Hva er Beam Bending?

I anleggsteknikk refererer bjelkebøyning til oppførselen til visse strukturelle elementer i en fysisk design. Et element kan betraktes som en bjelke hvis det er solid og homogen og lengden er mange ganger høyden eller bredden. Strålens viktigste funksjon er å motstå bøyning; dette står i kontrast til strukturelle elementer som først og fremst motstår spenning, kompresjon eller skjærspenninger. De strukturelle egenskapene til en bjelke i bøyning bestemmes av dens dimensjoner, materialer og tverrsnittsform.

Et enkelt eksempel på bøyning av bjelker er en bro med en bil på. Broer har ofte betongveier oppå seg, men betong er generelt bare sterk i komprimering. En lang bro vil imidlertid ha en tendens til å senke seg i midten der det ikke er noen grunn til å støtte den. Denne sagging vil være i form av en sirkulær bue og oppstår på grunn av måten indre spenninger er fordelt i bjelkebøyning. For å motstå denne bøyningen plasseres vanligvis en sterkere metallbjelke under en veibane.

Den viktigste ligningen i bjelkebøyning er Euler-Bernoulli-bjelkeligningen. Denne ligningen relaterer bjelkens avbøyning til påførte krefter, tverrsnittegenskaper og materialegenskaper til bjelken. Mengden av avbøyning i bjelkebøyning kan reduseres ved å redusere netto påførte krefter, omforme bjelkens tverrsnitt og bruke et sterkere materiale.

I en horisontal bjelke med nedadgående krefter påført den, vil den øvre delen av bjelken faktisk gå i komprimering mens den nedre delen vil gå i spenning. Jo lenger ned materialet er, jo mer spenning vil det oppleve. Det viser seg at for en gitt mengde totalmateriale er forsterkning av bunn- og toppregionene i tverrsnittet den beste måten å gjøre bjelken sterkere. Derfor designer ingeniører bjelker med materiale konsentrert mot bunn- og toppregionene i tverrsnittet.

Dette er prinsippet bak utformingen av I-bjelker, eller bjelker med tverrsnitt som ligner bokstaven "I." Det er dyrt å produsere og transportere bjelker med mye masse, så det er viktig å minimere mengden brukt materiale. I tverrsnittet av en I-bjelke er det bare nok materiale i mellomhøyder til å holde bjelken sammen som et solid stykke. Resten av materialet er konsentrert i bunnen og toppen av tverrsnittet, noe som gir bjelken en høy bøyemotstand. En bjelkes motstand mot bøyning kalles dens stivhet.