Vad är strålavböjning?
Många byggnader använder en stålkonstruktion för att stödja byggnadens vikt, dess inredning och alla människor som arbetar eller besöker där. Andra material kan användas för att stödja byggnader, inklusive armerad betong, som är betong med en inre stålram som kallas rebar. Arkitekter utformar balkstrukturen med hjälp av beräkningar för olika spänningar som uppstår från byggvikt, personer eller fordon och eventuella effekter av vind eller snö. Spänningar orsakar strålavböjning, vilket är bockning eller vridning av konstruktionselementen på grund av byggnadsbelastningar, rörelse av människor eller förändrat väder.
Strukturella balkar kan utsättas för olika typer av spänningar. Spänning är en kraft som drar strålen isär, vilket stål kan motstå bra, men betong kan inte. Armeringsjärn placeras i armerade betongkonstruktioner för att motstå spänningskrafter.
Komprimering är en kraft som skjuter från båda ändarna av en balk mot mitten. Varje vertikal vägg eller balk är under kompressionsspänning från byggnadens vikt ovanför. Betong är mycket bra på att motstå tryckkrafter, och stål något mindre eftersom det kan böjas. Det är därför konstruktionsstål tillverkas i en form som ser ut som en stor bokstav "jag", kallad en I-balk. Dessa är utformade med två stålplattor som är placerade 90 grader mot en huvudbalk och som löper i hela sin längd för att förhindra vridning eller böjning.
Mängden strålavböjning beror på strålens storlek, materialen som används och vikten och läget för alla föremål som placeras på den. Ett betonggolv som hälls på en stålbalkonstruktion kan ha liten avböjning, eftersom vikten på golvet fördelas eller sprids jämnt över hela balkytan. Vertikala väggbalkar måste vara utformade för att stödja vikten, kallad lasten, av stål och betonggolv för att förhindra eventuell avböjning i väggarna.
En balk kan avböjas mer om en stor vikt placeras på en punkt längst bort från där balken stöds eller är fäst vid byggnaden. Denna typ av belastning är mycket viktig för beräkningar av balkavböjning och kan kräva ytterligare balkar eller stödväggar under den maximala avböjningspunkten. Strålar som endast stöds i ena änden analyseras också noggrant för strålavböjning.
Alla strukturer som stöds i ena änden kallas en utskjutning och används vanligtvis för balkonger, gångvägar och överhängande takkonstruktioner. Ledningen måste vara noggrant utformad för att stödja maximal förväntad belastning från föremål eller människor samt en generös säkerhetsfaktor. Kablar som sträcker sig till golvet ovanför eller stödstolpar under den utskjutande sektionen kan läggas till för att stödja ytterligare belastningar, men kan påverka den överhängande designens estetik eller visuella tilltalande.
En annan konstruktionsproblem är vibrationer, som är en form av balkavböjning. Jordbävningar, vindar och rörelse hos människor eller fordon kan leda till att konstruktionsstål eller betong vibrerar. Vibration är en upprepad rörelse av strålen i en fram och tillbaka rörelse. Det kan vara acceptabelt i små mängder, men större vibrationer kan skada väggar eller möbler eller till och med leda till att byggnaden förstörs. Detta kan inträffa på olika sätt beroende på var balkarna stöds och måste ingå i konstruktionen av stål- eller betongkonstruktioner.