4. Балки и балочные клетки. Типы балок. Компоновка балочных конструкции, типы балочных клеток. Расчет прочности и жесткости прокатных балок.

Балкой называют стержень, воспринимающий преимущественно поперечную нагрузку и работающий на изгиб. Балки являются основным и простейшим конструктивным элементом, работающим на изгиб. Их широко применяют в конструкциях гражданских, общественных и промышленных зданиях, в балочных площадках, междуэтажных перекрытиях, мостах, эстакадах, в виде подкрановых балок производственных зданиях, в конструкциях гидротехнических шлю­зов и затворов и в др. сооружениях.

Типы балок:

1) по статической схеме:

• однопролетные (разрезные)-проще неразрезных в изготовлении и монтаже, нечувствительны к различным осадкам опор, но по расходу материала менее выгодны;

2) по типу сечения: двутаврового и швеллерного сечения: прокатные или составные-сварные, болтовые или клепаные. Предпочтение отдается прокатным балкам как менее трудоемким, но ограниченность сортамента делает невозможным их применение при больших изгибаемых моментах;

3) по назначению: балки рабочих площадок, стропильные, подстропильные, подкрановые, мостовые;

4) по материалу: стальные, бистальные (из 2х марок стали), полистальные, из алюминиевых сплавов, комбинированные сталежелезобетонные.

5) по напряженному состоянию: обычные балки и балки с регулируемым напряжением: с предварительно-напряженными затяжками, со смещением опор в неразрезных балках.

Расчет прочности и жесткости прокатных балок.

В общем виде расчет балок можно представить так: сбор нагрузок; статистический расчет с определением внутренних усилий; подбор сечения; проверка принятого сечения на прочность, жесткость, устойчивость.

Расчет прочности:

По нормальным напряжениям

R_y-расчетное сопротивление стали; -коэф. условий работы;W_x-момент сопротивления

По касательным напряжениям

I_x-момент инерции; t_w-толщина стенки балки; S_xи I_x— статический момент и момент инерции

; R_s=0,58R_y

Расчет жесткости:

Проверка 2-го предельного состояния ведется путем определения про­гиба балки от действия нормативных нагрузок при допущении упругой работы материала. Полученный относительный прогиб является мерой жесткости балки и не должен превышать нормативного, зависящего от назначения балки:

; ;

Если проверка по формуле не удовлетворяется, то следует увеличить сечение балки, взяв менее прочный мат-л, или допустить недоиспользование прочности балки, что менее выгодно.

Расчет на устойчивость:

W_c-момент сопротивления для сжатого пояса; -коэффициент.

Компоновка балочных конструкций, типы балочных клеток.

При проектировании конструкции балочного покрытия рабочей площадки цеха, проезжей части моста или других аналогичных конструкций необходимо выбрать систему несущих балок, обычно называемую балоч­ной клеткой. Балочные клетки подразделяют на 3 основных типа: упрощенный, нормальный и усложненный.

Выбор типа балочной клетки связан и с вопросом о сопряжении ба­лок между собой по высоте.

Сопряжение балок может быть этажное, в одном уровне и пониженное. При этажном сопряжении бал­ки, непосредственно поддерживающие настил, укладывается на глав­ные или вспомогательные. При сопряжений в одном уровне верх­ние полки балок настила и главных балок располагаются в одном уров­не, а на них опирается настил. Пониженное сопряжение применяется в балочных клетках усложненного типа. В нем вспомогательные балки примыкают к главной ниже уровня верхнего пояса главной, на них поэтажно уклады­вают балки с настилом, которое располагается над главной балкой. Этот тип сопряжения, так же как и сопряжение в одном уровне, позво­ляет иметь наибольшую высоту главной балки при заданной строительной высоте перекрытия.

studfiles.net

Двутавровая балка применение. Стальной двутавр: виды, характеристики, области применения

Разновидности двутавровых балок

Двутавровая балка представляет собой прокат или сварной профиль, в разрезе напоминающий букву « Н », и используемый в качестве ответственных несущих конструкций.

Балка стальная двутавровая — более выигрышный вариант в строительстве, по сравнению с квадратным профилем соответствующего сечения, конструкция получается более прочной и более облегчённой. Используются такие балки там, где требуется повышенная сопротивляемость статическим и динамическим нагрузкам. Балку двутавр овую широко применяют для изготовления разнообразных металлоконструкций и сооружений гражданского и промышленного строительства, подвесных путей, мостов, шахтных перекрытий, в автомобильной промышленности и для частного строительства, для армирования бетонных изделий, в железнодорожной промышленности. Для каждого вида работ существует своя разновидность балок, отличающихся между собой углом наклона граней полок, толщиной стали, соотношением длин между стыковочными элементами. Все виды балок классифицируются по стандартам качества.

Двутавры делятся на:

Балки с параллельными гранями полок по двутавр ГОСТ 26020

-83 и стандарту СТО АСЧМ 20-93. Балка ГОСТ 26020 предполагает стальные двутавры горячекатаные с параллельными гранями полок высотой до 1000мм и шириной до 400мм.

Двутавр СТО АСЧМ 20-93 — стандарт СТО АСЧМ 20 распространяется на горячекатаные двутавры с параллельными гранями полок из нелегированной и низколегированной стали.

