Балки
Балки являются неотъемлемой частью многих конструктивных систем, обеспечивая работу всего каркаса.
Балки позволяют сформировать каркас здания, затратив минимум материалов. Балка обычно представляет собой элемент, имеющий большую длину при сравнительной небольшой ширине и высоте. Балки опираются на стены или колонны и сверху на них кладут конструкцию пола.
Балки являются горизонтальными несущими элементами, которые перераспределяют нагрузку от вышележащих слоев на вертикальные конструкции.
Классификация балок предусматривает их разделение по следующим критериям:
- по материалу балки бывают деревянные, железобетонные и металлические. Балки работают на изгиб, поэтому их выполняют из материалов, которые хорошо справляют с подобной нагрузкой. К примеру, кирпичная кладка для этих целей не подойдет;
- по форме сечения балки могут иметь прямоугольное, L – образное, Т – образное, Г-образное сечение. Идеальной формой балки является двутавр, именно он позволяет распределить усилия в балке так, чтобы избежать перерасхода материала;
- по функции балки могут быть опорными, несущими или второстепенными;
- по типу крепления балки могут быть разрезными или неразрезными;
- по типу изготовления балки могут быть прокатные и составные;
- по методике ведения расчета они могут быть разрезными и неразрезными.
Рисунок 1. Деревянные балки. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Главными характеристиками балки являются длина, высота и ширина, при этом они находятся во взаимосвязи. Чем больше длина пролета, тем больше высота сечения. Зависимость этих параметров будет разной для различных материалов, к примеру, в железобетоне высота сечения будет составлять одну пятую - одну седьмую от длины пролета.
Балки применяются и в гражданском, и в промышленном строительстве, они могут статью частью любого проекта, если это обоснованно.
Безбалочное перекрытие – это конструкция, которая не опирается на балки, а выполняется в виде единой сплошной плиты, опирающейся на колонны. Этот тип перекрытия применяют при монолитном строительстве, так как он позволяет создать надежное и простое сопряжение вертикальных и горизонтальных конструкций каркаса.
Балочные конструкции
Балки редко применяют локально, обычно их размещают в виде балочной клетки или балочной конструкции, состоящей из одинаковых балок, расположенных с определенным шагом.
Балочные клетки бывают трех типов:
- упрощенные; они состоят из балок настила;
- нормальные, они состоят из главных балок и балок настила;
- усложненные, они состоят из балок настила, главных и вспомогательных балок.
Рисунок 2. Примеры разных балочных клеток. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Сопряжение балок в каждом типе может быть реализовано по-разному, к примеру, в одном уровне или в виде пониженного сопряжения.
Шаг балок в балочной клетке зависит от пролета и материала. Обычно в стальном каркасе применяют шаг в 0,6-1,6 метра, а в железобетоне этот шаг увеличивают до двух - трех с половиной метров. Если балочная клетка усложненная, то стремятся минимизировать число второстепенных балок и подобрать прокатные балки по сортаменту.
В состав простой балочной конструкции входят настил, который обычно представляет собой стальной лист, приваренный к балкам, и система главных, вспомогательных балок и балок настила.
При подборе сечения прокатных балок проводят расчет на прочность балок, изгибаемых в одной из главных плоскостей. Помимо этого, проверяется общая устойчивость. Проверка второго предельного состояния выполняется с помощью определения прогиба при действиях нормальных нагрузок, он не должен превышать нормативных значений.
Составные балки требуют более развернутых расчетов, в частности, определяется размер сечения каждого элемента. В начале определяют высоту, затем толщину стенки балки, вычисляют размеры горизонтальных поясов балки. Оценивают изменения сечения по длине балки и проверяют составную балку на прочность, прогибы, устойчивость.
Проверяется как общая, так и местная устойчивость отдельных элементов, сжатого пояса и стенки. Стыки балок могут быть как заводскими, так и монтажными. В прокатных балках стыки всегда сварные, а для составных расчет для каждого стыка выполняют отдельно.
Нагрузка от балок на стены и колонны передаются через опирание, для равномерного распределения сосредоточенной нагрузки используют железобетонные подкладки. Эти подкладки также обеспечивают свободу деформации концов балок
