Прокатные балки.

В настоящее время большое распространение получили прокатные балки. Они используются для перекрытия малых и средних пролетов (до 9 - 12 м). Ограниченность в их использовании связана с ограниченностью имеющегося сортамента. В сравнении с составными прокатные балки более металлоемки за счет увеличенной толщины стенки, но менее трудоемки в изготовлении и более надежны в эксплуатации. За исключением опорных зон и зон приложения значительных сосредоточенных сил, стенки прокатных балок не требуется укреплять ребрами жесткости. Отсутствие сварных швов в областях контакта полок со стенкой существенно уменьшает концентрацию напряжений и снижает уровень начальной дефектности.

По статической схеме балки могут быть однопролетными (разрезными), многопролетными (неразрезными) и консольными. Статические схемы балок приведены на рис.1. Чаще применяются однопролетные балки, так как они наиболее просты в изготовлении и удобны для

Рис.1. Статические схемы балок:

а – однопролетная; б – многопролетная (два и более пролетов); в – консольная

монтажа. Однако по расходу металла они менее выгодны чем неразрезные и консольные. Многопролетные (неразрезные) балки благодаря наличию опорного момента, уменьшающего пролетные моменты, более экономичны по расходу материала. Правда, не смотря на очевидные преимущества с точки зрения расхода материала, неразрезные системы обладают большой чувствительностью к изменениям температуры и осадкам опор, что значительно осложняет расчет и требует проведения дополнительных конструктивных мероприятий.

В строительной практике наиболее часто применяются балки двутаврового сечения, это обусловлено тем, что в таком сечении распределение материала наилучшим образом соответствует распределению нормальных напряжений возникающих от изгиба балки. Реже применяют балки из швеллера. Иногда применяются составные сечения, состоящие из двух и более элементов. Возможные случаи составных сечений приведены на рис. 2.

Рис.2. Составные сечения:

а – из двух элементов; б – из четырех элементов

Подбор сечения.

Исходными данными для подбора сечения прокатной балки являются геометрические и силовые параметры, а так же дополнительные факторы. Геометрические параметры - это схема расположения балок, их пролет и шаг; силовые - это интенсивность постоянной и технологической нагрузок. К дополнительным факторам относятся условия эксплуатации, координаты и виды опорных связей, тип профиля поперечного сечения и др.

Проектирование и расчет начинают с анализа предполагаемой конструктивной схемы здания или его фрагмента. В результате формируется расчетная схема балки с указанием типов, мест приложения и интенсивности нагрузок. Далее определяют расчетные усилия в форме изгибающих моментов и перерезывающих сил, а также характерные максимальные перемещения (прогибы). Расчетные усилия вычисляют в сечениях, где каждое из них в отдельности достигает максимальных значений ( ), а также в сечениях, где их совместные сочетания неблагоприятны для работы конструкции.

При изгибе балки в одной плоскости и упругой работе стали номер прокатного профиля определяют, используя формулу (28) СНиП II-23-81*, по требуемому моменту сопротивления:

где расчетное сопротивление стали (табл.51* СНиП II-23-81*),

коэффициент условий работы (табл.6* СНиП II-23-81*),

максимальный изгибающий момент.

В соответствии с принятым типом сечения (двутавр, швеллер и др.) по сортаменту выбирают ближайший номер профиля, у которого . Принимая во внимание, что при определении расчетных усилий нагрузка от собственного веса балки либо не учитывается, либо принималась приближенно, следует выполнить корректировку расчета с учетом собственного веса балки.