По соотношению размеров, форме профиля и условиям применения эти двутавры в свою очередь подразделяются на:

нормальные двутавры — имеют индекс Б (например, балка 20 Б1, двутавр 25Б1 , балка 30 Б2, 40Б1), широкополочный двутавр — имеет индекс Ш (балка 25 Ш1, двутавр 30 Ш1 , двутавр 35Ш1 , 45Ш2), двутавр колонный — имеет индекс К (20К1, двутавр 30К1 , 40К3). Приведём пример расшифровки обозначения балки 40Ш2:

цифра 40 обозначает высоту балки в см,

цифра после буквы —

2 — модификация, чем она больше, тем двутавр тяжелее и толще. Балки нормальные

применяют для перекрытий, возведения стен, лестниц, опор, при строительстве ферм, мостов, различных гидросооружений. Балки широкополочные двутавровые используются в несущих конструкциях перекрытий, для лестничных пролётов. Колонные балки используют в промышленном строительстве.

Балка двутавровая низколегированная 09Г2С производится по стандарту СТО АСЧМ 20. Марка стали 09Г2С соответствует строительным конструкциям С345 и придаёт двутавру повышенную крепость, устойчивость к очень высоким (до +450 град С) и низким (до -70 град С) температурам, не образуя трещины. Последний факт позволяет использовать эту балку в условиях крайнего севера. Металлические балки 09Г2С изготавливают нормальные, балки 09Г2С широкополочные , балки 09Г2С колонные .

Балки с уклоном внутренней грани полок: обычные балка ГОСТ 8239 -89 и специальные двутавр ГОСТ 19425 -74. Такие двутавры обладают большой прочностью и способностью выдерживать большие нагрузки, поэтому используются при возведении мостов и используются в качестве перекрытий зданий.

Балка двутавровая ГОСТ 8239 распространяется на горячекатаный стальной двутавр с уклоном внутренней грани полок (уклон 6 — 12%) ( двутавр размеры : двутавр 10, двутавр 12, двутавр 14, балка 16 , балка 18, двутавр 20).ГОСТ 19425 относится к:

а) горячекатаным двутавровым балкам для подвесных магистральных путей —

балки монорельсовые двутавровые — имеют индекс М, уклон граней полок не может превышать 12%. Размеры балки : 18М, 20М, 24М, балка 30М , 36М, 45М. Монорельсовые балки применяют также для производства кран-балок, козловых и мостовых кранов, электротельферов.

б) балкам для армирования шахтных стволов —

специальные — имеют индекс С — с уклоном граней не более 16%. Такие балки применяют для укрепления сводов при прокладывании туннелей и шахт.

в) швеллерам специальным.

Сварные балки изготавливают с большей высотой изделия —

до 1500 мм, и длиной до 16м. Их используют тогда, когда заложены нагрузки в проект, превышающие возможности прокатной балки. Сварная балка даёт возможность уменьшить расход, количество отходов и себестоимость металла, уменьшить вес металлоконструкции, сохраняя несущую способность профиля. Такая балка стальная изготавливается строго под заказ и выполняется на автоматизированных линиях, в соответствии с нормативами. Сварную балку применяют для каркасных, несущих подкрановых конструкций, для больших пролётов перекрытий. Компания ЗАО « Металлоторг » производит изготовление сварной балки на складах в Лобне и Твери, используя марки стали 3 и сталь 09Г2с.

В изучении сортамент двутавров , размеры балки , двутавр цена , вес двутавра, вес погонного метра балки поможет наш сайт. Произвести расчёт балки можно обратившись к нашим менеджерам, также у них можно купить балку двутавровую , балки перекрытия

, сделать заказ и купить сварную балку, купить балку 09Г2С , решить вопросы по резке и доставке оплаченного металлопроката.

Двутавровые балки , которые широко используются в строительстве при создании перекрытий, это вид металлопроката, материалом для которого служит простая углеродистая, либо низколегированная, то есть с добавлением легирующих элементов, сталь. По фигуре сечения такая балка напоминает букву «Н», что придает этой форме сортового фасонного проката дополнительную жесткость и устойчивость, а также прочность всей возводимой конструкции (двутавры в разы жестче и прочнее квадратного профиля и уголков). Стандартный двутавровый профиль изготавливается в форме наклонного или горизонтального бруса. Самый распространенный пример металлической двутавровой балки — это железнодорожная рельса.

Применение двутавровых балок.

Область применения двутавровой балки простирается от тяжелого машиностроения и вагоностроения до сооружения мостов, подвесных путей, колонн и строительства промышленных помещений, занимающих большие территории. Масштабы построек подразумевают колоссальные нагрузки на опоры, несущие конструкции и основания. Благодаря особенностям формы, двутавровые балки легко справляются с равномерным распределением вертикальной нагрузки, противостоят «неперпендикулярным» нагрузкам, таким как скручивание. Они способствуют снижению общего веса сооружения. Оптимальное расстояние между балками и верный диапазон в осях опор выдерживает постоянную и переменную нагрузку в составе любого перекрытия. Использование двутавра, ко всему прочему, существенно снижает расходы и период строительства, предотвращает усадку и любую деформацию основания сооружений. Для расчета балки перекрытия, воспользуйтесь онлайн калькулятором расчета балки перекрытия .

При возведении каркасов жилых помещений применяется деревянный двутавр , в том числе при оформлении экстерьера и облицовки здания.

Виды двутавровых балок.

Внутренние грани двутавровых полок могут быть расположены наклонно, либо параллельно. Совокупность профильных балок (сортамент) ориентируется на взаимоположение наклонных (У) и параллельных (П) внешних граней, на расстояние между ними.

