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CALCOLO DELLE REAZIONI IN UNA TRAVE INCASTRATA

1) DESCRIZIONE: la trave di lunghezza l è incastrata nell'estremo A(a) e caricata nei punti B, C, D con forze concentrate(b) di modulo P, Q, R. La forza R è inclinata dell'angolo a rispetto alla verticale e quindi al suo posto(c) potremo considerare le sue componenti verticale Rv e orizzontale Ro:

Rv = R * cos a       Ro = R * sen a

2) DISCUSSIONE: l'incastro per definizione impedisce i tre movimenti possibili nel piano e di conseguenza può sviluppare tre reazioni che chiamiamo OA, VA, MA. Attenzione: nella realtà la trave si piega, di più o di meno; nel nostro schema di lavoro essa non solo non si muove, ma neppure si piega (si flette). Ricordiamo le equazioni cardinali della statica S X = 0, S Y = 0, S M = 0 e applichiamole.
3) EQUAZIONI(d):
i) forze orizzontali     OA - Ro = 0
ii) forze verticali     VA - P - Q - Rv = 0
iii) momenti     MA + P * a + Q * (a + b) + Rv * l = 0
N.B.: i versi delle reazioni possono essere scelti a piacere (in questo caso il verso del momento MA è stato volutamente scelto in modo "sbagliato"): alla fine dei calcoli, se il risultato è positivo significa che si è "indovinato" il verso giusto, se invece il risultato è negativo significa che le reazioni sono nel verso opposto a quello previsto.

4) SOLUZIONE: abbiamo scritto un sistema di tre equazioni di primo grado in tre incognite (OA, VA, MA) la cui soluzione è immediata:
dalla i) ricaviamo subito     OA = Ro
dalla ii)     VA = P + Q + Rv
dalla iii)     MA = - P * a - Q * (a + b) - Rv * l
Come si vede MA risulta essere negativo e quindi esso è non in verso orario ma antiorario.
5) CONCLUSIONE: la trave resterà in equilibrio (non si muoverà) se il "muro" nel quale è incastrata sarà capace di sviluppare le reazioni OA, VA, -MA, senza rompersi.

(a) Incastrata significa che il punto A della trave non può compiere nessun movimento dei tre possibili.
(b) Concentrata significa che la forza agisce esattamente su un punto, come se fosse applicata usando uno spillo. Nella realtà ciò non è possibile, cioè le forze agiscono su una superficie più o meno ampia (sono distribuite).
(c) Adoperiamo il principio di sovrapposizione degli effetti: gli effetti prodotti dalla forza R sono uguali a quelli prodotti complessivamente dalle forze Rv e Ro considerate separatamente.
(d) Anche le reazioni sono forze e quindi vanno contate come le altre.