Le travi strutturali sono utilizzate nella costruzione di ponti, edifici commerciali e abitazioni. Una trave a sbalzo è tipicamente un pezzo orizzontale supportato solo ad un’estremità, o supportato ad entrambe le estremità e senza supporto nel mezzo. La deflessione a sbalzo è la quantità di movimento verticale che si verifica quando vengono applicati carichi aggiuntivi sulla trave.
I ponti utilizzano travi strutturali per supportare i carichi di veicoli e pedoni. Le restrizioni di progettazione o del terreno possono richiedere che i supporti della trave siano posizionati a un’estremità della trave o nei ponti solo alle estremità per consentire un’area aperta sotto il ponte. Queste travi a sbalzo possono essere supportate su un’estremità per motivi estetici o di design artistico, o perché il terreno potrebbe non essere adatto per i supporti del ponte all’altra estremità. I ponti levatoi, che possono aprirsi e chiudersi per consentire il passaggio delle navi, spesso si affidano a sistemi di travi a sbalzo per consentire loro di inclinarsi o aprirsi.
Gli edifici utilizzano le travi per supportare i pavimenti e trasferire i carichi su supporti verticali chiamati colonne. Le travi a sbalzo negli edifici creano planimetrie aperte con colonne di supporto minime. Le travi a sbalzo monosupporto sono spesso utilizzate per balconi, passaggi pedonali o linee del tetto estese.
Quando una trave viene posizionata in una struttura, i carichi passano orizzontalmente a entrambe le estremità se ivi supportate, ma la trave si abbassa al centro sotto carico. Una trave a sbalzo supportata ad un’estremità si piegherà all’estremità libera quando vengono aggiunti i carichi e dal carico della struttura stessa. Questa è la deflessione a sbalzo ed è importante determinare l’effetto dei carichi prima della costruzione. L’aggiunta di un supporto strutturale da cavi o altre travi può aiutare a ridurre la flessione e consentire limiti di carico accettabili più elevati.
L’entità della deflessione del cantilever dipende da diversi fattori. Legno, acciaio o plastica hanno tutti diversi valori di deflessione sotto carico. La lunghezza della trave creerà diversi carichi statici, o carichi dovuti al peso, e carichi dinamici, che sono carichi causati dal movimento di persone o veicoli. La posizione del carico è molto importante per comprendere la flessione del cantilever, perché un carico in un punto creerà caratteristiche di flessione diverse rispetto a un carico distribuito sulla lunghezza della trave.
I progettisti normalmente progettano le travi per i carichi massimi previsti e un fattore di sicurezza. Un ponte sosterrà carichi diversi a seconda del traffico e dei fattori pedonali, come l’ora del giorno. Gli studi vengono normalmente eseguiti per un progetto di ponte proposto per determinare la massima densità di traffico.
I carichi di progettazione dell’edificio sono influenzati dall’arredamento, dall’occupazione e dalle condizioni del vento. Gli ingegneri strutturisti hanno a disposizione tabelle di dati per diversi design del pavimento dell’edificio, lunghezze delle travi e materiali. I dati sul vento possono essere determinati dalle condizioni meteorologiche storiche per l’area. Poiché l’edificio è soggetto a diverse persone o carichi del vento, la quantità di deflessione del cantilever cambia regolarmente. I dati di progettazione includeranno queste modifiche e ulteriori indennità di sicurezza.