Nell’ingegneria strutturale, la rigidità della trave è la capacità di una trave di resistere alla flessione, o flessione, quando viene applicato un momento flettente. Un momento flettente si verifica quando una forza viene applicata da qualche parte nel mezzo di una trave fissata a una o entrambe le estremità. Si verificherà anche se viene applicata una coppia al raggio, sebbene ciò sia meno comune nelle applicazioni del mondo reale. La rigidità della trave è influenzata sia dal materiale della trave che dalla forma della sezione trasversale della trave.
La motivazione per progettare una trave che resiste alla flessione è facile da apprezzare nel caso di un ponte. Ad esempio, il calcestruzzo è ottimo per la sua resistenza alla compressione, ma un ponte fatto esclusivamente di cemento sarebbe una scelta sbagliata. Il calcestruzzo non è resistente quando è piegato; un ponte di cemento si abbasserà nel mezzo a causa della gravità e probabilmente cadrà a pezzi. Il ponte potrebbe essere molto più forte se avesse una sorta di fondazione, o scheletro, per impedirgli di deviare troppo nel mezzo.
La rigidità della trave può essere calcolata utilizzando due fattori. Il primo fattore è il modulo elastico. Questa è una proprietà del materiale che si riferisce alla tendenza del materiale a deformarsi, o allungarsi, quando viene applicata una sollecitazione. Se la trave è in acciaio inossidabile, avrà un modulo elastico più elevato rispetto, ad esempio, all’alluminio. Questo perché se le stesse forze vengono applicate alla stessa forma di acciaio e alluminio, l’oggetto in acciaio si deformerebbe meno. Anche se i metalli non si deformano molto rispetto agli elastici, si comportano allo stesso modo; si estendono in proporzione alla forza con cui una forza li tira. Quindi, una trave realizzata con un materiale con un modulo elastico elevato avrà un’elevata rigidità della trave, rendendola meno soggetta a piegarsi.
L’altro fattore della rigidità della trave è il momento d’inerzia dell’area della sezione trasversale della trave. Ciò ha a che fare con la distribuzione verticale del materiale vicino o lontano dal centro della trave. Un progetto di trave spesso utilizzato nell’ingegneria civile con un momento di inerzia dell’area elevato è l’I-beam. Si chiama I-beam a causa della sua sezione trasversale, che ha la forma della lettera ‘I’. Questa forma concentra gran parte del materiale verso la parte inferiore e superiore della sezione trasversale con solo materiale sufficiente nelle regioni centrali per collegare le parti esterne. La ragione di questa forma è che massimizza il momento d’inerzia dell’area per una data quantità di materiale. Il materiale più comune utilizzato nelle travi a I è l’acciaio, che fornisce un elevato modulo elastico. Queste due proprietà dell’I-beam gli conferiscono una rigidità del raggio molto elevata.