Типоразмеры и ГОСТы:

Балка двутавровая ГОСТ 26020 83 — имеет параллельные грани полок, высота варьируется от 10 до 100 см, а ширина полок — от 5,5 до 40 см. По ширине различают узкополочные (У), нормальные (Б), среднеполочные (Д), широкополочные (Ш) и колонные (К). Высота профиля колонного двутавра практически идентична ширине полки.

Двутавры с наклонными гранями полок, классифицируются на:

Обычные (ГОСТ 8239 89) — максимальная величина уклона внутренних граней порядка 6-12%;

Специальные (ГОСТ 19425 74) — М (для подвесных путей), с углом наклона не больше 12% и С:

(для армированных шахтных стволов), максимальный угол наклона 16 %.

Габариты любого готового изделия, соответствующего стандартам ГОСТ, совпадают с заявленными в чертеже по высоте, ширине и толщине и поперечному сечению.

Расшифровываем маркировку двутавровых балок.

Возьмем двутавровую балку с параллельными гранями со следующей маркировкой — 24ДБ1. Первые две цифры — это высота группы профилей (в сантиметрах), следующие за ними буквенные индексы обозначают вид профиля согласно ширине полок; далее, в случае, когда параметры полок и стенок отличаются, указывают размер профиля в серии.

Изготовление двутавровых балок.

Изготовление двутавровой балки осущ

ptk-granit.ru

Деревянные балки перекрытия: виды, расчет и монтаж | Статьи | Знания

Деревянные балки – основной элемент перекрытий и других конструкционных элементов. Деревянные перекрытия применяются при возведении зданий малой этажности, при этом строения могут быть из древесины, лёгкого бетона или другого строительного материала. Основное назначение перекрытий – принятие и равномерное распределение нагрузки по конструктивным элементам, её передача на несущие конструкции (стены или фундамент). Наибольшее применение деревянные перекрытия нашли в частном строительстве одно и двухэтажных коттеджей.

Преимущества и недостатки деревянных перекрытий

Основными преимуществами обустройства перекрытий из пиломатериала считаются следующие факторы:

• Незначительный вес конструкций.
• Лёгкость и высокая скорость монтажа, не требующая задействования подъёмной техники.
• Простота отделки различными материалами.
• По сравнению с бетонными плитами – более высокие тепло- и звукоизоляционные характеристики, даже без применения дополнительных материалов.
• Особенности конструкции деревянного перекрытия позволяют использовать различные звуко- и теплоизоляционные материалы на этапе их сборки.
• Ремонтопригодность: в некоторых случаях есть возможность заменить подгнившие балки без демонтажа всего перекрытия.

К минусам деревянных конструкций относят следующие аспекты:

• Горючесть древесины. По правилам пожарной безопасности деревянные элементы, используемые при строительстве, обрабатываются антипиренами.
• Подверженность биологическому воздействию. Необходимость обработки пиломатериалов антисептиками.
• Нестабильность геометрических параметров: усадки при усыхании и набухание при намокании. Поэтому для долговечности деревянных элементов важно поддерживать стабильную влажность и температуру.
• Деревянные перекрытия проигрывают бетонным и металлическим конструкциям в прочности и несущей способности.

Технические стандарты

Технические условия изготовления и эксплуатации, а также другие аспекты регламентируются следующими нормативными документами:

Основные требования, которым должны соответствовать перекрытия

Конструкции из древесины должны отвечать следующим требованиям:

1. Прочность. Конструкция должна выдерживать постоянные (от собственного веса) и переменные нагрузки (люди, оборудование, мебель и другие предметы).
2. Жёсткость: перекрытие не должно прогибаться под расчётными нагрузками.
3. Огнестойкость, которая повышается многоразовой пропиткой древесины антипиренами.
4. Тепло- и шумоизоляция: использование современных материалов, которые закладываются в межбалочное пространство.

Типы и виды деревянных перекрытий

Применяемые для возведения перекрытий балки из древесины классифицируются на виды и типы по нескольким параметрам.

По назначению

В зависимости от разделяемых помещений, перекрытия бывают следующих типов:

1. Подвальное/цокольное. Основное требование к такому перекрытию – прочность. Для решения этой задачи используются балки мощного сечения, а надёжная теплоизоляция обеспечивается современными утеплителями. Кроме этого, в теплоизоляционном пироге используются отражающие материалы с фольгированным покрытием, паробарьеры и гидроизоляционная подложка.
2. Межэтажное – более простое по своей конструкции перекрытие. Основное требование – обеспечение хорошей звукоизоляции, что достигается укладкой между лагами волокнистого материала. Такая же конструкция используется в случае, когда на чердаке оборудуется отапливаемая мансарда.
3. Чердачное. Оборудуется, если чердак остаётся неотапливаемым. Особых нагрузок конструкция не испытывает, поэтому особое внимание уделяется теплоизоляции. Чтобы влага не конденсировалась в толще утеплителя, используется пароизоляционная плёнка (мембрана).

По виду

По внешнему виду деревянные балки, применяемые для возведения перекрытий, делятся на два типа:

1. Цельные. Изготавливаются из древесины хвойных или лиственных пород. Наиболее распространённый вариант для небольших перекрытий, так как в соответствии с действующими стандартами такие балки имеют ограничение по ширине пролёта – не более 5 метров. Основные преимущества цельного материала: экологичность, низкая цена.

