Wielokierunkowe ściskanie

W elementach żelbetowych najlepszym rodzajem pracy jest wielokierunkowe ściskanie, gdyż wytrzymałość betonu na tego typu obciążenia jest największa. Najprostszym przypadkiem jest tu ściskanie osiowe (program uprawnienia budowlane na komputer). Daje ono największą możliwość wykorzystania betonu w danym przekroju poprzecznym. Najlepiej wykorzystanym elementem żelbetowym jest zatem słup.
Drugi ważny element - belka nie odpowiada już tym’ zasadom.

Przy zginaniu włókna poziome są nierównomiernie naprężone. Działanie belkowe charakteryzuje się, w uproszczonym ujęciu, przenoszeniem momentów zginających przez równoległe wypadkowe poziomych ściskań i rozciągań w górnej i dolnej warstwie oraz przenoszeniem sił poprzecznych przez nachylone na osi obojętnej pod kątem 45° do niej kierunki ukośnych ściskań i rozciągań. Naprężenia normalne, największe na wierzchu i na spodzie belki zanikają na jej osi tak, że można powiedzieć, iż materiał zwykłej belki prostokątnej wykorzystany jest lokalnie najwyżej w 50% (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

Dążenie do większego wykorzystania materiału w przekroju belki zginanej doprowadziło do specjalnego kształtowania tego przekroju. W stali wyraziło się to już od dawna produkcją prętów profilowanych (tzw. kształtowników), natomiast w żelbecie, szczególnie przy słabych betonach, było to przez długi czas nieopłacalne ze względu na kosztowne deskowanie. Dziś stosuje się już powszechnie elementy o złożonym kształcie przekroju. Zawdzięcza się to w głównej mierze wprowadzeniu prefabrykacji, gdzie koszt formy rozkłada się na wiele elementów. Dalsza ewolucja projektowania elementów poziomych zmierza do wyeliminowania zginania i zastąpienia elementów zginanych takimi układami konstrukcyjnymi, w których żelbet byłby lepiej wykorzystany (uprawnienia budowlane).

Aby wprowadzić w sedno zagadnienia rozpatrzmy pracę cięgien (lin, kabli) i łuków. Cięgno, rozpięte pomiędzy dwoma punktami stałymi, nie może unieść swego własnego ciężaru, jeżeli jest całkowicie wyprostowane, ponieważ naprężenia w nim wypadną wówczas teoretycznie nieskończenie wielkie (przy pominięciu niewielkiego zwisu od odkształceń).

Linia zwisu

Jeżeli jednak cięgnu nadamy pewien zwis, to będzie ono dźwigać swój własny ciężar oraz dodatkowe obciążenia, podlegając wyłącznie naprężeniom rozciągającym. Materiał jest tu wykorzystany ze stuprocentową lokalną wydajnością (program egzamin ustny).
Wiadomo, że kształt jaki przybiera lina pod działaniem ciężaru własnego jest krzywą łańcuchową (linia ciągnień) i że siły rozciągające występujące w linie mogą być łatwo obliczone w każdym przekroju.

Siły te zmieniają się w zależności od punktu, są najmniejsze w najniższym punkcie i największe w punktach podparcia co powoduje, że całkowita wydajność liny jest mniejsza niż 100% (opinie o programie).
Jeżeli zwis cięgna jest niewielki w stosunku do jego rozpiętości można założyć, że ciężar własny cięgna, jak również i dowolne inne obciążenie równomiernie rozłożone (np. ciężar oblodzenia itp.) rozkładają się w sposób równomierny nie na długości cięgna, lecz na jego rzucie poziomym. Wtedy linia zwisu cięgna będzie parabolą drugiego stopnia.

Jeśli wyobrazimy sobie teraz, że cięgno o kształcie krzywej łańcuchowej zostanie w ten, czy inny sposób usztywnione, tak że nie może tego kształtu zmienić i zostanie odwrócone o 180° - zachowując przy tym niezmienione obciążenie oraz stałe punkty podparcia otrzymamy konstrukcję łukową przebiegającą według tzw. linii ciśnień (segregator aktów prawnych). Naprężenia w odwróconym cięgnie są tej samej wielkości - jak uprzednio - z tym, że są obecnie ściskające.

Tego typu ustrój łukowy zdolny jest do przeniesienia swego własnego ciężaru lub danych skoncentrowanych obciążeń (przy kształcie wieloboku sznurowego) bez udziału sił poprzecznych, a tylko przy pomocy osiowego ściskania (promocja 3 w 1). Wytrzymałość cięgna lub odwróconej krzywej łańcuchowej zależy mniej od wymiarów poprzecznych, niż od kształtu linii osiowej.