En génie civil, la flexion des poutres fait référence au comportement de certains éléments structurels dans une conception physique. Un élément peut être considéré comme une poutre s’il est solide et homogène et que sa longueur est plusieurs fois sa hauteur ou sa largeur. La fonction principale de la poutre est de résister à la flexion ; cela contraste avec les éléments structurels qui résistent principalement aux contraintes de tension, de compression ou de cisaillement. Les propriétés structurelles d’une poutre en flexion sont déterminées par ses dimensions, ses matériaux et sa forme en coupe.
Un exemple simple de flexion de poutre est un pont avec une voiture dessus. Les ponts sont souvent recouverts de routes en béton, mais le béton n’est généralement résistant qu’à la compression. Un long pont, cependant, aura tendance à s’affaisser au milieu où il n’y a pas de sol pour le soutenir. Cet affaissement aura la forme d’un arc de cercle et se produit en raison de la façon dont les contraintes internes sont réparties dans la flexion de la poutre. Pour résister à cette flexion, une poutre métallique plus solide est généralement placée sous une surface de route.
L’équation la plus importante en flexion de poutre est l’équation de poutre d’Euler-Bernoulli. Cette équation relie la déflexion de la poutre aux forces appliquées, aux caractéristiques de section transversale et aux propriétés matérielles de la poutre. Le degré de déflexion lors de la flexion de la poutre peut être réduit en réduisant les forces nettes appliquées, en remodelant la section transversale de la poutre et en utilisant un matériau plus résistant.
Dans une poutre horizontale avec des forces descendantes qui lui sont appliquées, la partie supérieure de la poutre entrera en fait en compression tandis que la partie inférieure entrera en tension. En fait, plus le matériau est bas, plus il subira de tension. Il s’avère que, pour une quantité donnée de matériau total, le renforcement des régions inférieure et supérieure de la section transversale est le meilleur moyen de renforcer la poutre. Par conséquent, les ingénieurs conçoivent des poutres avec des matériaux concentrés vers les régions inférieure et supérieure de la section transversale.
C’est le principe derrière la conception des poutres en I, ou des poutres avec des sections transversales qui ressemblent à la lettre « I ». Il est coûteux de produire et de transporter des poutres avec beaucoup de masse, il est donc important de minimiser la quantité de matériau utilisé. Dans la section transversale d’une poutre en I, il n’y a qu’assez de matériau à des hauteurs intermédiaires pour maintenir la poutre ensemble comme une pièce solide. Le reste du matériau est concentré en bas et en haut de la section transversale, conférant à la poutre une haute résistance à la flexion. La résistance d’une poutre à la flexion est appelée sa rigidité.