Le travi sono utilizzate intorno a noi in molte applicazioni di ingegneria meccanica e strutturale. Sono comunemente usati per creare una fondazione o un supporto interno per una struttura più grande, come un edificio o un ponte. L’analisi delle travi è una tecnica utilizzata per progettare adeguatamente le travi per resistere a forze e sollecitazioni, riducendo al minimo il peso, i requisiti di spazio e il costo del materiale. Le travi progettate in modo errato possono guastarsi prematuramente e avere effetti catastrofici.
L’analisi del fascio richiede una combinazione di ingegneria meccanica, principi di progettazione e proprietà dei materiali. Il processo in genere coinvolge fattori tra cui i tipi di forze che verranno applicate, l’intervallo tra i supporti, la forma della trave, il materiale e il design dei giunti per consentire il collegamento meccanico di una trave ad altri elementi strutturali. Diversi tipi di design delle travi si basano sulle configurazioni di carico e montaggio. Ad esempio, le travi a sbalzo sono supportate solo a un’estremità e richiedono un design diverso rispetto alle travi semplici, che sono supportate su entrambe le estremità.
Le travi possono essere costruite utilizzando un unico materiale, come l’acciaio al carbonio. Possono anche essere costruiti come una struttura composita o laminata costituita da un numero variabile di diversi strati di materiali. La costruzione di una trave influenzerà la sua flessione e deflessione sotto carico. La deflessione di una trave dipende dalla sua lunghezza, da come è supportata, dalla sua forma in sezione trasversale, dal materiale e da dove viene applicata la forza di flessione. L’analisi del raggio determinerà la quantità di flessione e deflessione.
Fino a poco tempo, per l’analisi del fascio erano necessari metodi manuali che utilizzassero diagrammi di forza e una serie di complesse equazioni matematiche. Oggi, questa procedura viene solitamente completata utilizzando un software di ingegneria progettato per accettare dati di input e determinare un progetto di trave per soddisfare i criteri di prestazione. Questi programmi completano un’analisi matematica delle sollecitazioni e della flessione della trave e creano anche diagrammi che mostrano le distribuzioni delle sollecitazioni all’interno della trave in varie condizioni di carico. Il software di analisi del fascio utilizza un metodo di calcolo noto come Analisi agli elementi finiti (FEA).
Una considerazione importante nell’analisi del fascio è il margine di sicurezza o fattore di sicurezza. La maggior parte delle travi ha un fattore di sicurezza che serve a sovradimensionare la trave in caso di carico o altri fattori non prevedibili nella progettazione della trave. Un fattore di sicurezza eccessivo determinerà un design della trave più grande del necessario, causando possibili problemi di peso e costi di fabbricazione più elevati. Il software di analisi del fascio può analizzare diverse forme e materiali del fascio, per consentire all’utente di valutare le opzioni e selezionare un progetto finale del fascio che ottimizzi il rapporto tra costo e funzionalità.