Nell’ingegneria strutturale, una trave in calcestruzzo è un’unità portante che può essere utilizzata per sostenere carichi sia orizzontali che verticali. Conosciute come travi in cemento armato o travi in cemento armato (RCC), queste travi sono realizzate inglobando barre, piastre o fibre di acciaio all’interno del calcestruzzo. Tale rinforzo in acciaio aumenta la resistenza della trave e consente alla trave di far fronte a sollecitazioni di trazione e resistere alla flessione. Senza il rinforzo in acciaio, la trave in calcestruzzo sarebbe fragile e si romperebbe sotto i carichi imposti su di essa.
Il coefficiente di dilatazione termica del calcestruzzo e dell’acciaio è simile. Questa somiglianza assicura che ci siano poche o nessuna sollecitazione interna causata dalle differenze di espansione e contrazione termica tra i due materiali. Tali differenze avrebbero altrimenti potuto indebolire la trave in calcestruzzo. Un altro fattore che consente un’ulteriore trasmissione efficiente delle sollecitazioni tra acciaio e calcestruzzo è che quando il cemento umido applicato sull’acciaio si asciuga, la sua superficie corrisponde esattamente a quella della superficie dell’acciaio. Per fare in modo che l’acciaio e il calcestruzzo si leghino meglio insieme, l’acciaio è generalmente ondulato o irruvidito.
L’involucro dell’acciaio all’interno del calcestruzzo lo protegge dalle intemperie e previene la corrosione dell’acciaio. Se l’acciaio dovesse arrugginire, si espanderebbe, si spezzerebbe e si separerebbe dall’involucro di cemento. Ciò indebolirebbe nuovamente la struttura della trave.
Le travi in calcestruzzo sono ampiamente utilizzate nell’edilizia contemporanea e nella costruzione di ponti autostradali. È comune utilizzare travi in calcestruzzo precompresso per i ponti. Queste travi sono realizzate allungando i cavi di acciaio ad alta resistenza, gettando il calcestruzzo attorno ad essi e quindi rilasciando i cavi quando il calcestruzzo inizia a polimerizzare. Le sezioni trasversali rettangolari e le sezioni trasversali universali delle travi sono comunemente utilizzate nella costruzione di edifici con struttura in acciaio. La trave universale è anche nota come trave a I, trave a flangia larga o colonna universale.
Vari metodi matematici, calcolati con un programma di calcolo del raggio, vengono utilizzati per determinare le forze interne ed esterne della trave in calcestruzzo e le deviazioni della trave. Le forze della trave sono determinate dal metodo della rigidezza diretta o dello spostamento, dal metodo della distribuzione del momento e dal metodo della flessibilità. Le deviazioni del raggio sono determinate dal metodo di deviazione della pendenza e dal metodo di lavoro virtuale. L’equazione del fascio di Eulero-Bernoulli è comunemente usata per eseguire l’analisi del fascio delle strutture del fascio.
Affinché una costruzione sia strutturalmente solida, è importante che gli ingegneri calcolino il carico che una trave di cemento può sopportare in sicurezza e il tipo di forze che verranno imposte su di essa. Le deviazioni delle travi sono ricercate anche per ragioni di sicurezza strutturale, come nel ridurre il contatto delle travi con materiali da costruzione che possono essere fragili. Le deviazioni del fascio possono essere effettuate anche per conferire all’architettura un aspetto esteticamente più gradevole; ad esempio, per garantire che non ci siano avvallamenti nelle travi.