Günümüz binalarının çoğu çelik kirişler ve diğer modern malzemeler kullanılarak inşa edilmiştir. Bu prosedür, kiliseler ve ahırlar gibi eski binalarda görülen tüm ahşap yapıyla çelişmektedir. “Kiriş konstrüksiyonu” teriminin ahşap veya çelik anlamına gelebileceğini not etmek önemlidir. Bununla birlikte, burada terim, bir çelik kirişi ifade eder ve kiriş burkulması kiriş üzerindeki yük kiriş taşımak için tasarlandığından daha büyük olduğunda meydana gelen bir çarpıtmadır.
Çelik kirişler aynı büyüklükteki ahşap kirişe göre çok daha ağır yükleri destekleyebilir ve bu sayede çeliği yapı tasarımlarında popüler hale getirir. Belirli bir ışının dayanabileceği ağırlık miktarı, ışın yükü olarak bilinir. Ahşap veya çelikten herhangi bir kiriş, taşıyabileceğinden daha fazla ağırlık yüklendiğinde, arıza oluşur. Bu başarısızlık kiriş bükülme olarak bilinir. Neyse ki, yük taşıyıcı kirişlerin sınırlarını belirlemek ve herhangi bir hatayı önlemek için bir proje tasarlamak için yapısal mühendislik kullanılabilir.
Mühendisler, herhangi bir ışının ne kadar ağırlığa dayanabileceğini belirlemek için matematiksel bir formül veya ışın denklemi kullanır. Temel olarak, bu denklem, bir kirişin ne kadar ağırlığa dayanabileceğini ve kiriş bükülmeden önce ne kadar esneyebileceğini veya bükebileceğini belirlemeye yardımcı olur. Kirişler bir yüke maruz kaldığında, izin verilen sınırlı miktarda bozulma vardır. İzin verilen miktarın aşılması kirişin bükülmesine veya bozulmasına neden olur.
Ahşap kirişler basitçe kırılırken, çelik kirişler, kiriş bükülmesi olarak da bilinen şekle geri dönebilecekleri bir noktadan öteye dönerler. Kirişler büküldüğünde tüm yapısal bütünlüğünü kaybederler ve muhtemelen yapısal çökmeye neden olurlar. Örneğin, çelik çatılar belirli bir ağırlıkta tutacak şekilde tasarlanmıştır. Şiddetli kar fırtınası, tasarımın kaldırabileceğinden daha fazla ağırlık uyguladığında kiriş kıvrılması meydana gelir. Yük altında bükülen kirişler, yük çıkarıldığında normal şekillerine dönebilir, ancak bükülmüş kirişler olmaz.
Çelik kiriş yapıları, başarısızlık riskini azaltmak için genellikle küçük bir güvenlik payı ile tasarlanmıştır. Örneğin, bir çelik çatı, onu destekleyen çok sayıda kirişe sahiptir ve bir kiriş arızalanırsa, kirişler üzerindeki gereklilikler uygun şekilde artar. Bu ilke uygulanmazsa, tüm yapı tek bir kiriş bükülmesinden dolayı başarısız olabilir - bir kart evine benzer.
Farklı projelere uygun kirişler birçok ebatta mevcuttur ve nominal yüklerine göre seçilir. Bir kirişe yapısal bir yük uygulandığında, yük kaldırılıncaya kadar hafifçe bükülür veya bükülür. Aşırı bir yük uygulanırsa, kiriş bükülme noktasının ötesine, burkulmaya gider ve bütün bütünlük kaybolur. Bu, yapısal mühendisliğin neden bu kadar önemli olduğunu vurgulamaktadır.
