Qu'est-ce que la flexion de faisceau?
En génie civil, la flexion de faisceau 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 si sa longueur est plusieurs fois supérieure à sa hauteur ou à sa largeur. La fonction principale du faisceau est de résister à la flexion; Cela contraste avec les éléments structurels qui résistent principalement à la tension, à la compression ou au cisaillement. Les propriétés structurelles d'une poutre en flexion sont déterminées par ses dimensions, ses matériaux et sa forme en coupe transversale.
Un exemple simple de flexion de faisceau est un pont avec une voiture dessus. Les ponts sont souvent recouverts de routes en béton, mais le béton n’est généralement résistant à la compression. Un long pont aura toutefois tendance à s'affaisser au milieu, là où il n'y a pas de terrain pour le supporter. Cet affaissement aura la forme d'un arc de cercle et se produit en raison de la répartition des contraintes internes lors de la flexion du faisceau. Pour résister à cette flexion, une poutre métallique plus résistante est généralement placée sous la surface de la route.
L'équation la plus importante en flexion de faisceau est l'équation de faisceau d'Euler-Bernoulli. Cette équation relie la déflexion de la poutre aux forces appliquées, aux caractéristiques de la section et aux propriétés matérielles de la poutre. La flexion de la poutre peut être réduite 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 soumise à des forces dirigées vers le bas, la partie supérieure de la poutre passe en compression tandis que la partie inférieure se met en tension. En fait, plus le matériau est en aval, plus il subira de tension. Il s'avère que, pour une quantité donnée de matériau total, le meilleur moyen de renforcer le faisceau consiste à renforcer les parties inférieure et supérieure de la section transversale. Par conséquent, les ingénieurs conçoivent des poutres avec du matériau concentré vers les régions inférieure et supérieure de la section transversale.
C'est le principe qui sous-tend la conception des poutres en I, ou poutres dont les sections transversales ressemblent à la lettre "I". Il est coûteux de produire et de transporter des poutres très volumineuses; il est donc important de minimiser la quantité de matériau utilisée. Dans la section transversale d'une poutre en I, il n'y a que suffisamment de matériau aux hauteurs intermédiaires pour que la poutre reste soudée sous forme de pièce solide. Le reste du matériau est concentré en bas et en haut de la section transversale, ce qui confère au faisceau une résistance élevée à la flexion. La résistance d'une poutre à la flexion s'appelle sa rigidité.