2. Клееные. Изготавливаются методом склеивания нескольких брусков из массива древесины. Это значительно повышает прочностные показатели, поэтому балки могут использоваться при организации перекрытий шириной до 20 метров. Технология производства клееных брусьев позволяет изготавливать не только прямые балки, но и гнутого, а также переменного сечения. Гнутоклееные изделия используются при обустройстве двускатной кровли.

Клееные балки имеют ряд преимуществ перед изделиями из массива: не деформируются при намокании или высыхании, увеличенный срок эксплуатации. Минус клееного материала – использование клея на формальдегидной основе. Это сказывается на экологической безопасности: при нагревании в воздух могут выделяться опасные вещества.

По сечению

Сечение балок перекрытия может быть следующих типов:

1. Прямоугольное сечение используется чаще всего, так как подходит для любых перекрытий. В этом случае используется брус (цельный или клееный) различного сечения, от значения которого зависят прочностные показатели. Прямоугольная балка ставится на ребро, чтобы увеличить жёсткость на изгиб.

2. Круглое или овальное сечение – ошкуренные, оцилиндрованные или профилированные брёвна различного диаметра. Такой материал применяется для обустройства чердачных или мансардных перекрытий в коттеджах. При этом потолок нижнего этажа не подшивается, так как бревно выполняет декоративные функции.

Двутавровые деревянные балки

Двутавровые балки чаще всего представляют собой клееную конструкцию, которая состоит из двух поясов древесины и поперечины. В качестве поперечины допускается использование фанеры или ДСП, ОСП.

Преимуществами деревянных двутавров считаются следующие факторы:

• Незначительный вес.
• Прочность и жёсткость в 3 раза выше, чем цельного бруса.
• Возможность использования в пролётах до 12 метров.
• Отсутствие усадки и деформации в процессе эксплуатации.
• Изготовление под точные размеры, что снижает отходы при строительстве.
• Возможность производства практически любой высоты поперечины и ширины полки, в том числе, несимметричной.

К недостаткам деревянных двутавров относят сложность их производства и высокую стоимость, что негативно повлияло на популярность их применения в частном строительстве.

Расчёт деревянного перекрытия

Расчёт сечения балок перекрытия производится на этапе проектирования. Правильно выполненные расчёты позволяют оптимизировать расходы на строительстве, обеспечив необходимую жёсткость и запас прочности конструкций. Для расчёта сечения необходимы следующие данные: длина балок, расстояние между ними, нагрузки, которые будут воздействовать на конструкцию.

Длина

Линейные размеры будущего перекрытия определяются достаточно просто. Измеряется пролёт, который необходимо перекрыть. Если строение прямоугольное, балки рекомендуется устанавливать по короткой стороне. К полученному значению прибавляется напуск (запас), необходимый для заделки в стены (с обеих сторон):

• По 150 мм: если несущие стены выполнены из кирпича или любого вида строительных блоков.
• Если строение деревянное (брус или бревно), то глубина заделки должна составлять не менее 70 мм.

Количество и расстояние между балками

Количество балок напрямую зависит от шага их укладки. Оптимальное значение расстояния между соседними балками составляет от 40 до 110 см. Часто на шаг укладки подгоняют под размеры утеплителя: балки располагают таким образом, чтобы теплоизоляционный материал входил между лагами без подрезания. Однако следует помнить, что увеличение расстояния между балками приводит к росту их расчётного сечения.

Нагрузки

Действующие на перекрытие нагрузки делятся на два типа:

1. Постоянные: собственный вес конструкции.
2. Временные: вес людей и предметов, находящихся в помещении.

Расчёт точных параметров нагрузок выполняется проектировщиками на этапе составления проекта. В частном строительстве берутся усреднённые значения по типу перекрытий:

• Для неэксплуатируемых чердачных помещений из лёгкого заполнителя показатель нагрузки берётся 150–200 кг/м².
• Если чердак планируется использовать для хранения вещей или подшивка и утепление производится тяжёлыми материалами, значение нагрузки увеличивается до 250 кг/м².
• Для межэтажных, подвальных и мансардных перекрытий значение действующей нагрузки приравнивается к 350–400 кг/м².

Прогиб деревянных перекрытий от расчётных нагрузок не должен превышать соотношения к длине балки 1:350 для межэтажных и подвальных перекрытий, для чердачных и мансардных – 1:250.

Расчёт сечения

Зная расчётную нагрузку и расстояние между балками, сечение подбирается при помощи специальных таблиц, облегчающих расчёты. Пример такой таблицы для небольших пролётов представлен ниже. Следует помнить, что при промежуточных данных, округлять следует в большую сторону, чтобы несущие конструкции имели запас прочности.

Технология монтажа

Рассмотрим общую технологию обустройства деревянного перекрытия, которая состоит из следующих этапов.

Монтаж балок (лаг)

Способ крепления лаг перекрытия к стене зависит от её материала:

• В кирпичных и блочных домах глубина паза, в который заводят балки, составляет 15 см с каждой стороны. Концы лаг, соприкасающиеся со стеной, обрабатывают жидкой битумной мастикой и оборачивают рулонной гидроизоляцией. Чтобы обеспечить тепловое и влажностное расширение древесины, торец бруса обрезается под углом 60°. Балка должна опираться на обработанную антисептиком и гидроизоляционной мастикой доску толщиной 3–4 см. После заведения бруса в паз, оставшееся пространство заделывается паклей. Каждую 4 или 5 балку к стене дополнительно фиксируют при помощи металлического анкера.

