En ingénierie structurelle, la rigidité de la poutre est la capacité d’une poutre à résister à la déflexion, ou à la flexion, lorsqu’un moment de flexion est appliqué. Un moment de flexion se produit lorsqu’une force est appliquée quelque part au milieu d’une poutre fixée à une ou aux deux extrémités. Cela se produira également si un couple est appliqué à la poutre, bien que cela soit moins courant dans les applications du monde réel. La rigidité de la poutre est affectée à la fois par le matériau de la poutre et par la forme de la section transversale de la poutre.
La motivation pour concevoir une poutre qui résiste à la flexion est facile à apprécier dans le cas d’un pont. Par exemple, le béton est excellent pour sa résistance à la compression, mais un pont fait uniquement de béton serait un mauvais choix. Le béton n’est pas solide lorsqu’il est plié; un pont en béton s’affaissera au milieu en raison de la gravité et s’effondrera probablement. Le pont pourrait être beaucoup plus solide s’il avait une sorte de fondation, ou de squelette, pour l’empêcher de trop dévier au milieu.
La rigidité de la poutre peut être calculée à l’aide de deux facteurs. Le premier facteur est le module d’élasticité. Il s’agit d’une propriété matérielle liée à la tendance du matériau à se déformer ou à s’étirer lorsqu’une contrainte est appliquée. Si la poutre est en acier inoxydable, elle aura un module d’élasticité plus élevé que, disons, l’aluminium. En effet, si les mêmes forces sont appliquées à la même forme d’acier et d’aluminium, l’objet en acier se déformera moins. Même si les métaux ne se déforment pas beaucoup par rapport aux élastiques, ils se comportent de la même manière ; ils s’étirent proportionnellement à la force avec laquelle une force tire sur eux. Ainsi, une poutre fabriquée à partir d’un matériau avec un module d’élasticité élevé aura une rigidité de poutre élevée, la rendant moins susceptible de se plier.
L’autre facteur de rigidité de la poutre est le moment d’inertie de la section transversale de la poutre. Cela a à voir avec la répartition verticale du matériau à proximité ou à distance du centre du faisceau. Une conception de poutre souvent utilisée en génie civil avec un moment d’inertie élevé est la poutre en I. On l’appelle la poutre en I en raison de sa section transversale, qui a la forme de la lettre I. Cette forme concentre une grande partie du matériau vers le bas et le haut de la section transversale avec seulement assez de matériau dans les régions centrales pour connecter les parties externes. La raison de cette forme est qu’elle maximise le moment d’inertie de surface pour une quantité donnée de matériau. Le matériau le plus couramment utilisé dans les poutres en I est l’acier, qui fournit un module d’élasticité élevé. Ces deux propriétés de la poutre en I lui confèrent une rigidité de poutre très élevée.