Palkki (rakenne)
Palkkeihin kohdistuviin kuormiin, jotka eivät aiheuta vääntöä tai aksiaalista kuormitusta, kohdistuu puristus-, veto- ja leikkausjännityksiä niihin kohdistuvien kuormien seurauksena. Tyypillisesti painovoimakuormien vaikutuksesta palkin alkuperäinen pituus lyhenee hieman, jotta palkin yläosassa oleva kaari olisi pienemmän säteen muotoinen, jolloin syntyy puristusta, kun taas palkin alareunassa oleva palkin alkuperäinen pituus venyy hieman, jotta se olisi suuremman säteen muotoinen kaari, jolloin syntyy vetojännitystä. Muodonmuutosmuotoja, joissa palkin yläpinta on puristuksessa, kuten pystysuoran kuorman alla, kutsutaan notkistumismuodoiksi, ja muodonmuutosmuotoja, joissa yläpinta on jännityksessä, esimerkiksi tuen yläpuolella, kutsutaan kuroutumiseksi. Palkin keskikohdan alkuperäinen pituus, yleensä ylä- ja alapinnan puolivälissä, on sama kuin taivutuksen säteittäinen kaari, joten se ei ole puristuksessa eikä jännityksessä, ja se määrittää neutraaliakselin (katkoviiva palkin kuvassa). Tukien yläpuolella palkki altistuu leikkausjännitykselle. On olemassa joitakin teräsbetonipalkkeja, joissa betoni on kokonaan puristuksessa, ja teräsjänteet ottavat vetovoimat vastaan. Näitä palkkeja kutsutaan jännitetyiksi betonipalkeiksi, ja ne valmistetaan siten, että kuormitusolosuhteissa syntyy enemmän puristusta kuin odotettua vetoa. Lujat teräsjänteet venytetään, kun palkki valetaan niiden päälle. Kun betoni on kovettunut, jänteet vapautetaan hitaasti, ja palkki joutuu välittömästi eksentrisen aksiaalikuorman alaiseksi. Tämä eksentrinen kuormitus synnyttää sisäisen momentin, joka puolestaan lisää palkin momenttikantavuutta. Niitä käytetään yleisesti valtatiesilloissa.
Ensisijainen työkalu palkkien rakenneanalyysiin on Euler-Bernoullin palkkiyhtälö. Tämä yhtälö kuvaa tarkasti hoikkien palkkien kimmoista käyttäytymistä, kun poikkileikkauksen mitat ovat pienet verrattuna palkin pituuteen. Palkkeihin, jotka eivät ole hoikkia, on sovellettava erilaista teoriaa, jotta voidaan ottaa huomioon leikkausvoimien aiheuttama muodonmuutos ja dynaamisissa tapauksissa pyörivän hitausmomentin aiheuttama muodonmuutos. Tässä käytetään Timoshenkon palkkiformulointia, ja vertailevia esimerkkejä löytyy NAFEMS Benchmark Challenge Number 7 -julkaisusta. Muita matemaattisia menetelmiä palkkien taipuman määrittämiseksi ovat ”virtuaalisen työn menetelmä” ja ”kaltevuuden taipumamenetelmä”. Insinöörit ovat kiinnostuneita taipumien määrittämisestä, koska palkki voi olla suorassa kosketuksessa hauraaseen materiaaliin, kuten lasiin. Palkkien taipumat minimoidaan myös esteettisistä syistä. Näkyvästi roikkuva palkki, vaikka se olisikin rakenteellisesti turvallinen, on ruma ja sitä on vältettävä. Jäykempi palkki (korkea kimmomoduuli ja/tai suurempi pinta-alan toinen momentti) aiheuttaa pienemmän taipuman.
Matemaattisia menetelmiä palkin voimien määrittämiseksi (palkin sisäiset voimat ja palkin tukeen kohdistuvat voimat) ovat mm. momenttijakaumamenetelmä (moment distribution method), voima- tai joustomenetelmä (force or flexibility method) ja suora jäykkyysmenetelmä (direct stiffness method).