• В деревянных строениях несущие лаги перекрытия заглубляются в паз не менее чем на 7 см с обеих сторон. Конец балки оборачивается рулонной гидроизоляцией, которая предотвращает скрип. Также практикуется пазовое соединение балки со стеной при помощи «ласточкиного хвоста».
• Опоры из оцинкованной стали позволяют произвести крепление балок без оборудования посадочных гнёзд, что ускоряет процесс строительства. При помощи пластин различной конфигурации монтаж можно произвести как к деревянным, так и к каменным стенам. Использование такого вида креплений используется на этапе, когда несущие стены уже возведены. Однако такой метод крепления способен выдержать меньшую нагрузку, чем при заведении концов балок в стеновые пазы.

Накат и утепление

Следующий этап – настил наката, утепление и звукоизоляция перекрытия. Работы заключаются в следующем:

• К нижнему краю балок прибиваются черепные бруски, выполняющие функцию опоры для наката (чернового пола).
• В качестве материала для чернового пола используют доску, фанеру, или листы влагостойкой OSB.
• После укладки наката, его накрывают гидроизоляцией в случае обустройства подвального перекрытия или пароизоляцией, если конструкция межэтажная или чердачная.
• Между брусьями укладывается утеплитель, одновременно выполняющий функцию звукоизоляции. Для этих целей чаще всего используют маты или плиты минеральной ваты.
• Сверху утеплитель также накрывают гидроизоляцией, после чего набивают шпунтованную доску, выполняющую функцию чистового пола. Также можно использовать листовой материал: фанеру, ОСП, ЦСП и так далее.

Межэтажное и чердачное перекрытие снизу подшивается фанерой, ДВП, гипсокартоном, блок-хаусом, ПВХ вагонкой или другими отделочными материалами.

Производители

Изготовление бруса, пригодного для применения в качестве основных элементов перекрытия, осуществляется на многих деревообрабатывающих заводах. Основными поставщиками данной продукции являются следующие предприятия.

Детчинский деревообрабатывающий комбинат, расположенный в Калужской области, производит обработку пиловочника, поставляемого из Красноярского края и Иркутской области на современном оборудовании с ЧПУ. В каталоге компании более 10 видов продукции из сибирской лиственницы. Также предприятие оказывает услуги по изготовлению деревянных изделий по индивидуальным размерам.

ООО «Деревообрабатывающий комбинат» (Кировская область, г. Белая Холуница), специализируется на производстве элементов для возведения жилых домов из оцилиндрованного бревна и клееного бруса. В качестве сырья компания использует ель и сосну северных регионов России.

«Заволжский ДОЗ» – ведущее предприятие РФ в области глубокой переработки древесины. Компания специализируется на строительстве коттеджей из бессучкового клееного бруса, изготовлении всех конструктивных элементов на собственных производственных мощностях.

ЗАО «Дмитровский деревообрабатывающий завод» работает с такими породами, как берёза, ель и сосна. Из этой древесины на мощностях предприятия изготавливаются оконные блоки, обрезной и необрезной пиломатериал камерной сушки, брус различного сечения естественной влажности.

ООО «Златоустовский деревообрабатывающий комбинат» специализируется на изготовлении пиломатериала и изделий по европейским стандартам. Среди продукции компании евробрус клееный, евровагонка, окна и двери из массива сосны, другие изделия.

stroy-inform.ru

Что такое балка? Виды балок

В современных строительных процессах очень часто используют железобетонные, стальные и деревянные балки. Давайте попробуем определить, что это за конструктивный элемент и в чем заключается его предназначение.

Что такое балка?

Современное строительство – это многообразие материалов и процессов по их обработке. Для укрепления конструкций очень часто используется балка – элемент, который представляет собой горизонтальный либо наклонный брус, чаще всего работающий на изгиб. Именно эта деталь позволяет уменьшать вес металлических конструкций и качественно их укрепить.

В современных строительных процессах балка, размещенная в горизонтальном положении, отвечает за поперечную нагрузку перекрытия. Но некоторые ситуации вынуждают учитывать возможные природные влияния, к примеру, землетрясения, мощные ураганы и прочие катаклизмы.

Вы уже знаете, что такое балка, но как же она воздействует на строительные опоры? Речь идет о подвесах, стенах, колоннах и различных брусках, на которых располагается укрепляющий конструктивный элемент. Балка давит на опоры, передавая им некую часть давления, а в результате последние начинают работать на сжатие.

Ни одно крупное промышленное здание производства и даже большого гаража не обходится без перекрытий, уменьшающих нагрузки на конструкцию и одновременно укрепляющих ее.

Виды балок

Абсолютно все строительные детали и механизмы различаются по типу, размеру и предназначению. «Что такое балка?» — это базовый вопрос. И от него мы перейдем к более сложным понятиям, рассматривая наиболее распространенные виды укрепляющих брусков, работающих на изгиб.

К примеру, двутавровые балки имеют параллельные грани и делятся на широкие и колонные типы, каждый из которых имеет собственное предназначение.

Для формирования несущих опорных конструкций в строительстве используют широкополые балки, ведь колонные не способны выдержать настолько мощную нагрузку.

