17.1 : Normalspannung

Normalspannung ist eine Spannungsart, die auftritt, wenn Kräfte senkrecht oder normal zur Querschnittsfläche eines Materials wirken. Diese Spannung entsteht häufig in Strukturen, wenn sie einer axialen Belastung ausgesetzt sind, also der Krafteinwirkung entlang der Achse eines Objekts. Ein praktisches Beispiel hierfür sind Brückenträger.

Wenn eine Stange einer axialen Belastung ausgesetzt ist, sind die inneren Kräfte und die entsprechende Spannung senkrecht zur Querschnittsebene, daher wird dies als Normalspannung bezeichnet. Es ist wichtig zu beachten, dass die Spannung den durchschnittlichen Spannungswert über den Querschnitt darstellt, nicht an einem bestimmten Punkt. Die durchschnittliche Spannung wird berechnet, indem die Größe der über den Querschnitt verteilten resultierenden Schnittgrößen durch die Querschnittsfläche dividiert wird.

Allerdings kann die Spannung an einem bestimmten Punkt von der durchschnittlichen Spannung abweichen, da sie über den Abschnitt hinweg variiert. Insbesondere bei schlanken Stäben unter axialer Belastung kann die Abweichung in der Nähe der Lastangriffspunkte erheblich sein.

Gleichgewichtsbedingungen deuten auf eine gleichmäßige Spannungsverteilung in axial belasteten Bauteilen hin, außer in der Nähe von Lastangriffspunkten, vorausgesetzt, es wird eine zentrische Belastung angenommen. Allerdings erzeugt eine exzentrische Belastung aufgrund zusätzlicher Momente eine ungleichmäßige Spannung, was auf eine statisch unbestimmte Spannungsverteilung hinweist.