O que é rigidez do feixe?

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

A motivação para projetar um feixe que resiste à deflexão é fácil de apreciar no caso de uma ponte. Por exemplo, o concreto é ótimo para sua força de compressão, mas uma ponte feita apenas de concreto seria uma má escolha. O concreto não é forte quando está dobrado; Uma ponte feita de concreto cederá no meio devido à gravidade e provavelmente desmoronará. A ponte pode ser muito mais forte se tivesse algum tipo de base, ou esqueleto, para impedir que ela se desvie demais no meio.

A rigidez do feixe pode ser calculada usando dois fatores. O primeiro fator é o módulo de elasticidade . Esta é uma propriedade material que se refere à tendência do material de se deformar ou se esticar quando o estresse é aplicado. Se a viga for feita de aço inoxidável, ele terá um módulo de elasticidade mais alto do que, digamos, alumínio. Isso ocorre porque, se as mesmas forças forem aplicadas à mesma forma de aço e alumínio, o objeto de aço se deformaria menos. Embora os metais não se deformem muito em comparação aos elásticos, eles se comportam da mesma maneira; Eles se estendem proporcionalmente ao quão difícil uma força os puxa. Portanto, um feixe feito de um material com um módulo elástico alto terá uma rigidez de viga alta, tornando menos provável de dobrar.

O outro fator na rigidez do feixe é o momento da área da inércia da seção transversal do feixe. Isso tem a ver com a distribuição vertical de material próximo ou longe do CENter do feixe. Um design de feixe frequentemente usado em engenharia civil com um momento de inércia de alta área é o feixe I. É chamado de viga I por causa de sua seção transversal, que é moldada como a letra 'eu'. 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 essa forma é que ela maximiza o momento da área de inércia para uma determinada quantidade de material. O material mais comum usado nas vigas I é o aço, que fornece um módulo elástico alto. Essas duas propriedades do feixe I dão uma rigidez de feixe muito alta.