Деревянная балка

Ранее, отвечая на вопрос о том, что такое балка, мы уже говорили о разнообразии материалов, из которых производят этот конструктивный элемент. Деревянные детали чаще всего используются для формирования перекрытия в каркасных, бревенчатых, брусовых жилых и загородных домах. Только благодаря деревянным балкам можно равномерно распределить нагрузку по плоскости крыши и последнего этажа здания. Благодаря качественным характеристикам этого материала обеспечиваются прочность и устойчивость любого дома.

Кроме того, обработанный специальным раствором брус не подвергается влиянию плесени и огня, а это значит, что строительная конструкция будет надежно защищена от трещин и дальнейшего разрушения.

fb.ru

Виды балок в строительстве, классификация по виду материала

Слово «балка» является широко распространённым в строительстве. Она представляет элемент, без наличия которого нельзя провести массу строительных работ. Ориентируясь на специфику используемых материалов, балки используются при работе с деревом, при монтаже бетонных конструкций, а также металлических.

Классификация строительных балок, так же, как и разделение других строительных материалов, производится на основании разности проводимых процессов. Каждый определённый вид работы связанный с применением балочных изделий диктует свои требования и условия к порядку монтажа балок, их виду и способу крепления.
Балки устанавливаются горизонтально или в наклонном положении по отношению к вертикальным конструкциям. Благодаря использованию балочных элементов значительно снижается нагрузка на колонны, стойки к которым балки крепятся. Происходит равномерное рассредоточение значения направленного момента силы.

Применение деревянных балок.

Балочные древесные изделия, которые используют, соответственно, при строительстве деревянных сооружений, представляют лаги, брусковые ригели для дощатых перекрытий, крышные прогоны, перекладины, и другие изделия, входящие в состав каркаса, формирующего брусковый или бревенчатый жилой загородный дом.

Конкретные места крепления балок формируют их полное наименование. Так, например, балками перекрытий называются изделия, закреплённые на вертикальных деревянных стойках, перпендикулярно которым, поверх верхней балочной стороны, укладываются доски. Таким образом, формируется верхнее перекрытие, разделяющее этажи в доме и одновременно происходит монтаж полов верхнего яруса.

При монтаже крыши используют стропила, которые являются частью балочного каркаса. Опять же стоит напомнить, что главной функцией деревянных балок, является равномерное рассредоточение направленных с различных сторон нагрузок. Здесь учитывается влияние ветров, давление снегового покрова на плоскость верхнего крышного покрытия. Внутренние нагрузки: покрытия, устанавливаемые на балки, дополнительный временный вес (установленная мебель и так далее).

Кроме учёта временных и постоянных нагрузок на деревянные балки необходимо помнить и об обязательной их защите от загнивания и горения. Балки, как и другие деревянные изделия, обрабатываются специальным огнезащитным составом.

Железобетонные балки и места их установки.

При монтаже железобетонных конструкций, в огромном количестве присутствующих на промышленных предприятиях, в числе проводимых монтажных процессов, проводится устройство подкрановых балок, монтируются бетонные ригели на колонны, под дальнейшую укладку на них железобетонных плит перекрытий.

Состав железобетонных балок представляет прочное сцепление качественного бетона и установленной в теле изделия арматуры для усиления прочности. Вес, воспринимаемый балкой, равномерно распределяется по всей её длине и таким образом значительно повышает устойчивость всей железобетонной конструкции в целом.

Монтаж металлических балок в соответствующих конструкциях.

Что касается металлоконструкций, строительная сфера включает закрепление в горизонтальном и наклонном положении стальных балок, участвующих в устройстве жёсткого металлического каркаса. Чаще всего это разновидности двутавровых балок, имеющих параллельные грани. Основные виды металлических балок классифицируют их как широкополые и колонные.

Проводя устройство металлических вертикальных опор массивных сооружений, проводят жёсткую приварку широкополых балок. Как и во всех остальных аналогичных случаях, подобные действия снижают напор, который создают основные действующие силы.

Читайте также

www.polusuhaya-styazhka-pola.ru

Виды балок и балочных клеток. Их назначение. Компоновка балочных клеток и выбор настила

Балки являются основным и простейшим конструктивным элементом, работающим на изгиб. Их широко применяют в конструкциях гражданских, общественных и промышленных зданий, в балочных площадках, междуэтажных перекрытиях, мостах, эстакадах, в виде подкрановых балок производственных зданий, в конструкциях гидротехнических шлюзов и затворов и в других сооружениях.

Широкое распространение балок определяется простотой конструкции изготовления и надежностью в работе.

У металлических балок основным типом является двутавровое симметричное сечение. Мерой эффективности, т. е. выгодности сечения балки как конструкции, работающей на изгиб, является отношение момента сопротивления к площади сечения, равное ядровому расстоянию p=W/A. Сравнение ядровых расстояний круглого, прямоугольного и двутаврового сечений, показывает, что двутавровое сечение выгоднее прямоугольного в 2 и круглого в 3 раза, так как в этом сечении распределение материала наилучшим образом соответствует распределению нормальных напряжений от изгиба балки. Поэтому металлические балки конструируют главным образом двутаврового сечения, чему способствует хорошая работа металла на касательные напряжения, позволяющая делать стенку балки достаточно тонкой.

В зависимости от нагрузки и пролета применяют балки двутаврового и швеллерного сечения, прокатные или составные — сварные, болтовые или клепаные. Предпочтение отдается прокатным балкам как менее трудоемким, но ограниченность сортамента делает невозможным их применение при больших изгибающих моментах.

