taivutusvoima

Taivutusvoima on voima, joka saa rakenteellisen kappaleen taipumaan. Se esiintyy erityisesti palkissa tai levyssä silloin, kun kuormat eivät vaikuta tarkasti tukipisteen linjassa, vaan muodostavat poikkileikkauksessa momentin, joka kiertää kappaleen axisia.

Taivutusvoima liittyy taivutusmomenttiin, joka on kappaleen poikkileikkauksessa syntyvä vastus taivutukselle. Taivutusmomentin suuruus M mitataan newtonmetreinä (Nm) ja se riippuu sekä voiman suuruudesta että siitä, kuinka kauas voima vaikuttaa tukipisteestä. Taivutusmomentti kuvaa rakenteen sisäistä vastusta taivutukselle.

Taivutusjännitys sigma_b syntyy taivutusmomentin aiheuttamasta sisäisestä jännityksestä. Se riippuu M:stä, materiaalin etäisyydestä y neutral axis -kohdasta sekä toisesta kertaluvusta I (poikkileikkauksen second moment of area). Yleinen muoto on sigma_b = M*y/I.

Esimerkkejä: palkkiin vaikuttava kuorma F päiden suuntaan luo taivutusmomentin M = F*d, jossa d on voiman etäisyys tukipisteestä. Tasaisesti jakautuva kuorma tuottaa erilaista taivutusmomenttia eri kohtiin palkkia; suurimmat momentit syntyvät yleensä palkin tukipisteiden läheisyyteen.

Käytännössä taivutusvoimaa ja siihen liittyvää taivutusmomenttia arvioidaan rakenteiden suunnittelussa, jotta taivutusjännitys pysyy (materiaalin kestävyys) ja rakenne säilyy toimintakunnossa.