БАЛКИ И БАЛОЧНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

1 Общие соображения Область применения балочных конструкций: Перекрытия и покрытия промышленных и гражданских зданий пролётом до 18 м; Подкрановые балки и пути подвесного транспорта; Мосты, эстакады. Балка является простейшим конструктивным элементом, работающим на изгиб.

2 Статические схемы балок Разрезные балки Неразрезные балки [+] Удобство монтажа [+] Снижение расхода материалов [] Чувствительность к осадке опор Инвестиционные и страховые риски для статически неопределимых конструкций меньше, чем для статически определимых

3 Типы сечений балок Для элемента, изгибаемого в одной плоскости, наиболее эффективным является двутавровое сечение, так как оно характеризуется наибольшим значением радиуса ядра сечения x Ядро сечения – это некоторая область вокруг центра тяжести сечения, внутри которой можно располагать точку приложения продольной силы, не вызывая в сечении напряжений разных знаков. Швеллерное сечение при плоском изгибе является менее эффективным. Его целесообразно применять в балках, работающих на косой изгиб (например, для прогонов скатных кровель). Неправильная установка

4 Прокатные и составные балки По способу изготовления балки могут быть прокатными и составными. Прокатные балки (1) выполняются из прокатных профилей сортамента. Составные балки применяются, когда в сортаменте не оказывается профиля, способного воспринять действующую нагрузку: Сварные балки (2) из трёх листов, соединённых автоматической сваркой; Балки из элементов, соединённых болтами или заклёпками (3), применяются при действии значительных динамических нагрузок; Балки с перфорированной стенкой (4), применяются при больших пролётах и сравнительно невысоких нагрузках. (1) (2) (3) (4)

5 Балки с перфорированной стенкой Балки с перфорированной стенкой получают путём разрезания прокатного двутавра ломаной линией в продольном направлении и последующей сваркой. сварка линия разреза

6 Проверка прочности балок Проверка прочности Условие проверки Положение расчётного сечения в однопролётной балке Положение расчётной точки по высоте сечения По нормальным напряжениям в середине пролёта ( M max ) у наружных граней поясов ( max ) По касательным напряжениям у опоры ( Q max ) в середине высоты ( max ) По приведённым напряжениям (reduced = приведённый) в месте изменения сечения в краевом участке стенки на уровне поясных швов с 1 и 1,15 – коэффициенты, учитывающие развитие пластических деформаций; для прокатных балок с 1 = 1,12; проверка по приведённым напряжениям производится только для составных балок.

7 Проверка жёсткости балок (расчёт по прогибам) Для свободно опёртой балки, загруженной равномерно распределённой нагрузкой фактический прогиб Прогиб балки f от действия нормативной нагрузки q n не должен превышать предельно допустимой величины f ult, назначаемой по табл. 19 СНиП * Нагрузки и воздействия:

8 Обеспечение местной устойчивости элементов составных балок потеря местной устойчивости стенки от совместного действия и совместная потеря местной устойчивости полки и стенки от действия главные тсжимающие напряжения max b ef tftf bfbf tftf twtw hwhw h h w 0,6h w h w trtr a 2h w brbr ,7h поперечные рёбра жёсткости продольные рёбра жёсткости тсж. раст.

9 Обеспечение местной устойчивости элементов составных балок Потеря местной устойчивости элементов составной балки проявляется в виде их выпучивания в местах действия наибольших тсжимающих напряжений. Местная устойчивость полки обеспечена, если соблюдается условие: Стенку балки необходимо укреплять поперечными рёбрами жёсткости, если условная гибкость стенки w > 3,2 (п СНиП II-23-81*); Местная устойчивость стенки, укреплённой рёбрами жёсткости, обеспечена, если w 3,5 (п. 7.3 СНиП II-23-81*); b ef – свес полки; t f – толщина полки; h w – высота стенки; t w – толщина стенки. tftf b ef hwhw twtw

10 Обеспечение местной устойчивости элементов составных балок Способы повышения местной устойчивости поясов и стенок: Местную устойчивость полки обеспечивают корректировкой её геометрических размеров (увеличением толщины и уменьшением свеса); Местную устойчивость стенки обеспечивают не увеличением её толщины, а установкой поперечных и продольных рёбер жёсткости по направлениям возможных волн выпучивания. b ef – свес полки; t f – толщина полки; h w – высота стенки; t w – толщина стенки. tftf b ef hwhw twtw Условие проверки местной устойчивости стенки:, – напряжения, действующие в расчётной точке; cr, cr – критические напряжения, зависящие от расчётных сопротивлений материала, размеров отсека и толщины стенки.

11 Сопряжение балок с колоннами Опирание сверху Передаёт только вертикальную опорную реакцию Шарнирное Примыкание сбоку Жёсткое Передаёт вертикальную опорную реакцию и изгибающий момент F = M / h h F M

12 Сопряжение балок с колоннами: опирание сверху Монтажные болты Опорное ребро Торец строгать Рёбра жёсткости в местах передачи опорных реакций Вариант 1 Вариант 2 Монтажные болты

13 Сопряжение балок с колоннами: опирание сверху

14 Сопряжение балок с колоннами: примыкание сбоку Шарнирное ШарнирноеЖёсткоеЖёсткое

15 Сопряжение балок между собой

16 Стыки балок