В строительстве нашли применение тонкостенные балки, балки из гнутых профилей, прессованные, составные из алюминиевых сплавов, а также бистальные балки, т. е. балки, сваренные из двух марок стали, и балки предварительно напряженные.

Чаще применяются балки однопролетные, разрезные, которые наиболее просты в изготовлении и удобны для монтажа. Однако по расходу металла они менее выгодны, чем неразрезные и консольные. Неразрезные балки благодаря наличию опорного момента, разгружающего основные моменты в пролетах, более экономичны по материалу. Они обладают большой чувствительностью к изменениям температуры и осадкам опор, а поскольку в практике строительства рекомендуют делать крайние пролеты меньше средних для сохранения постоянства сечения, то их конструкции являются немассовыми (индивидуальными), а применение их — сравнительно редким.

2. Компоновка балочных конструкций

При проектировании конструкции балочного покрытия рабочей площадки цеха, проезжей части моста или другой аналогичной конструкции необходимо выбрать систему несущих балок, обычно называемую балочной клеткой.

Балочные клетки подразделяют на три основных типа: упрощенный, нормальный и усложненный.

В упрощенной балочной клетке нагрузка на перекрытие передается через настил на балки настила, располагаемые обычно параллельно меньшей стороне перекрытия на расстояниях а (шаг балок) и через них на стены или другие несущие конструкции, ограничивающие площадку. Из-за небольшой несущей способности настила поддерживающие его балки приходится ставить часто, что рационально лишь при небольших пролетах их. При частом размещении длинных балок возникает противоречие между получаемой мощностью и .требуемой жесткостью, что неэкономично; в нормального же типа балочной клетке нагрузка с настила передается на балки настила, которые в свою очередь передают ее на главные балки, опирающиеся на колонны, стены или другие несущие конструкции, ограничивающие площадку. Балки настила обычно принимают прокатными.

В усложненной балочной клетке вводятся еще до полнительные, вспомогательные балки, располагаемые между балками настила и главными балками, передающими нагрузку на колонны. В этом типе балочной клетки нагрузка передается на опоры наиболее длинно. Чтобы снизить трудоемкость перекрытия, балки настила и вспомогательные балки обычно принимаются прокатными.

Выбор типа балочной клетки связан и с вопросом о сопряжении балок между собой по высоте. Сопряжение балок может быть этажное, в одном уровне и пониженное. При этажном сопряжении балки, непосредственно поддерживающие настил, укладываются на главные или вспомогательные. Это наиболее простой и удобный в монтажном отношении способ сопряжения балок, но он требует наибольшей строительной высоты. При сопряжении в одном уровне верхние полки балок настила и главных балок располагаются в одном уровне, а на них опирается настил. Этот способ позволяет увеличить высоту главной балки при заданной строительной высоте перекрытия, но существенно усложняет конструкцию опирания балок.

Пониженное сопряжение применяется в балочных клетках усложненного типа. В нем вспомогательные балки примыкают к главной ниже уровня верхнего пояса главной, на них поэтажно укладывают балки с настилом, которые располагаются над главной балкой. Этот тип сопряжения, так же как и сопряжение в одном уровне, позволяет иметь наибольшую высоту главной балки при заданной строительной высоте перекрытия.

Основные размеры балочной клетки в плане и по высоте, т. е. полные размеры площадки, расстояния между промежуточными опорами-колоннами, высота помещения под перекрытием и отметка верха настила (разница между которыми определяет возможную строительную высоту перекрытия), обычно задаются технологами или архитекторами исходя из требований размещения оборудования и удобной эксплуатации помещений.

Главные балки обычно опирают на колонны и располагают вдоль больших расстояний. Расстояние между балками настила определяется несущей способностью настила и обычно бывает 0,6-1,6 м при стальном и 2-3,5 м при железобетонном настиле.

Расстояние между вспомогательными балками обычно назначается в пределах 2-5 м, и оно должно быть кратно пролету главной балки. При выборе этого расстояния надо стремиться получить минимальное число вспомогательных балок, причем прокатных. Установив направление, пролет главных балок и расстояние между балками настила, выбирают тип и компонуют балочную клетку таким образом, чтобы общее число балок было наименьшим, балки под настилом и вспомогательные балки были прокатными, а сопряжения между балками были простыми и удовлетворяли имеющейся строительной высоте перекрытия.

При этом следует принимать наиболее простой тип балочной клетки с наиболее коротким путем передачи нагрузки на опоры.

Таким образом, выбор рационального типа балочной клетки и типа сопряжения балок в ней зависит от многих факторов, и целесообразность выбора для данных конкретных условий может быть установлена только сравнением возможных вариантов конструктивного решения.

При свободной планировке балочной клетки, когда расстояние между промежуточными колоннами не задано или может быть очень небольшим, определение пролетов балок становится технико-экономической задачей, для решения которой могут быть использованы следующие принципы:

-полного использования несущей способности перекрывающей конструкции, в этом случае задаются наиболее удобным размером сечения балки (например, распространенным номером прокатного двутавра) и исходя из действующей на нее нагрузки определяют расстояния между балками или пролет, при котором эта балка может быть полностью использована; этот пролет может быть заменен в сторону уменьшения при увязке размеров всей балочной клетки с размерами одной ее ячейки и увязке с шагом и пролетом смежных основных конструкций исходя из требований типизации и унификации конструкций;

— экономичности, при котором исходят из того, чтобы стоимость балочной клетки и поддерживающих ее опор была наименьшей; этот принцип, широко используемый в мостостроении, определяет оптимальный по стоимости пролет главной балки при условии равенства стоимостей перекрывающей и поддерживающей конструкции:

Настилы балочных клеток бывают весьма разнообразными в зависимости от назначения и конструктивного решения перекрытия. Очень часто поверх несущего настила устраивают защитный настил, который может быть из дерева, асфальта, кирпича и других материалов.

