Qu'est-ce que la rigidité du faisceau?
En ingénierie structurelle, la rigidité de la poutre est la capacité d'une poutre à résister à la flexion 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 l'une ou aux deux extrémités. Cela se produira également si un couple est appliqué au faisceau, bien que cela soit moins courant dans les applications du monde réel. La rigidité du faisceau dépend à la fois du matériau de la poutre et de la forme de la section transversale de la poutre.
La motivation pour concevoir un faisceau qui résiste à la déviation 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 constitué uniquement de béton constituerait un mauvais choix. Le béton n’est pas solide quand il est plié; un pont en béton s'affaissera au centre en raison de la gravité et risque de s'effondrer. Le pont pourrait être beaucoup plus solide s'il avait une sorte de fondation, ou un squelette, pour l'empêcher de trop dévier au milieu.
La rigidité du faisceau peut être calculée en utilisant deux facteurs. Le premier facteur est le module d'élasticité . Il s'agit d'une propriété de matériau liée à la tendance du matériau à se déformer ou à s'étirer lorsque des contraintes sont appliquées. Si la poutre est en acier inoxydable, elle aura un module d'élasticité supérieur à celui de l'aluminium, par exemple. 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'étendent proportionnellement à la force avec laquelle une force les tire. Ainsi, une poutre fabriquée dans un matériau à 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 surface de la section transversale de la poutre. Cela concerne la distribution verticale du matériau à proximité ou à l’écart du centre du faisceau. Le faisceau en I est une conception de faisceau souvent utilisée en génie civil avec un moment d'inertie élevé. On l'appelle le faisceau 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 juste assez de matériau dans les régions centrales pour relier les parties extérieures. La raison de cette forme est qu’elle maximise le moment d’inertie de la surface pour une quantité donnée de matériau. Le matériau le plus couramment utilisé dans les poutres en I est l'acier, qui offre un module d'élasticité élevé. Ces deux propriétés de la poutre en I lui confèrent une très grande rigidité.