Wat is een stalen balk?
Stalen balken worden gebruikt in vele architecturale en structurele engineeringstoepassingen. Ze worden vaak gebruikt voor het ondersteunen van vloeren en plafonds in grote constructies, zoals commerciële gebouwen en bruggen. Een stalen balk moet ontworpen zijn om krachten en stress te weerstaan, terwijl gewicht, ruimtevereisten en materiaalkosten worden geminimaliseerd. Onjuist ontworpen balken kunnen voortijdig falen en catastrofale effecten hebben.
Het ontwerpen van een stalen balk vereist inzicht in de krachten die zullen worden uitgeoefend, de spanlengte tussen de steunen, de afstand tussen de balken, het materiaal van de balk en hoe de balk is verbonden met andere structurele elementen. Stalen balken zijn ontworpen om verschillende soorten belastingen en krachten te weerstaan, afhankelijk van de toepassing. Een paar voorbeelden van de soorten krachten die een stalen balk kan worden blootgesteld, zoals gewichtsbelasting, windopheffing en trillingen.
Verschillende soorten stalen balkontwerpen zijn beschikbaar op basis van laad- en montageconfiguraties. Het meest gebruikte type is de standaard, open-web stalen balk (OWSJ). Dit ontwerp bestaat uit twee parallelle elementen, bekend als akkoorden, met een zich herhalende, driehoekige webstructuur die zich tussen de akkoorden bevindt. Er zijn verschillende andere stalen balkenontwerpen, zoals schuine topkoorde, gebogen of vat, gevel en schaar. Complexere dwarsbalkontwerpen worden gebruikt voor speciale toepassingen en zijn duurder dan een standaard open-web dwarsbalk.
De constructie van een balk heeft invloed op de kracht die deze kan weerstaan en hoe deze tijdens belasting zal buigen of afbuigen. De doorbuiging van een stalen balk hangt af van de afmetingen, hoe deze wordt ondersteund, het materiaal en waar de krachten worden uitgeoefend. De diepte van een balk, die wordt bepaald door de afstand tussen de parallelle akkoorden, is een primaire factor in hoeveel deze zal buigen onder belasting. Staal wordt meestal gebruikt voor balken die worden gebruikt in structurele en architecturale toepassingen, maar balken kunnen ook worden vervaardigd met behulp van andere materialen, zoals aluminium.
Stalen balken zijn meestal ontworpen met een veiligheidsfactor. Dit kan zorgen voor extra grote balken die zijn gemaakt om de voorspelde belasting te ondersteunen of om andere factoren aan te pakken die niet kunnen worden verwacht tijdens het ontwerp van de balk. Een te grote veiligheidsfactor zal een balkontwerp aandrijven dat groter is dan nodig, waardoor meer ruimte nodig is om te installeren, mogelijk gewichtsproblemen veroorzaakt en hogere productiekosten tot gevolg heeft. Tot voor kort werden stalen balken ontworpen met behulp van krachtdiagrammen en een reeks complexe wiskundige vergelijkingen. Tegenwoordig wordt technische software meestal gebruikt om stalen balken te analyseren en te ontwerpen om aan de prestatiecriteria te voldoen.