В качестве несущего настила чаще всего применяют плоские стальные листы или настил из сборных железобетонных плит.

В последнее время начинают использовать щитовой настил, состоящий из несущего стального листа, имеющего сверху защитный слой и подкрепленного снизу продольными и поперечными ребрами. Щиты настила имеют размер до 3×12 м и укладываются на балки перекрытий. Такой настил индустриален и значительно ускоряет монтаж.

Полезная нагрузка настила перекрытий задается равномерно распределенной интенсивностью до 40 кН/м2, а предельный относительный прогиб принимают не более 1/150.

Стальной настил. Простейшая конструкция несущего настила состоит из стального листа, уложенного на балки и приваренного к ним. Расстояние между балками, поддерживающими настил, определяется его несущей способностью или жесткостью. Наиболее выгодное решение по расходу материала получается при минимальной толщине настила, так как в двутавровых балках, работающих на изгиб, материал используется лучше, чем в настиле прямоугольного сечения. Однако увеличение числа балок при тонком настиле резко увеличивает трудоемкость перекрытия, что нежелательно.

Поэтому для настилов следует использовать листы толщиной 6 — 8 мм при нагрузке q>10 кН/м2; 8-10 мм при 1l> q > 20 кН/м2; 10- 12 мм при 21>30 кН/м2. Приварка настила к балкам делает невозможным сближение опор настила при его прогибе под нагрузкой, что вызывает в нем растягивающие цепные усилия Н, улучшающие работу настила в пролете. Кроме того, приварка защемляет настил, создавая опорные моменты, и снижает мбменты в пролете настила под нагрузкой. Однако в запас жесткости защемление обычно не учитывают и принимают опирание настила шарнирно-неподвижным, считая, что в опорном сечении может образоваться пластический шарнир.

При нагрузках, не превышающих 50 кН/м2, и предельном относительном прогибе не более 1/150 прочность шарнирно закрепленного по краям стального настила всегда будет обеспечена, и его надо рассчитывать только на прогиб.

Опирание настила на параллельные балки позволяет считать, что он изгибается по цилиндрической поверхности. Для расчета такого настила мысленно вырежем из него полоску единичной ширины, закрепленную по концам неподвижными шарнирами, и тогда ее прогиб под нагрузкой:

students-library.com

Разновидности балок

Двутавровая балка – элемент несущей конструкции, который используется в строительстве множество лет. Его широко использовали еще до 1917 года (год Октябрьской революции), и продолжают использовать по сей день. Двутавровая балка по форме напоминает букву «Н». Широко распространена в строительстве потому, что имеет простую конструкцию и при этом очень прочна – способна выдерживать большие нагрузки. В несущей конструкции такая балка работает на изгиб. В коротких конструкциях рекомендуется использовать сплошные балки. Чем больше нагрузка, тем длиннее балочный пролет. Очень часто балки применяются для междуэтажных перекрытий, для создания эстакад и мостов.

Классифицировать балки можно по множеству особенностей: по внешней форме, по расположению граней полок, производственные особенности, способы применения и т.д.

Наиболее распространенными являются двутавровые балки горячекатаные, стальные специальные, с параллельными гранями полок.
Балка двутавровая горячекатаная изготавливается по ГОСТ 8239-89. Они достаточно просты в изготовлении и не требуют больших трудозатрат. Бывают двух видов: с уклоном внутренних полок и с параллельными гранями. Вышеуказанный гост подразумевает изготовление стальных балок с уклоном граней. Он должен быть в диапазоне от 6 до 12%.  Материал. Из которого изготавливается данное изделие – низколегированная или углеродистая сталь.

По точности прокатки балка двутавровая бывает двух видов:

1. обычной точности – В,
2. повышенной точности – Б.

Профили производятся длиной от 4 до 12 метров. В зависимости от этого параметра они бывают: немерной длинны, мерной длинны, кратной мерной длинны.

Стальные специальные двутавровые балки чаще всего применяются в строительстве подвесных путей, а также при армировании шахтных стволов.

Также часто используют в автомобильной промышленности как швеллер. Каждый из вышеописанных видов балок имеет свои особенности. Двутавровые балки, применяемые в строительстве подвесных путей, по уклону граней должны быть не более 12%. Для армирования шахтных стволов этот параметр не должен превышать 16%.

Такой профиль также как и предыдущий делится по точности:

1. обычной точности – В,
2. высокой точности – А.

По раскрою можно разделить на четыре типа:

1. мерной длинны,
2. немерной длинны,
3. кратной мерной длинны,
4. мерной, с остатком до 5% массы партии.

Двутавровая балка с параллельными гранями полок – наиболее популярный элемент строительства, потому как способен работать практически со всеми видами нагрузок.

Разделить данный вид балки можно в зависимости от отношения условий применения и размеров:

• нормальные – Б,
• широкополочные – Ш,
• колонные – К.

 

www.p-steel.ru