Общие сведения о балках и балочных конструкциях
Стальные балки, работающие на изгиб, широко применяют в инженерных конструкциях для покрытий и междуэтажных перекрытий зданий разнообразного назначения, в рабочих площадках, в виде подкрановых балок производственных зданий, в мостах, эстакадах, в инструкциях гидротехнических затворов и шлюзов и в других сооружениях.
Основная форма поперечного сечения стальных балок — двутавр, которые бывают прокатными (рисунок ниже) и составными (рисунок ниже)
Типы поперечных сечений стальных балок
а, 6, в — прокатные профили; г, д, е — сварные сечения
Составные балки обычно применяют, если прокатные оказываются недостаточно мощными.
Наиболее распространенными являются сварные балки (рисунок выше), образуемые из трех листов: вертикального, называемого стенкой, и двух горизонтальных, называемых полками, которые привариваются к стенке. В редких случаях для конструкций, подвергающихся большим динамическим или вибрационным нагрузкам, применяют клепаные балки (рисунок выше), а также с соединениями на высокопрочных болтах. В них для соединения стенки с полками применяют дополнительные уголки. Сварные балки значительно экономичнее клепаных.
В особых случаях, например в опорно-концевых стойках гидротехнических затворов, когда необходимо значительно увеличить жесткость балки в поперечном направлении, применяют двустенчатые составные балки (рисунок выше).
Систему несущих балок, образующих конструкцию, называют балочной меткой. Применяют три типа балочных клеток: упрощенную, нормальную и усложненную (рисунок ниже). В упрощенной балочной клетке (рисунок ниже) нагрузка передается через настил на балки настила, располагаемые обычно параллельно меньшей стороне на расстояниях а (шаг балок), и через них на стены или другие несущие конструкции. В нормальной балочной клетке (рисунок ниже) нагрузка с настила передается на балки настила, которые в свою очередь передают ее на главные балки, опирающиеся на колонны, стены или другие несущие конструкции. В усложненной балочной клетке (рисунок ниже) вводятся еще дополнительные вспомогательные балки, располагаемые между балками настила и главными балками, передающими нагрузку на колонны.
Типы балочных клеток
Сопряжение балок по высоте может быть этажное, в одном уровне и пониженное (рисунок ниже). Наиболее простое сопряжение — этажное (рисунок ниже), однако оно имеет наибольшую строительную высоту балочной клетки — htot. В этом сопряжении балки, непосредственно поддерживающие настил, укладываются на главные или вспомогательные балки. Сопряжение балок в одном уровне (рисунок ниже) позволяет увеличить высоту главной балки при заданной высоте htot, но значительно усложняет конструкцию опирания балок (необходимы дополнительные столики для опирания балок настила). Пониженное сопряжение (рисунок ниже) применяют только в балочных клетках усложненного типа.
Сопряжения балок
