Qu'est-ce que le cisaillement de faisceau?
Le cisaillement de poutre est la contrainte interne d'une poutre causée par les forces de cisaillement appliquées à cette poutre. Les forces de cisaillement, ou contraintes de cisaillement, sont causées par des forces appliquées parallèlement à un matériau, provoquant potentiellement une déformation de ce matériau. Le cisaillement du faisceau peut être causé par des contraintes horizontales ou verticales, ainsi que par la flexion. Chaque type de contrainte affecte une poutre différemment.
En contrainte de cisaillement horizontale, les forces peuvent faire glisser une poutre d'un côté à l'autre. Si la poutre est sécurisée, empêchant tout mouvement, la contrainte de cisaillement interne tentera alors de trouver des moyens de s'adapter au mouvement, ce qui peut parfois entraîner la flexion ou la fracture de la poutre le long des couches horizontales internes. Si la poutre a des couches non attachées, ce qui permet un léger mouvement, elle est moins susceptible de se fracturer ou de se plier.
En contrainte de cisaillement de poutre verticale, des forces sont appliquées sur des surfaces parallèles de la poutre. Ces forces peuvent inclure des côtés parallèles ou les extrémités supérieure et inférieure de la poutre. Si l'une des surfaces est soumise à une contrainte supérieure à une autre, le matériau se déformera ou se tordra. Cette action provoque un affaiblissement de la structure globale.
Une rupture de cisaillement de faisceau se produit lorsque les contraintes appliquées à la poutre sont supérieures à la résistance de cette poutre. Les défaillances entraînent souvent l’effondrement ou la fissuration de la structure entourant le faisceau, comme on le voit souvent dans les dégâts causés par un tremblement de terre. Le type d’échec de cisaillement du faisceau le plus courant est toutefois la flexion. Cela se produit lorsque la surface supérieure d'un faisceau est comprimée, tandis que la surface inférieure se dilate et se fissure le long des axes verticaux. Il en résulte un affaissement ou une flexion de la poutre.
Dans de nombreux cas, pour éviter toute défaillance structurelle, un bâtiment ou une structure sera ultérieurement mis à niveau. La mise à niveau implique la création d'un cadre secondaire qui sert à soutenir la structure initiale tout en allégeant les forces portantes exercées sur cette structure initiale. La plupart du temps, cela prend la forme de contreventements externes.
Pour déterminer le cisaillement du faisceau, il faut examiner une petite section transversale du faisceau et effectuer une série de calculs mathématiques sur la base des mesures et des observations de cette section. Les calculs utilisés aujourd'hui sont attribués à Leonard Euler, un mathématicien du 18ème siècle. Les véritables origines des études sur le cisaillement du faisceau peuvent toutefois être attribuées aux travaux du scientifique du 16ème siècle, Galileo Galilei.