Bara de egală rezistenţă la tracţiune şi realizarea ei practică

Din paragrafele precedente se poate extrage ideea că barele cilindrice de secţiune constantă sunt neeconomice, în cazul solicitărilor de tracţiune prin forţe distribuite, deoarece doar într-o singură secţiune a lor (aceea prinsă în reazem, în care se fac şi calculele de rezistenţă) materialul este utilizat la capacitatea maximă. Toate celelalte secţiuni sunt supra-dimensionate, deci presupun cheltuieli suplimentare nejustificate legate de fabricarea şi exploatarea piesei respective.

Pe de altă parte, s-a arătat mai sus că barele cu greutate proprie mare şi secţiune constantă nu pot avea lungimi oricât de mari, astfel că sunt necesare alte soluţii constructive pentru aplicaţiile care implică utilizarea de bare foarte lungi.

În acest fel s-a ajuns la imaginarea unor bare în care toate secţiunile transversale să fie solicitate la fel de intens, aproximativ la nivelul rezistenţei admisibile a materialului, adică tensiunile efective să respecte condiţia s(x)=ct.=s_a.

O asemenea variantă constructivă se numeşte bară de egală rezistenţă la tracţiune (fig. 5.9.a), iar ecuaţia de variaţie, pe lungimea barei, a ariei A(x) a secţiunilor transversale rezultă sub forma unei funcţii exponenţiale:

(5.30)

în care (g) este greutatea specifică a materialului barei, iar A₀ – aria secţiunii la capătul liber, stabilită din condiţia de rezistenţă sub forţa concentrată (F).

Fig. 5.9. Realizarea practică a barei de egală rezistenţă

Este uşor de înţeles că prelucrarea unei piese de această formă implică anumite dificultăţi tehnologice, iar evitarea lor a condus la adoptarea unor variante stilizate ale barei de egală rezistenţă.

Astfel, varianta (b) – de forma trunchiului de con circumscris formei teoretice a barei – este ceva mai simplu de realizat practic dar presupune, totuşi, dispozitive speciale de prindere şi de prelucrare a piesei.

Din acest motiv s-a ajuns la realizarea unei bare din tronsoane de diametru crescător, aşa cum se arată în varianta (c) din figură.

Dimensionarea tronsoanelor se face în conformitate cu relaţia (5.23) de la barele de greutate mare, astfel:

(5.31)

Bara din tronsoane este varianta care se foloseşte cel mai des, deoarece ea combină economia de material cu simplificarea tehnologiei de fabricare.