Los elementos de tensión son elementos estructurales sometidos a fuerzas de tracción axial . Algunos ejemplos de elementos de tensión son los arriostramientos de edificios y puentes , los elementos de celosía y los cables en sistemas de techos suspendidos .
En un elemento 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.
La tensión dada por esta ecuación es exacta, sabiendo que la sección transversal no es adyacente al punto de aplicación de la carga ni tiene orificios para pernos u otras discontinuidades. Por ejemplo, dada una placa de 8 x 11,5 que se utiliza como elemento 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 in 2
Sin embargo, el área en la sección b - b (área neta) es (8 – 2 x 7/8) x ½ = 3,12 in2
sabiendo que la mayor tensión se localiza en la sección b - b debido a su área más pequeña.
Para diseñar elementos en tensión, es importante analizar cómo fallaría el elemento tanto en condiciones de fluencia (deformación excesiva) como de 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 en Acero , la carga máxima sobre 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 D + 1,6 W + 0,5 L + 0,5 (L r o S)
0,9 D + 1,6 W
L= 14
El problema central del diseño de un elemento 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 Fu A e > Pu
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.