Rakennesuunnittelussa betonipalkki on kantava yksikkö, jota voidaan käyttää sekä vaaka- että pystysuorien kuormien kuljettamiseen. Teräsbetonipalkkeina tai teräsbetonipalkkeina (RCC) tunnetut palkit valmistetaan koteloimalla teräspalkit, -levyt tai -kuidut betonin sisällä. Tällainen teräsvahvike lisää palkin lujuutta ja sallii palkin kestää vetojännityksiä ja vastustaa taivutusta. Ilman teräsvahvistusta betonipalkki olisi hauras ja rikkoutuisi siihen kohdistuvien kuormien vaikutuksesta.
Betonin ja teräksen lämpölaajenemiskerroin on samanlainen. Tämä samankaltaisuus varmistaa, että näiden kahden materiaalin lämpölaajenemis- ja supistumiserot aiheuttavat vain vähän tai ei lainkaan sisäisiä jännityksiä. Tällaiset erot saattaisivat muuten heikentää betonipalkkia. Toinen tekijä, joka mahdollistaa tehokkaamman jännityksensiirron teräksen ja betonin välillä, on se, että kun teräkseen levitetty märkä sementti kuivuu, sen pinta vastaa täsmälleen teräksen pintaa. Teräksen ja betonin sitoutumisen parantamiseksi teräs yleensä aallotetaan tai karhennetaan.
Teräksen peittäminen betoniin suojaa sitä säältä ja estää terästä syöpymästä. Jos teräs ruostuisi, se laajentuisi ja halkeilisi ja irtoaisi betonikotelosta. Tämä heikentäisi jälleen palkkirakennetta.
Betonipalkkeja käytetään laajalti nykyaikaisessa rakennusrakentamisessa ja valtatien siltojen rakentamisessa. On tavallista käyttää esijännitettyjä betonipalkkeja siltoihin. Nämä palkit valmistetaan venyttämällä lujia teräs jänteitä, valamalla betoni niiden ympärille ja vapauttamalla sitten jänteet, kun betoni alkaa kovettua. Suorakulmaisia poikkileikkauksia ja yleispalkin poikkileikkauksia käytetään yleisesti teräsrunkorakentamisessa. Yleispalkki tunnetaan myös nimellä I-palkki, leveälaipallinen palkki tai yleispylväs.
Erilaisia matemaattisia menetelmiä, jotka on laskettu palkkilaskimen tietokoneohjelmalla, käytetään määrittämään betonin sisäiset ja ulkoiset palkkivoimat sekä palkin taipumat. Sädevoimat määräytyvät suoran jäykkyys- tai siirtymämenetelmän, momentinjako- ja joustavuusmenetelmän avulla. Säteen taipumat määritetään kaltevuuspoikkeamismenetelmällä ja virtuaalityömenetelmällä. Euler-Bernoullin palkkiyhtälöä käytetään yleisesti palkkirakenteiden palkkianalyysin suorittamiseen.
Jotta rakenne olisi rakenteellisesti hyvä, insinöörien on tärkeää laskea, kuinka paljon kuormaa betonipalkki voi kantaa turvallisesti ja millaisia voimia siihen kohdistetaan. Palkin taipumia etsitään myös rakenneturvallisuussyistä, kuten vähentämällä palkin kosketusta hauraisiin rakennusmateriaaleihin. Säteen taipumat voidaan myös tehdä antamaan arkkitehtuurille esteettisesti miellyttävämpi ulkonäkö; esimerkiksi sen varmistamiseksi, että palkeissa ei ole painumisia.