Hvad er en stålbjælke?

Stålbjælker bruges i mange applikationer inden for arkitektur og konstruktion. De bruges ofte til understøttelse af gulve og lofter i store strukturer, såsom forretningsbygninger og broer. En stålbjælke skal være konstrueret til at modstå kræfter og spænding, samtidig med at vægten, pladsbehovet og materialomkostningerne minimeres. Forkert designet bjælker kan for tidligt mislykkes og have katastrofale virkninger.

At designe en stålbjælke kræver en forståelse af de kræfter, der vil blive anvendt, spændlængde mellem understøtninger, afstand mellem bjælker, bjælkelagemateriale og hvordan bjælken er forbundet til andre konstruktionselementer. Stålbjælker er designet til at modstå forskellige typer belastninger og kræfter, afhængigt af applikationen. Et par eksempler på de typer kræfter, som en stålbjælke kan udsættes for, inkluderer vægtbelastning, vindløftning og vibration.

Forskellige typer stålbjælke-design er tilgængelige baseret på belastning og monteringskonfigurationer. Den mest almindeligt anvendte type er standard, open-web steel joist (OWSJ). Dette design består af to parallelle elementer, kendt som akkorder, med en gentagende, trekantet banestruktur placeret mellem akkorderne. Der er adskillige andre design af stålbjælker, såsom toppet akkord, buet eller tønde, gavl og saks. Mere komplekse bjælkeudformninger bruges til specielle applikationer og er dyrere end en standard åben-bjælke.

Konstruktionen af ​​en bjælke vil påvirke, hvor meget kraft den kan modstå, og hvordan den vil bøje eller afbøje under belastning. Afbøjningen af ​​en stålbjælke afhænger af dens dimensioner, hvordan den understøttes, materialet og hvor kræfterne påføres. Dybden af ​​en bjælke, der er dikteret af afstanden mellem de parallelle akkorder, er en primær faktor for, hvor meget den vil aflede under belastning. Stål bruges mest til bjælker, der bruges i strukturelle og arkitektoniske anvendelser, men bjælker kan også fremstilles ved hjælp af andre materialer, såsom aluminium.

Stålbjælker er typisk designet med en sikkerhedsfaktor. Dette kan gøre det for store bjælkelag, der er oprettet for at understøtte den forudsagte belastning, eller til at tackle andre faktorer, der ikke kan forventes under bjælkens konstruktion. En for stor sikkerhedsfaktor driver et bjælke-design, der er større end nødvendigt, og kræver mere plads til at installere, hvilket medfører mulige vægtproblemer og resulterer i højere produktionsomkostninger. Indtil for nylig blev stålbjælker designet med kraftdiagrammer og en række komplekse matematiske ligninger. I dag bruges teknisk software normalt til at analysere og designe stålbjælker til at opfylde ydelseskriterierne.