تنش چیست و چگونه محاسبه می شود؟

تنش های موجود در اعضا سازه

هر دو مرحله تحلیل و طراحی سازه ها یی که به مقاصد تحمل بار ها ساخته می شوند نیازمند تعیین تنش و کرنش می باشد. در صورتی که اولین و مهم ترین قدم را در تحلیل یک سازه انجام دهیم و با استفاده از معادلات تعادل نیروهای اعضای یک سازه معین را بدست آوریم، اما با بدست آوردن نیروها نمی توان مطمئن بود که آیا سازه تحلیل شده می تواند به طور قابل اطمینان نیروهای به وجود آمده در اعضای خود را تحمل کند. به طور مثال اگر نیروی بدست آمده در یک عضو محوری 30KN باشد. این مسئله که این عضو محوری قادر به تحمل بارهای توزیع شده می باشد و در اثر آن ها نمی شکند، نه تنها به مقدار نیروی به وجود آمده در آن بلکه به سطح مقطع عضو محوری و ماده که عضو از آن تشکیل شده است دارد. پر واضح است که نیروی به وجود آمده در این عضو درواقع نماینده نیروهای اصلی است که بر روی مساحت A  مقطع عرضی به وجود آمده است. و شدت میانگین این نیرو های توزیع شده عضو برابر نیرو بر واحد سطح است.

این که میله مورد نظر در اثر نیروهای به وجود آمده می شکند یا خیر کاملا به توانایی ماده در برابر شدت نیروهای داخلی توزیع شده، که همان نیروی واحد سطح است وابسته است.مطابق شکل زیر بنا بر این مقاومت عضو سازه به نیروی داخلی، مساحت مقطع عرضی، و جنس میله وابسته است.
نیروی واحد سطح، و یا شدت نیروهای اعمالی روی مقطع جانبی تحت بررسی تنش روی آن مقطع نام دارد و با حرف یونانی سیگما  نشان داده می شود.(مطابق شکل زیر) بنابراین، تنش روی مقطع با سطح مقطعA  تحت اثر نیروی محوری  Pبا حاصل تقسیم مقدار نیروی P بر روی سطح مقطع A بدست می آید.

علامت مثبت برای نشان دادن تنش کششی(هنگامی که عضو کشیده می شود) و علامت منفی نشانگر تنش فشاری است.( هنگامی که عضو در فشار است.)

در دستگاه SI نیروی P با نیوتن(N) و A با (m²)  و تنش سیگما با N/M² نشان داده می شود. این واحد پاسکال نام دارد. (PA) این مسئله که پاسکال واحد بسیار کوچکی است می بایست در نظر گرفته شود بنابراین در عمل از ضرایب این واحد استفاده می شود. که عبارتند از(KPa) ، (MPa) و (GPa)  که مطابق زیر داریم

هنگامی که از دستگاه آمریکایی کاستومری استفاده می شود نیروی P با واحد پند یا (Ib) و یا کیلوپند (Kip) ، و مساحت مقطع عرضی A با اینچ مربع(in²) نشان داده می شود. و بنا بر این تنش سیگما با نماد پند در واحد اینچ(Psi)  و کیلوپند بر واحد اینچ(Ksi) نمایش داده می شود.