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 a fascio elevato, rendendo meno probabile che si pieghi.

L'altro fattore nella rigidità del raggio è il momento dell'area di inerzia della sezione trasversale del raggio.Ciò ha a che fare con la distribuzione verticale del materiale vicino o lontano dal centro 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.