Molti degli edifici di oggi sono costruiti utilizzando travi in acciaio e altri materiali moderni. Questa procedura contrasta con la costruzione interamente in legno vista negli edifici più vecchi, come chiese e fienili. È importante notare che il termine “costruzione di travi” può riferirsi sia al legno che all’acciaio. Qui, tuttavia, il termine si riferisce a una trave in acciaio e l’instabilità della trave è una distorsione di forma che si verifica quando il carico sulla trave è maggiore di quello che la trave è progettata per sostenere.
Le travi in acciaio possono supportare carichi molto più pesanti di una trave in legno delle stesse dimensioni, rendendo l’acciaio una scelta sempre più popolare nella progettazione degli edifici.
La quantità di peso che una particolare trave può sopportare è nota come carico della trave. Quando una trave, in legno o acciaio, viene caricata con più peso di quanto possa sopportare, si verifica un guasto. Questo guasto è noto come instabilità della trave. Per fortuna, l’ingegneria strutturale può essere utilizzata per determinare i limiti delle travi portanti e progettare un progetto per prevenire eventuali guasti.
Gli ingegneri usano una formula matematica, o equazione del raggio, per determinare quanto peso può sopportare un dato raggio. In sostanza, questa equazione aiuta a determinare quanto peso può sostenere una trave e quanto può flettersi o piegarsi prima che si verifichi l’instabilità della trave. Quando le travi sono soggette a un carico, è consentita una quantità limitata di distorsione. Il superamento della quantità consentita causerà la deformazione o il cedimento di una trave.
Mentre le travi in legno si rompono semplicemente, le travi in acciaio si distorcono oltre un punto in cui possono flettersi nella forma, noto anche come instabilità della trave. Quando le travi si deformano, perdono tutta l’integrità strutturale, portando probabilmente al collasso strutturale. Ad esempio, i tetti in acciaio sono progettati per sostenere una certa quantità di peso. Quando forti tempeste di neve applicano più peso di quanto il progetto possa sopportare, si verifica l’instabilità della trave. Le travi che si flettono sotto un carico possono tornare alla loro forma normale quando il carico viene rimosso, ma le travi che si sono deformate non lo faranno.
Le strutture a travi in acciaio sono spesso progettate con un piccolo margine di sicurezza per ridurre il rischio di guasto. Ad esempio, un tetto in acciaio ha più travi che lo supportano e, se una trave si guasta, i requisiti sulle travi circostanti aumentano in modo appropriato. Se questo principio non fosse stato applicato, l’intera struttura potrebbe guastarsi a causa dell’instabilità di una trave, simile a un castello di carte.
Le travi sono disponibili in molte dimensioni per adattarsi a diversi progetti e vengono scelte in base al loro carico nominale. Quando un carico strutturale viene applicato a una trave, si fletterà o si piegherà leggermente finché il carico non verrà rimosso. Se viene applicato un carico eccessivo, la trave va oltre il punto di flessione, fino all’instabilità e tutta l’integrità viene persa. Questo sottolinea perché l’ingegneria strutturale è così importante.