In breve: Un edificio è in equilibrio quando tutte le forze che agiscono su di esso si annullano. Verificare questa condizione è fondamentale per la sicurezza.
Cosa significa equilibrio statico
Ogni edificio subisce delle forze. Alcune spingono verso il basso, come il peso dei muri. Altre arrivano di lato, come il vento.
Quando queste forze si bilanciano, l'edificio resta fermo. Diciamo che è in equilibrio statico. Se le forze non si bilanciano, la struttura si muove o crolla.
Pensa a una bilancia con due piatti uguali. Se i pesi sono uguali, resta ferma. Lo stesso vale per un edificio.
Le condizioni da verificare
Per essere in equilibrio, una struttura deve rispettare due condizioni fondamentali.
La prima riguarda le traslazioni. La somma di tutte le forze orizzontali deve essere zero. Anche la somma di tutte le forze verticali deve essere zero. Così l'edificio non scivola e non si solleva.
La seconda condizione riguarda le rotazioni. La somma dei momenti rispetto a un punto qualsiasi deve essere zero. Il momento è la capacità di una forza di far ruotare un corpo. Senza questa condizione, l'edificio potrebbe ribaltarsi.
Le forze in gioco
Sull'edificio agiscono diversi tipi di forze. I carichi permanenti sono il peso proprio della struttura e delle finiture. I carichi variabili comprendono persone, mobili e neve sul tetto.
Ci sono poi le azioni orizzontali, come il vento e il sisma. Infine le reazioni vincolari nascono dal terreno, che spinge in su contro le fondazioni.
Come si fa la verifica
Immagina un piccolo edificio rettangolare. Disegniamo lo schema con tutte le forze applicate.
Primo passo: si scrive l'equazione delle forze verticali. Il peso totale deve essere uguale alla reazione del terreno.
Secondo passo: si scrive l'equazione delle forze orizzontali. La spinta del vento deve essere bilanciata dall'attrito alla base e dai vincoli.
Terzo passo: si sceglie un punto, di solito uno spigolo della base. Si calcolano i momenti di tutte le forze rispetto a quel punto. La loro somma deve fare zero.
Se le tre equazioni sono soddisfatte, l'edificio è in equilibrio. Altrimenti bisogna rivedere la struttura.
Parole difficili
- Equilibrio statico: condizione in cui un corpo resta fermo perché le forze si annullano.
- Forza: azione che spinge o tira un corpo, misurata in Newton.
- Momento: effetto rotatorio di una forza rispetto a un punto.
- Carico: peso o azione che grava sulla struttura.
- Reazione vincolare: forza che il vincolo esercita sulla struttura per tenerla ferma.
- Vincolo: elemento che limita i movimenti, come una fondazione o un appoggio.
Riferimenti
- Norma: Riordino degli istituti tecnici
- Obiettivo formativo coperto: ob.tecnico-costruzioni-ambiente-territorio.progettazione-costruzioni-e-impianti.cl3.equilibrio-statico.01