Balkberäkning är mätningen av spänningen och nedböjningen av en strukturell balk när en given belastning appliceras på den. Många faktorer bidrar till en balks förmåga att motstå böjning, såsom balkens egenskaper, lasten och stöden. Att beräkna lastförskjutningen för en enskild balk med hjälp av Euler-Bernoullis strålekvation är enkel, men i de flesta praktiska tillämpningar används strålmjukvara. Strålberäkningar används för att säkerställa säkerhet och undvika överbyggnad inom en mängd olika discipliner som konstruktion och flygteknik.
Det är nödvändigt att beräkna balklastförmågan för att konstruera konstruktioner med de lättaste och billigaste materialen samtidigt som säkerhetskraven uppfylls och konstruktionens estetiska kvalitet bibehålls. Hela disciplinen konstruktionsteknik ägnas åt denna analys och design, vilket säkerställer att tak inte kollapsar under tyngden av snö, att underjordiska parkeringsgarage är säkra när trafiken kör ovanför och att skyskrapor byggda längs förkastningslinjer uppfyller jordbävningssäkerhetskraven. Strålberäkning har också sina tillämpningar inom maskinteknik, när man testar belastningsmotståndet hos enskilda delar av en maskin, till exempel den belastning som en flygplansvinge kan motstå innan den utvecklar potentiellt farliga påfrestningar. Slutligen måste arkitekter överväga balkdeformation när de bygger och renoverar hus med stolp- och balkkonstruktion och när de beaktar den visuella påverkan av hängande golv, tak och balkonger.
En av de viktigaste faktorerna vid beräkning av en balks bärförmåga är valet av material. Vanligtvis är balkar gjorda av trä, stål, armerad betong eller aluminium. Varje material har olika tendens att deformeras elastiskt, så kallad elasticitetsmodul, vilket hänvisar till materialets förmåga att fjädra tillbaka på plats. Vid sin sträckgräns kommer materialet att deformeras plastiskt, vilket bibehåller deformationen efter att den applicerade kraften har avlägsnats.
Balkens tvärsnittsform är den andra egenskapen som beaktas vid strålberäkningen. Balkar kan vara rektangulära, runda eller ihåliga, samt ha många typer av flankering, såsom I-balkar, Z-balkar eller T-balkar. Varje form har ett annat tröghetsmoment, även känt som andra areamoment, som förutsäger en balks styvhet.
Kraften per längdenhet är en annan parameter som används vid balkberäkning, och den är beroende av belastningstypen. Dödlaster är helt enkelt vikten av strukturen, och pålagda eller levande laster är de krafter som strukturen kommer att utsättas för intermittent, såsom snö, trafik eller vind. De flesta belastningar är statiska, men särskild uppmärksamhet måste ägnas åt dynamiska belastningar, jordbävningar, vågor och orkaner, som upprepade gånger anbringar kraft under en längre tid. En last kan vara fördelad, vanligtvis enhetligt eller asymmetriskt, såsom snöfall eller en hög med smuts. Det kan också vara koncentrerat vid en punkt, centralt eller vid olika intervall.
Gränsvillkoren för balkberäkning beror på balkstödstypen. En balk kan helt enkelt stödjas i båda ändar, som en golvbjälke mellan två bärande väggar. Den kan vara fribärande eller stödd i ena änden, som en balkong eller flygplansvinge. Gränsvillkoren gäller alla punkter längs balkens längd.
Sambandet mellan en balks avböjning och en statisk belastning beskrivs av Euler-Bernoullis strålekvation. En annan ekvation, Euler-Lagrange strålekvationen, beskriver detta förhållande för en dynamisk belastning, men på grund av komplexiteten i dess tillämpning används statiska approximationer vanligtvis. En balks avböjning, böjmoment och skjuvkraft vid pålagd belastning kan härledas. I en praktisk miljö används lastdiagram för att sammanfatta denna information, och de listar vanliga material som uppfyller säkerhetskraven för en känd last. För mer komplicerade applikationer finns strålräknare lätt tillgängliga på företagets webbplatser och som tillägg för programvara för datorstödd design (CAD).