La rigidità anulare dei tubi a parete piena, calcolata secondo la norma EN 476 (1997), è la resistenza di un tubo alla deformazione verticale a seguito di un carico esterno lungo un piano diametrale. La formula è la seguente:
In cui:
S è la rigidità anulare della tubazione [kN/m2];
E è il modulo di elasticità a flessione trasversale [kN/m2];
I è il momento di inerzia dell’area della parete della tubazione in senso longitudinale per unità di lunghezza [m4/m]; il valore è definito anche dalla seguente relazione I = s3/12 dove s corrisponde allo spessore del tubo;
D è il diametro dell’asse neutro della parete della tubazione [m].
Modulo di Elasticita
Il modulo di elasticità è una grandezza, caratteristica di un materiale, che esprime il rapporto tra tensione e deformazione nel caso di condizioni di carico monoassiale ed in caso di comportamento di tipo “elastico” del materiale. È definito come il rapporto tra lo sforzo applicato e la deformazione che ne deriva.
Carico di Rottura
In fisica e ingegneria dei materiali il carico di rottura (detto anche forza di rottura o sollecitazione a rottura) è il limite, in termini di forza o sollecitazione esterna applicata, oltre il quale un materiale risulta definitivamente inservibile dal punto di vista della resistenza.
Applicando una forza o sollecitazione esterna a un materiale, questo subirà una deformazione e un cambiamento dello stato tensionale interno dovuto allo scambio di interazione delle molecole che lo compongono. Aumentando progressivamente la forza esterna, le tensioni interne la equilibreranno di volta in volta, ma soltanto fino a un punto limite oltre il quale ciò non sarà più possibile: in tale circostanza il materiale si romperà e il valore di intensità della forza esterna applicata in quel momento sarà chiamata appunto carico o forza di rottura. Possiamo dire dunque che il carico di rottura rappresenta la massima sollecitazione mono assiale che un materiale può sostenere prima di arrivare a rottura. In fisica questo valore caratteristico viene definito come il rapporto tra la forza F, applicata a una determinata sezione di un materiale, che provoca la rottura del provino e l’area iniziale (ossia prima dell’applicazione del carico) della sezione del provino stesso. In quanto sollecitazione, il carico di rottura viene misurato nel Sistema internazionale di unità di misura (SI) in Pa (1 Pa=1 N/m²) o, più spesso, in MPa (1 MPa=1 N/mm²).
Carichi di rottura per le varie sollecitazioni
Il carico di rottura, come regola generale, varia a seconda del tipo di sollecitazione a cui è sottoposto il materiale. Tuttavia, nel caso di materiali omogenei ed isotropi, si può considerare indipendente dalle modalità di applicazione del carico. Per materiali che non soddisfano queste condizioni, invece, il carico di rottura può variare a seconda delle modalità di applicazione dello stesso, per cui vengono effettuate prove diverse, finalizzate a verificare il comportamento del materiale nelle condizioni in cui dovrà effettivamente operare.
Le differenti tipologie sono:
| Carico di rottura a trazione |
| Carico di rottura a compressione |
| Carico di rottura a flessione retta |
| Carico di rottura a torsione |
| Carico di rottura a sforzo di taglio |
Carico di rottura a trazione
Sforzo e deformazione
La macchina utilizzata per la prova di trazione fornisce direttamente un diagramma, detto diagramma sforzo-deformazione, che mette in relazione i “carichi unitari” o “sforzi” (σ) in funzione degli “allungamenti unitari” o “deformazioni” (ε).Il carico unitario σ è pari a:
σ = F / A 0 {\displaystyle \sigma =F/A_{0}}
con : F è il carico applicato;
A0 è l’area iniziale della sezione del provino.
L’allungamento unitario ε è invece pari a:
in cui:
Lf è la lunghezza finale del provino (variabile) ottenuta dall’allungamento del provino;
Li è la lunghezza iniziale del provino