Che cos’è la flessione del raggio?

Nell’ingegneria civile, la flessione della trave si riferisce al comportamento di determinati elementi strutturali in un progetto fisico. Un elemento può essere considerato una trave se è solido ed omogeneo e la sua lunghezza è molte volte la sua altezza o larghezza. La funzione primaria della trave è quella di resistere alla flessione; ciò contrasta con gli elementi strutturali che resistono principalmente a sollecitazioni di trazione, compressione o taglio. Le proprietà strutturali di una trave in flessione sono determinate dalle sue dimensioni, materiali e forma della sezione trasversale.

Un semplice esempio di piegatura di travi è un ponte con un’auto sopra. I ponti hanno spesso strade in cemento sopra di loro, ma il cemento è generalmente solo forte in compressione. Un lungo ponte, tuttavia, tenderà a cedere nel mezzo dove non c’è terreno per sostenerlo. Questo cedimento avrà la forma di un arco circolare e si verifica a causa del modo in cui le sollecitazioni interne sono distribuite nella flessione della trave. Per resistere a questa flessione, di solito viene posta una trave metallica più forte sotto una superficie stradale.

L’equazione più importante nella flessione del fascio è l’equazione del fascio di Eulero-Bernoulli. Questa equazione mette in relazione la deflessione della trave con le forze applicate, le caratteristiche della sezione trasversale e le proprietà del materiale della trave. La quantità di deflessione nella flessione della trave può essere ridotta riducendo le forze nette applicate, rimodellando la sezione trasversale della trave e utilizzando un materiale più resistente.

In una trave orizzontale a cui vengono applicate forze verso il basso, la parte superiore della trave andrà effettivamente in compressione mentre la parte inferiore andrà in tensione. In effetti, più il materiale è in basso, maggiore sarà la tensione che sperimenterà. Si scopre che, per una data quantità di materiale totale, rinforzare le regioni inferiore e superiore della sezione trasversale è il modo migliore per rafforzare la trave. Pertanto, gli ingegneri progettano travi con materiale concentrato verso le regioni inferiore e superiore della sezione trasversale.

Questo è il principio alla base della progettazione delle travi a I, o travi con sezioni trasversali che ricordano la lettera “I”. È costoso produrre e trasportare travi con molta massa, quindi è importante ridurre al minimo la quantità di materiale utilizzato. Nella sezione trasversale di una trave a I, c’è solo materiale sufficiente ad altezze intermedie per tenere insieme la trave come un pezzo solido. Il resto del materiale è concentrato nella parte inferiore e superiore della sezione trasversale, conferendo alla trave un’elevata resistenza alla flessione. La resistenza alla flessione di una trave è detta rigidità.