Los miembros de tensión son elementos estructurales que están sujetos a fuerzas de tracción axiales . Ejemplos de elementos de tensión son los arriostramientos para edificios y puentes , elementos de armadura y cables en sistemas de techo suspendido .
Cálculo
En un miembro de tensión cargado axialmente, la tensión viene dada por:
F = P / A
donde P es la magnitud de la carga y A es el área de la sección transversal.
El esfuerzo dado por esta ecuación es exacto, sabiendo que la sección transversal no es adyacente al punto de aplicación de la carga ni tiene agujeros para pernos u otras discontinuidades. Por ejemplo, dada una placa de 8 x 11,5 que se usa como miembro de tensión (sección aa) y está conectada a una placa de refuerzo con dos pernos de 7/8 de pulgada de diámetro (sección bb):
El área en la sección a - a (área bruta del miembro) es 8 x ½ = 4 en 2
Sin embargo, el área en la sección b - b (área neta) es (8-2 x 7/8) x ½ = 3,12 pulg2
sabiendo que la mayor tensión se encuentra en la sección b - b debido a su área más pequeña.
Diseño
Para diseñar barras de tracción, es importante analizar cómo fallaría la barra tanto bajo fluencia (deformación excesiva) como en fractura, que se consideran estados límite. El estado límite que produce la menor resistencia de diseño se considera el estado límite de control. También evita que la estructura falle.
Utilizando los estándares del Instituto Americano de Construcción de Acero , la carga última en una estructura se puede calcular a partir de una de las siguientes combinaciones:
1,4 D
1,2 D + 1,6 L + 0,5 (L r o S)
1,2 D + 1,6 (L r o S) + (0,5 L o 0,8 W)
1.2 P + 1.6 W + 0.5 L + 0.5 (L r o S)
0,9 D + 1,6 W
L = 14
- D ... es la carga muerta o el peso de la estructura en sí
- L ... es la carga viva que varía para diferentes estructuras
- S ... es la carga de nieve
- W ... es la carga de viento
el problema central del diseño de un miembro es encontrar una sección transversal para la cual la resistencia requerida no exceda la resistencia disponible:
P u <¢ P n donde P u es la suma de las cargas factorizadas.
para evitar ceder
0.90 F y A g > P u
para evitar fracturas,
0,75 F u A e > P u
por lo tanto, el diseño debe considerar las cargas aplicadas a este miembro, las fuerzas de diseño que actúan sobre este miembro (M u , P u y V u ) y el punto donde este miembro fallaría.