforme e quindi più massa situata più vicino al cerniera.
Modulo di sezione del tubo
L'equazione per il modulo di sezione di un tubo o tubo cavo è data da given
Z = \bigg(\frac{π}{4R}\bigg)(R^4 − R_i^4).
La derivazione di questa equazione non è importante, ma poiché le sezioni trasversali dei tubi sono circolari (o sono trattate come tali per scopi computazionali se sono vicini alla circolare), ci si aspetterebbe di vedere una costante, perché questa compare quando si calcolano aree di cerchi.
Notando cheio = Zy, il secondo momento dell'areaioper un tubo è
I = \bigg(\frac{π}{4}\bigg)(R^4 − R_i^4).
Il che significa che in questa forma dell'equazione modulo di sezione,sì = R.
Modulo di sezione di altre forme
Potrebbe esserti chiesto di trovare il modulo di sezione di un triangolo, rettangolo o altra struttura geometrica. Ad esempio, l'equazione di una sezione rettangolare cava ha la forma:
Z = \frac{bh^2}{6}
dovebè la larghezza della sezione trasversale ehè l'altezza.
Calcolatore del modulo di sezione online
Sebbene sia facile rintracciare i calcolatori del modulo di sezione online per tutti i tipi di forme, è bello avere un'impresa gestire le equazioni e perché le variabili sono ciò che sono e perché appaiono dove si trovano nel formule. Uno di questi calcolatori è fornito nelle Risorse.