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.