Vad är en betongstråle?

Inom konstruktionsteknik är en betongbalk en bärande enhet som kan användas för att bära både horisontella och vertikala laster. Kända som armerade betongbjälkar eller armerade cementbetongbjälkar (RCC), dessa bjälkar tillverkas genom att hölja stålstänger, plattor eller fibrer i betongen. Sådan stålarmering ökar strålstyrkan och gör att strålen kan hantera dragspänningar och motstå böjning. Utan stålarmeringen skulle betongbalkarna vara spröda och gå sönder under de belastningar som påförts den.

Den termiska expansionskoefficienten för betong och stål är liknande. Denna likhet säkerställer att det finns små eller inga interna spänningar orsakade av värmeutvidgningen och skillnaderna i termisk sammandragning mellan de två materialen. Sådana skillnader kan annars ha försvagat betongstrålen. En annan faktor som möjliggör ytterligare effektiv spänningsöverföring mellan stål och betong är att när den våta cementen som appliceras på stålet torkar, motsvarar dess yta exakt den hos stålytan. För att göra stålet och betongbindningen bättre tillsammans är stålet i allmänhet korrugerat eller grovt.

Inneslutning av stålet i betong skyddar det från vädret och förhindrar att stålet korroderar. Om stålet skulle rostas skulle det expandera och spricka och separera sig från betonghöljet. Detta skulle återigen försvaga balkkonstruktionen.

Betongbjälkar används i stor utsträckning i modern byggnadskonstruktion och vid konstruktion av motorvägsbroar. Det är vanligt att använda förspända betongbalkar för broar. Dessa balkar tillverkas genom att sträcka stålhögar med hög hållfasthet, gjuta betongen runt dem och sedan släppa senorna när betongen börjar härda. Rektangulära tvärsnitt och tvärsnitt med universalbalk används vanligtvis i stålkonstruktion. Universalstrålen är också känd som I-balk, bredflänsstråle eller universalspelare.

Olika matematiska metoder, beräknade med ett strålkalkylator-datorprogram, används för att bestämma de inre och externa betongstrålkrafterna och strålavböjningarna. Strålekrafter bestäms av metoden direkt styvhet eller förskjutning, momentfördelningsmetoden och flexibilitetsmetoden. Strålavböjningar bestäms med lutningsavböjningsmetod och virtuell arbetsmetod. Euler-Bernoulli-strålekvationen används vanligtvis för att utföra strålanalys av balkstrukturer.

För att en konstruktion ska vara ett strukturellt ljud är det viktigt för ingenjörerna att beräkna hur mycket last en betongbalk säkert kan bära och vilka typer av krafter som kommer att påläggas den. Strålavböjningar söks också av skäl av strukturell säkerhet, som att minska balkkontakt med byggmaterial som kan vara spröda. Strålavböjningarna kan också utföras för att ge arkitekturen ett mer estetiskt tilltalande utseende; till exempel för att säkerställa att det inte finns några strumpor i balkarna.