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;

• многопролетные (неразрезные)-разумно применять при надежных основаниях;

• консольные балки-разгружают пролетные сечения балок.

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_x и 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.