In breve: Una struttura è stabile quando, dopo una piccola spinta, torna nella sua posizione iniziale senza rompersi o piegarsi.
Cos'è l'equilibrio in una struttura
Ogni costruzione deve restare ferma sotto i carichi che riceve. Il peso proprio, le persone e il vento agiscono sulla struttura. Quando le forze si bilanciano, diciamo che la struttura è in equilibrio.
Esistono però diversi tipi di equilibrio. Non basta che una colonna stia ferma adesso. Deve restare ferma anche se riceve una piccola spinta improvvisa.
La stabilità: equilibrio stabile, instabile e indifferente
Immagina una pallina in tre situazioni diverse. Dentro una scodella, la pallina torna sempre giù dopo una spinta. Questo è equilibrio stabile.
Sopra una collinetta, basta un soffio per farla rotolare via. Questo è equilibrio instabile. Su un tavolo piatto, la pallina si ferma dove la lasci: equilibrio indifferente.
Le strutture si comportano in modo simile. Una colonna sottile e molto caricata può perdere la stabilità anche con una piccola perturbazione. Il fenomeno si chiama carico critico o instabilità per carico di punta.
Esempi pratici
Prova a spingere verso il basso una cannuccia tenendola in verticale. All'inizio resta dritta. Aumentando la forza, a un certo punto si piega di lato all'improvviso. Quella forza è il carico critico.
Lo stesso accade ai pilastri snelli di un edificio o di un ponteggio. Per questo motivo il progettista controlla due cose. Prima la resistenza del materiale. Poi la stabilità della forma sotto i carichi previsti.
Una colonna corta e robusta cede per schiacciamento. Una colonna lunga e sottile, invece, può cedere per instabilità molto prima.
Parole difficili
- Equilibrio: condizione in cui le forze applicate si bilanciano e il corpo resta fermo.
- Stabilità: capacità di tornare nella posizione iniziale dopo una piccola perturbazione.
- Carico critico: valore del carico oltre il quale l'elemento perde la stabilità.
- Snellezza: rapporto fra lunghezza e dimensione della sezione di un elemento.
- Elastico: materiale che, tolta la forza, torna alla forma originale.
- Pilastro: elemento verticale che porta i carichi della struttura verso il basso.
Riferimenti
- Norma: Riordino degli istituti tecnici
- Obiettivo formativo coperto: ob.tecnico-costruzioni-ambiente-territorio.progettazione-costruzioni-e-impianti.cl3.stabilita-equilibrio.01