Частой причиной аварий в зданиях является разрушение узла сопряжения конструкций, которое может произойти, если элемент был рассчитан верно, а узел не проходил необходимые проверки.
Виды балок
При работе с металлическими конструкциями в начале работы занимаются компоновкой. На этом этапе важно представить себе будущее здание и выявить те несущие элементы, которые лягут в его основу. Вертикальными несущими элементами являются колонны, они работают как закрепленные с двух концов стержни, воспринимающие продольные и поперечные нагрузки. Несущими горизонтальными элементами являются балки, образующие балочные клетки.
Всего можно выделить три типа балок:
- Главная балка, то есть балка, воспринимающая самую большую нагрузку. Ее сечение больше, чем у остальных балок и располагаются главные балки в самых больших пролетах. С увеличением размера пролета увеличивается и сечение балки. Для большепролетных зданий вместо балки устанавливается ферма. Главная балка может быть прокатной или составной. Прокатные балки используются в небольших пролетах, к примеру, в складских зданиях. Составные балки применяют, когда по сортаменту не удается найти конструкции с достаточно большой площадью сечения, которая смогла бы сопротивляться прилагаемым нагрузкам. Главные балки опираются на колонны и идут с тем же шагом.
- Вспомогательные или второстепенные балки опираются на главные балки, они нужны для того, чтобы обеспечить жесткость и геометрическую неизменяемость системы, а также для того, чтобы сверху на балочную клетку можно было установить покрытие. Шаг главных балок может быть очень большим, из-за чего листы настила могут прогнуться под собственным весом. Вспомогательные балки имеют меньшее сечение, по сравнению с главными балками. Обычно второстепенные балки удается подобрать по сортаменту. Так как вес второстепенных балок приходится на главные балки, то их необходимо рассчитать первыми и полученные значения использовать дальше в расчетах.
- Балки настила - прокатные балки, с помощью которых передаются нагрузки на перекрытие. Поскольку шаг у балок настила очень маленький, то их чаще применяют в стеновой системе, а не в каркасной.
В зависимости от количества использованных балок, балочная клетка может быть упрощенной (только балки настила), нормальной (балки настила и главные балки), и усложненной (главные балки, вспомогательные балки и балки настила).
Количество сопряжений в усложненной схеме велико, поэтому каждое проверяется очень тщательно.
Узел – это место соединения нескольких элементов.
Рисунок 1. Пример сопряжения балок между собой. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Виды сопряжения балок между собой
Чтобы обеспечить правильную передачу нагрузки между элементами, должны быть рассчитаны узлы сопряжения. Самым сложным будет случай с усложненной балочной клеткой, в которой необходимо передать нагрузку:
- от настила на балки настила;
- от балок настила на вспомогательные балки;
- от вспомогательных балок на главные балки;
- от главных балок на колонны.
Сопряжение балок при этом может быть решено по-разному. Самым простым является случай поэтажного сопряжения, при котором одна балка опирается на другую сверху. Минусом такого решения является увеличение высоты перекрытия, что приводит к увеличению длины колонн, так увеличиваются строительная высота здания и строительный объем. Но этот способ прост в монтаже и является одним из самых надежных.
Вторым вариантом сопряжения балок является сопряжение в одном уровне, в этом случае верхняя полка вспомогательной балки и главной балки находятся на одной отметке. Достоинством этого варианта является то, что поверх выполненных на одном уровне полок удобно расположить настил.
Третьим вариантом является пониженное сопряжение. Этот тип сопряжений можно встретить в балочных клетках усложненного типа, в одном узле мы должны показать, как к главной балке примыкают второстепенные, а уже на них укладываются балки настила. При этом строительная высота здания остается неизменной и можно принимать наибольшую высоту главной балки.
Между балками настила соблюдают шаг не менее 600 и не более 1600 мм, между вспомогательными балками должно быть не менее 200 и не более 500 мм.
От типа балочной клетки, количества, а также типа используемых балок зависит то, как будет вестись дальше расчет, поэтому эти вопросы решаются еще на этапе компоновки. Если принятые в результате первых расчетов решения оказывают неудовлетворительными, то пересматривают принятый шаг или всю схему.
