17.1 : Naprężenie normalne

Naprężenie normalne to rodzaj naprężenia, który występuje, gdy siły działają prostopadle lub normalnie do pola przekroju poprzecznego materiału. Naprężenie to często pojawia się w konstrukcjach poddawanych obciążeniu osiowemu, czyli przyłożeniu siły wzdłuż osi danego obiektu. Praktyczny przykład tego można znaleźć w elementach kratownicy mostu.

Kiedy pręt jest obciążony osiowo, siły wewnętrzne i odpowiadające im naprężenia są normalne do płaszczyzny przekroju, dlatego nazywa się to naprężeniem normalnym. Należy zauważyć, że naprężenie reprezentuje średnią wartość naprężenia w przekroju poprzecznym, a nie w określonym punkcie. Średnie naprężenie oblicza się, dzieląc wielkość wypadkowych sił wewnętrznych rozłożonych na przekroju poprzecznym przez pole przekroju poprzecznego.

Jednakże naprężenie w danym punkcie może różnić się od naprężenia średniego, ponieważ zmienia się w przekroju. Zwłaszcza w przypadku smukłych prętów poddawanych obciążeniom osiowym różnice mogą być znaczne w pobliżu punktów przyłożenia obciążenia.

Warunki równowagi sugerują równomierny rozkład naprężeń w elementach obciążonych osiowo, z wyjątkiem punktów przyłożenia obciążenia w pobliżu, przy założeniu obciążenia centrycznego. Jednakże obciążenie mimośrodowe powoduje nierównomierne naprężenie z powodu dodatkowych momentów, co wskazuje na statycznie niewyznaczalny rozkład naprężeń.