Di solito si presume che le funi siano flessibili in modo idealizzato. Ciò è dovuto al fatto che hanno una rigidezza flessionale molto bassa rispetto alla loro rigidezza a deformazione. Tuttavia, in alcuni casi, l'influenza della rigidezza flessionale della fune può essere rilevante per il calcolo delle forze interne. Ora puoi scoprire quali sono questi casi e da cosa dipende la rigidezza flessionale di una fune di acciaio.
Influenza della sezione trasversale della fune sulla rigidezza flessionale
Le funi strutturali sono disponibili in una varietà di modelli e dimensioni. A partire da sezioni trasversali con un diametro di pochi millimetri, le funi di sospensione dei ponti sospesi, ad esempio, possono raggiungere un diametro fino a un metro. Maggiore è il diametro della fune, maggiore è il momento di inerzia della sezione trasversale e quindi la rigidezza flessionale. Inoltre, il momento di inerzia delle funi in acciaio dipende dal diametro dei singoli fili. Con la stessa area della sezione trasversale, una fune di acciaio composta da molti piccoli fili singoli ha un momento di inerzia inferiore rispetto a una fune di acciaio composta da pochi grandi fili singoli.
Influenza della curvatura della fune sulla tensione di flessione
Per attivare la rigidezza flessionale, è necessaria una curvatura della fune. Le tensioni di flessione risultanti dalla curvatura possono essere stimate approssimativamente utilizzando l'equazione delle tensioni normali di flessione di Reuleaux.
La tensione di flessione diventa determinante soprattutto nelle sezioni di funi molto curve, come quelle che possono verificarsi nei punti di applicazione del carico di carichi concentrati o quando la fune scorre su una puleggia.
Confronto di funi flessibili e rigide
L'esempio seguente mostra una fune tesa orizzontalmente che è caricata al centro da un carico concentrato verticale. Per questo sistema strutturale, i risultati vengono confrontati una volta per una fune rigida e una volta per una fune flessibile ideale.
Sebbene l'influenza della rigidezza flessionale della fune sulla deformazione totale sia trascurabile, ci sono chiare differenze nelle forze interne. A differenza della fune ideale, la fune resistente alla flessione può assorbire i momenti flettenti e le forze di taglio oltre alle forze assiali. Le tensioni normali nell'intero sistema strutturale sono simili per entrambe le varianti. È solo nell'area del punto di applicazione del carico che la fune è soggetta a forti flessioni, cioè si verificano picchi di tensione significativi nella fune rigida.
Evitare grandi tensioni normali di flessione
Per evitare il sovradimensionamento della fune, le tensioni di flessione della stessa dovrebbero essere ridotte al minimo il più possibile. Da un lato, ciò può essere ottenuto evitando forti curvature della fune, ad esempio aumentando il diametro delle pulegge di rinvio. D'altra parte, è anche possibile ridurre il diametro dei singoli fili per ridurre la tensione di flessione della fune. Una fune di acciaio costituita da molti fili singoli di piccole dimensioni è meno suscettibile alla tensione di flessione rispetto a una fune costituita da pochi fili singoli di grandi dimensioni.