Hva er stråledefleksjon?

Mange bygninger bruker stålkonstruksjoner for å støtte vekten til bygningen, møblementene og alle menneskene som jobber eller besøker der. Andre materialer kan brukes til å støtte bygninger, inkludert armert betong, som er betong med en innvendig stålramme kalt armeringsjern. Arkitekter designer bjelkestrukturen ved å bruke beregninger for de forskjellige påkjenninger som oppstår fra bygningsvekten, personer eller kjøretøy, og eventuelle effekter av vind eller snø. Spenninger forårsaker bjelkeledning, som er bøying eller vridning av konstruksjonselementene på grunn av bygningsbelastning, bevegelse av mennesker eller skiftende vær.

Strukturelle bjelker kan utsettes for forskjellige typer stress. Spenning er en kraft som trekker bjelken fra hverandre, som stål kan motstå godt, men betong kan ikke. Armeringsjern er plassert i armerte betongkonstruksjoner for å motstå spenningskrefter.

Komprimering er en kraft som skyver fra begge ender av en bjelke mot midten. Enhver vertikal vegg eller bjelke er under kompresjonsspenning fra vekten til bygningen over den. Betong er veldig god til å motstå kompresjonskrefter, og stål noe mindre fordi det kan bøye seg. Dette er grunnen til at konstruksjonsstål produseres i en form som ser ut som en stor bokstav "jeg", kalt en jeg-bjelke. Disse er designet med to stålplater plassert 90 grader til en hovedbjelke og kjører i full lengde for å forhindre vridning eller bøyning.

Mengden bjelkedefleksjon avhenger av bjelkens størrelse, materialene som brukes, og vekten og plasseringen til ethvert objekt som er plassert på den. Et betonggulv som helles på en stålbjelkkonstruksjon kan ha liten avbøyning, fordi vekten på gulvet er fordelt, eller spredt jevnt utover hele bjelkeoverflaten. Vertikale veggbjelker må være utformet for å støtte vekten, kalt lasten, på stål og betonggulv for å forhindre at det blir avbøyning i veggene.

En bjelke kan bøyes mer hvis en stor vekt plasseres på et punkt lengst borte fra der bjelken er støttet eller festet til bygningen. Denne typen belastning er veldig viktig for beregninger av bjelkeledning, og kan kreve ekstra bjelker eller støttevegger under det maksimale avbøyningspunktet. Bjelker som bare støttes i den ene enden, blir også nøye analysert for avbøyning av bjelker.

Enhver struktur som støttes i den ene enden kalles en utkragning, og brukes ofte til balkonger, gangveier og overhengende takdesign. Uttaket må være nøye utformet for å støtte maksimalt forventet belastning fra gjenstander eller mennesker, så vel som en generøs sikkerhetsfaktor. Kabler som strekker seg til gulvet over eller støttestolper under den utkragede delen kan legges for å støtte ytterligere belastninger, men kan påvirke estetikken eller den visuelle appellen til det overhengende designet.

Et annet designproblem er vibrasjoner, som er en form for bjelkeledning. Jordskjelv, vind og bevegelse av mennesker eller kjøretøy kan føre til at konstruksjonsstål eller betong vibrerer. Vibrasjon er en gjentatt bevegelse av bjelken i en frem og tilbake bevegelse. Det kan være akseptabelt i små mengder, men større vibrasjoner kan skade vegger eller møbler, eller til og med føre til ødeleggelse av bygningen. Dette kan skje forskjellig avhengig av hvor bjelkene er støttet, og må inkluderes i utforming av stål- eller betongkonstruksjoner.