Un carico di taglio è una forza che provoca sollecitazione di taglio quando applicata a un elemento strutturale. Lo sforzo di taglio, che è una forza per unità di area, si verifica nel piano perpendicolare allo sforzo normale; viene creato quando due piani dello stesso oggetto cercano di scorrere l’uno sull’altro. Gli ingegneri devono calcolare il carico di taglio sulle strutture per assicurarsi che non si verifichino guasti meccanici. Un carico troppo elevato può causare il cedimento o la deformazione permanente dei materiali.
Le normali sollecitazioni si verificano quando un materiale viene messo in tensione o compressione. In questo caso, entrambe le forze applicate sono lungo lo stesso asse. Se le forze vengono applicate lungo assi diversi, ci saranno sollecitazioni di taglio oltre a eventuali sollecitazioni normali. Un elemento quadrato del materiale sperimenterà forze che tendono a distorcerlo in un parallelogramma. Lo sforzo di taglio medio in un materiale è uguale al carico di taglio diviso per l’area della sezione trasversale in questione.
Mentre lo sforzo di taglio è la forza per unità di area, il carico di taglio generalmente si riferisce solo alla forza stessa. Pertanto, le unità appropriate sono le unità forza, più comunemente Newton o libbre-forza. Quando un carico di taglio viene applicato a un materiale vincolato, una forza di reazione è responsabile di mantenere fermo il materiale. Questa forza di reazione costituisce la “seconda” forza applicata; quando combinata con una forza di reazione, una singola forza può dare origine a sollecitazioni di taglio.
Il carico di taglio è importante nel calcolo delle sollecitazioni all’interno di una trave. L’equazione della trave di Eulero-Bernoulli mette in relazione il carico di taglio con il movimento di flessione attraverso una trave. Un momento flettente è la coppia torcente che fa deviare un raggio. Il carico massimo consentito su una trave è correlato sia al materiale che alla geometria della trave: travi più spesse realizzate con materiali più resistenti possono sopportare carichi di taglio più elevati.
Quando le forze fanno sì che le sollecitazioni interne diventino troppo elevate, il materiale cede. Il cedimento modifica permanentemente la forma rilassata e le dimensioni di un materiale, come accade quando il materiale è libero da forze esterne. Una graffetta può essere facilmente portata a mano al punto di resa. Il cedimento non solo distorce la geometria di un materiale, ma può rendere i materiali più suscettibili alla frattura. La gestione di questo rischio è di cruciale importanza per gli ingegneri civili e meccanici.
Decidere quali materiali sono i più resistenti o con i più alti punti di snervamento è più facile da fare attraverso l’esperimento che attraverso l’analisi teorica. È risaputo, ad esempio, che l’acciaio può tollerare più sollecitazioni interne dell’alluminio. La spiegazione del perché questo è il caso è oggetto di diverse teorie concorrenti. Alcune di queste teorie enfatizzano lo sforzo di taglio come fondamentale per spiegare quando i materiali cederanno.