Vad är en stålbalk?

Stålbjälkar används i många arkitektoniska och konstruktionstekniska tillämpningar. De används ofta för att stödja golv och tak i stora strukturer, till exempel kommersiella byggnader och broar. En stålbjälke måste vara utformad för att motstå krafter och spänning samtidigt som man minskar vikt, utrymme och materialkostnader. Felaktigt utformade balkar kan för tidigt misslyckas och ha katastrofala effekter.

Att utforma en stålbjälke kräver en förståelse av krafterna som kommer att appliceras, spännlängd mellan stöd, avstånd mellan balkar, bjälklagsmaterial och hur bjälken är ansluten till andra konstruktionsdelar. Stålbjälkar är konstruerade för att motstå olika typer av belastningar och krafter, beroende på applikationen. Några exempel på de typer av krafter som en stålbjälke kan utsättas för inkluderar viktbelastning, vindlyft och vibration.

Olika typer av stålbjälkekonstruktioner finns tillgängliga baserade på lastning och monteringskonfigurationer. Den vanligaste typen är OWSJ (standard, open-web steel joist). Denna design består av två parallella element, kända som ackord, med en upprepande, triangulär banstruktur belägen mellan ackorden. Det finns flera andra stålbjälkekonstruktioner, såsom toppad ackord, krökt eller fat, gavel och sax. Mer komplexa bjälkekonstruktioner används för speciella applikationer och är dyrare än en standardöppning med öppen webb.

Konstruktionen av en bjälke kommer att påverka hur mycket kraft den tål och hur den kommer att böjas eller avböjas under belastning. Böjningen av en stålbjälke beror på dess dimensioner, hur den stöds, materialet och var krafterna appliceras. Djupet på en bjälke, som dikteras av avståndet mellan de parallella ackorden, är en primär faktor för hur mycket den kommer att avböjas under belastning. Stål används oftast för balkar som används i strukturella och arkitektoniska tillämpningar, men balkar kan också tillverkas med andra material, t.ex. aluminium.

Stålbjälkar är vanligtvis utformade med en säkerhetsfaktor. Detta kan leda till överdimensionerade bjälklag som skapats för att stödja den förutsagda belastningen eller för att hantera andra faktorer som inte kan förväntas under utformningen av strålen. En för stor säkerhetsfaktor driver en bjälklagskonstruktion som är större än nödvändigt, vilket kräver mer utrymme att installera, orsakar möjliga viktproblem och resulterar i högre tillverkningskostnader. Fram till nyligen konstruerades stålbjälkar med kraftdiagram och en serie komplexa matematiska ekvationer. Idag används ingenjörsprogramvara för att analysera och designa stålbjälkar för att uppfylla prestandakriterierna.