Cos'è la rigidità del raggio?
Nell'ingegneria strutturale, la rigidità del raggio è la capacità di un raggio di resistere alla deflessione o alla flessione, quando viene applicato un momento di flessione. Un momento di flessione risulta quando una forza viene applicata da qualche parte nel mezzo di un raggio fisso a una o entrambe le estremità. Si verificherà anche se viene applicata una coppia al raggio, sebbene ciò sia meno comune nelle applicazioni del mondo reale. La rigidità del raggio è influenzata sia dal materiale del raggio che dalla forma della sezione trasversale del raggio.
La motivazione per la progettazione di un raggio che resiste alla deflessione è facile da apprezzare nel caso di un ponte. Ad esempio, il calcestruzzo è ottimo per la sua resistenza a compressione, ma un ponte fatto esclusivamente di cemento sarebbe una scelta scadente. Il calcestruzzo non è forte quando è piegato; Un ponte fatto di cemento si abbasserà nel mezzo a causa della gravità e probabilmente cadrà a pezzi. Il ponte potrebbe essere molto più forte se avesse una sorta di base, o scheletro, per impedirlo di deviare troppo nel mezzo.
La rigidità del raggio può essere calcolata usando due fattori. Il primo fattore è il modulo elastico . Questa è una proprietà materiale che si riferisce alla tendenza del materiale a deformarsi o allungarsi, quando si applica lo stress. Se il raggio è realizzato in acciaio inossidabile, avrà un modulo elastico più elevato di, diciamo, in alluminio. Questo perché se le stesse forze fossero applicate alla stessa forma di acciaio e alluminio, l'oggetto in acciaio deformerà di meno. Anche se i metalli non si deformano molto rispetto agli elastici, si comportano allo stesso modo; Si estendono proporzionalmente a quanto una forza di loro si tira su di loro. Quindi, un raggio realizzato con un materiale con un modulo elastico elevato avrà una rigidità del raggio elevato, rendendo meno probabile che si pieghi.
L'altro fattore nella rigidità del raggio è il momento area di inerzia della sezione trasversale del raggio. Questo ha a che fare con la distribuzione verticale del materiale vicino o lontano dal CENter del raggio. Un design a raggio spesso utilizzato in ingegneria civile con un momento di inerzia di alta area è il raggio a i. Si chiama I-Beam a causa della sua sezione trasversale, che è modellata come la lettera "I". Questa forma focalizza gran parte del materiale verso il fondo e la parte superiore della sezione trasversale con solo materiale sufficiente nelle regioni centrali per collegare le parti esterne. Il motivo di questa forma è che massimizza il momento dell'area di inerzia per una determinata quantità di materiale. Il materiale più comune utilizzato nelle travi a I è l'acciaio, che fornisce un modulo elastico elevato. Queste due proprietà del raggio a I danno una rigidità del raggio molto alto.