O que é rigidez do feixe?

Na engenharia estrutural, a rigidez da viga é a capacidade de uma viga resistir à deflexão ou flexão quando um momento de flexão é aplicado. Um momento fletor ocorre quando uma força é aplicada em algum lugar no meio de uma viga fixada em uma ou nas duas extremidades. Também ocorrerá se um torque for aplicado à viga, embora isso seja menos comum em aplicações do mundo real. A rigidez da viga é afetada pelo material da viga e pelo formato da seção transversal da viga.

É fácil apreciar a motivação para projetar uma viga que resista à deflexão no caso de uma ponte. Por exemplo, o concreto é excelente por sua resistência à compressão, mas uma ponte feita exclusivamente de concreto seria uma má escolha. O concreto não é forte quando é dobrado; uma ponte de concreto cederá no meio devido à gravidade e provavelmente desmoronará. A ponte poderia ser muito mais forte se tivesse algum tipo de base, ou esqueleto, para impedir que ela se desviasse demais no meio.

A rigidez do feixe pode ser calculada usando dois fatores. O primeiro fator é o módulo de elasticidade . Essa é uma propriedade do material que se relaciona à tendência do material de se deformar ou esticar quando a tensão é aplicada. Se a viga for feita de aço inoxidável, ela terá um módulo de elasticidade maior que, por exemplo, o alumínio. Isso ocorre porque, se as mesmas forças forem aplicadas na mesma forma do aço e do alumínio, o objeto de aço se deforma menos. Embora os metais não se deformam muito em comparação com os elásticos, eles se comportam da mesma maneira; eles se estendem proporcionalmente à força com que uma força os puxa. Portanto, uma viga feita de um material com alto módulo de elasticidade terá uma alta rigidez da viga, diminuindo a probabilidade de dobrar.

O outro fator na rigidez da viga é o momento de inércia da área da seção transversal da viga. Isso tem a ver com a distribuição vertical do material perto ou longe do centro da viga. Um projeto de viga frequentemente usado em engenharia civil com um alto momento de inércia na área é o Viga I. É chamado de viga em I por causa de sua seção transversal, que tem o formato da letra 'I'. Essa forma concentra grande parte do material em direção à parte inferior e superior da seção transversal, com apenas material suficiente nas regiões centrais para conectar as partes externas. A razão para esse formato é que ele maximiza o momento de inércia da área para uma determinada quantidade de material. O material mais comum usado nas vigas em I é o aço, que fornece um alto módulo de elasticidade. Essas duas propriedades da viga em I conferem uma rigidez muito alta à viga.

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