Grindă (structură)
În mod intern, grinzile supuse la sarcini care nu induc torsiune sau încărcare axială suferă tensiuni de compresiune, tracțiune și forfecare ca urmare a sarcinilor aplicate asupra lor. În mod obișnuit, sub sarcini gravitaționale, lungimea inițială a grinzii este ușor redusă pentru a cuprinde un arc de rază mai mică în partea superioară a grinzii, rezultând o compresie, în timp ce aceeași lungime inițială a grinzii în partea inferioară a grinzii este ușor întinsă pentru a cuprinde un arc de rază mai mare, fiind astfel supusă unei tensiuni. Modurile de deformare în care fața superioară a grinzii este în compresie, ca sub o sarcină verticală, sunt cunoscute sub numele de moduri de încovoiere, iar în cazul în care partea superioară este în tensiune, de exemplu peste un suport, este cunoscută sub numele de încovoiere. Aceeași lungime inițială a mijlocului grinzii, în general la jumătatea distanței dintre partea superioară și cea inferioară, este egală cu arcul radial de încovoiere, deci nu se află nici la compresie, nici la întindere, și definește axa neutră (linia punctată din figura grinzii). Deasupra suporturilor, grinda este expusă la eforturi de forfecare. Există unele grinzi din beton armat în care betonul este în întregime în compresiune, forțele de tracțiune fiind preluate de tendoanele de oțel. Aceste grinzi sunt cunoscute sub numele de grinzi din beton precomprimat și sunt fabricate pentru a produce o compresie mai mare decât tensiunea așteptată în condițiile de încărcare. Cablurile de oțel de înaltă rezistență sunt întinse în timp ce grinda este turnată peste ele. Apoi, după ce betonul s-a întărit, tendoanele sunt eliberate lent, iar grinda este imediat supusă unor sarcini axiale excentrice. Această sarcină excentrică creează un moment intern și, la rândul său, mărește capacitatea de rezistență la moment a grinzii. Acestea sunt utilizate în mod obișnuit la podurile de autostradă.
Strument principal pentru analiza structurală a grinzilor este ecuația grinzilor Euler-Bernoulli. Această ecuație descrie cu exactitate comportamentul elastic al grinzilor subțiri în cazul în care dimensiunile secțiunii transversale sunt mici în comparație cu lungimea grinzii. Pentru grinzile care nu sunt subțiri, trebuie adoptată o teorie diferită pentru a ține seama de deformarea datorată forțelor de forfecare și, în cazurile dinamice, de inerția de rotație. Formularea pentru grinzi adoptată aici este cea a lui Timoshenko, iar exemple comparative pot fi găsite în NAFEMS Benchmark Challenge Number 7. Alte metode matematice pentru determinarea deformării grinzilor includ „metoda lucrului virtual” și „metoda de deformare a pantei”. Inginerii sunt interesați de determinarea deformărilor deoarece grinda poate fi în contact direct cu un material fragil, cum ar fi sticla. De asemenea, deformările grinzilor sunt minimizate din motive estetice. O grindă vizibil încovoiată, chiar dacă este sigură din punct de vedere structural, este inestetică și trebuie evitată. O grindă mai rigidă (un modul de elasticitate ridicat și/sau una cu un moment secundar de arie mai mare) creează o deformare mai mică.
Metodele matematice pentru determinarea forțelor grinzii (forțele interne ale grinzii și forțele care sunt impuse pe suportul grinzii) includ „metoda distribuției momentelor”, metoda forței sau a flexibilității și metoda rigidității directe.
.