在设计结构元件时，为什么不使用主要的最大应力？

考虑一个混凝土柱受顶部加载压缩，并承受一些剪切应力。

如果在柱中采用具有这些应力的平面2d元素并将其旋转到该点，则给出最大法向应力，然后旋转它以给出最大剪切应力，这两个值应该高于我们原始计算应力。

为什么我们不将这些值与混凝土的压缩和剪切强度进行比较呢？

如果我的问题太简单，我很抱歉，我还是土木工程新生。

简短的回答是因为太复杂/不可能这样做。

下面是未弯曲混凝土梁在弯曲和压缩下的主应力轨迹图：

如您所见，主应力的方向和大小将根据您感兴趣的点和应用的载荷而变化。我们知道混凝土的张力很弱。因此，如果我们查看主拉伸应力的位置，我们可以将其与混凝土的抗拉能力进行比较（通常认为是的函数）$\sqrt{f_c'}$

如果主拉应力超过混凝土的抗拉能力怎么办？

那时候混凝土可能会失效。但这并不意味着整个元素都会失败。这意味着它将在该位置破解。但这没关系，这就是强化的目的！

所以现在我们有一个具有裂缝（或许多裂缝！）的混凝土元件，以及将这些部件固定在一起的加固件：

如果我们现在想要计算我们的主应力，那么特定点的应力状态是什么？我们有一些应力由钢筋承载，一些应力由沿着裂缝的骨料互锁承载，一些由压缩承载，一些空隙没有应力可以存在 - 每个机构有多少？我们不能简单地使用像这样的公式$\nu = \frac{VQ}{It}$

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那我们现在能做什么呢？好吧，我们做了很多，然后进行了大量的测试，然后根据结果拟合设计公式。

您在问题中提到过列。柱子受压缩应力支配，因此开裂通常不是问题。然而，仍然存在使得难以/不可能确定应力状态的复杂因素。事实上，ACI 318的评论说：

混凝土压应力的实际分布是​​复杂的，通常不明确。......本规范允许在设计中假设任何特定的应力分布，如果显示导致与综合试验结果的合理一致的预测极限强度。

因此，我们再次被迫采取更简单的方法来假设一个简化的压力状态，并根据测试确认这是安全的。

与使用这些简化相关的不确定性被纳入建筑规范中使用的安全系数。

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1. Kong，FK，＆Evans，RH（2013）。钢筋混凝土和预应力混凝土。斯普林格。

2. ACI-ASCE委员会326（1962）。剪切和对角线张力