Балка представляет собой составной линейный элемент несущей конструкции, имеющий минимум две точки опоры (опирается на оба конца) и работающий на изгиб. Использование балки направлено в первую очередь на распределение весовой нагрузки всей конструкции. Наиболее часто применяется горизонтальное использование балки, которая компенсирует вертикальную поперечную нагрузку. А само весовое давление балки компенсируется вертикальными элементами, горизонтальная поверхность которых является точкой опоры для балки. Последующая компенсация приходится на опоры конструкции, если отсутствуют дополнительные промежуточные элементы. Таким образом, взаимокомпенсация весовых нагрузок позволяет обеспечить устойчивость и надежность всей конструкции.
Виды балок в строительстве
На фото: балки двутавровые в устройстве кровли
Существует большое количество официальных классификаторов элементов строительных конструкций. Ниже будет представлены две наиболее объективные классификационные схемы.
Классификация строительных балок по виду материала
- Стальная балка представляет собой поперечный или продольный элемент несущей конструкции, выполненный из специальной, углеродистой или низколегированной стали методом горячего или холодного металлопроката. Главное достоинство стальных балок: оптимальная степень прочности при работе на изгиб. Применяются при возведении конструкции, предполагающей повышенную весовую нагрузку или высокую степень опасности: подвесные пути, шахтные стволы и так далее.
- Железобетонная балка представляет собой строительный элемент линейного типа, применяемый в несущей конструкции с целью перераспределения веса и повышения устойчивости всей конструкции и состоящий из композиционного материала: бетонная матрица, усиленная стальной арматурой. Железобетонные балки являются более дешевым аналогом стальных балок и применяются на объектах со стандартной весовой нагрузкой: жилищное строительство, возведение зданий промышленного типа.
На фото: железобетонная балка для возведения моста
- Деревянная балка представляет собой элемент несущей деревянной или иной облегченный конструкции, выполненный из древесины. Широко применяется для возведения жилых и хозяйственных сооружения из дерева.
На фото: деревянная балка в устройстве перекрытия
Классификация строительных балок по типу торцевого сечения
- Сечение прямоугольного типа. Целесообразно в использовании в пролетах с малой длиной.
- Сечение «L»-типа. Применение целесообразно при конструировании фасадов сооружений.
- Стандартные и двускатные тавровые балки (сечение «T»-типа). Оптимально подходят для пролетов средней длины. В
- Балка двутавровая. Имеют повышенную устойчивость и используются для длинных пролетов.
- Сечение «V»-типа. Используются в качестве дополнительного элемента для усиления несущей конструкции.
- Сечение «VT»-типа. Использование в качестве прогонов.
Двутавровые балки в свою очередь делятся на подкатегории:
- Балка двутавровая с параллельными гранями полок. Стандарты и размеры представлены ГОСТом 26020-83.
- Стандартная двутавровая балка с углом наклона граней полок от 6 до 12%. Стандарты и размеры представлены ГОСТом 8239-89.
- Специальная двутавровая балка, стандарты и размеры представлены ГОСТом 19425-74. Делятся на два подтипа с маркировкой: «M» — двутавровая балка имеет угол наклона граней до 12%; «C» — двутавровая балка имеет угол наклона граней до 16%.
Отдельно необходимо рассмотреть такой элемент несущей конструкции, как ригель (иногда имеет наименование: ригельная балка). Ригель в подавляющем большинстве случаев бывает железобетонным и в отличие от стандартной балки является неотъемлемым элементом рамы (балка – это самостоятельный элемент конструкции). Ригель широко используется при устройстве опалубки.
Расчет прочности балки при работе на изгиб
Для расчета прочности балки на прогиб (то есть определение веса, который данный элемент несущей конструкции способен выдерживать без появления деформаций и иных ведущих к разрушению конструкции факторов) требуется учитывать целый ряд факторов, основными из которых являются:
- Длина балки. Чем короче балка, тем большую нагрузку она способна выдержать.
- Материал, из которого изготовлена балка. Сталь является наиболее прочным материалом.
- Поперечное сечение балки (площадь и форма). Чем больше площадь, тем больше допустима нагрузка на изгиб.
- Способ закрепления балки в несущей конструкции. Во многом зависит от формы сечения. Балка двутавровая крепится наиболее прочно.
Для расчета максимальной нагрузки на изгиб используют формулы сопромата. Для упрощения процесса можно использовать онлайн-калькулятор, позволяющий получить достаточно точное значение на основании введенных данных.
Рекомендации при выборе строительных балок и возведении конструкций
- Основным фактором при выборе балки для возведения несущей конструкции является расчет веса максимальной нагрузки при воздействии поперечных вертикальных сил. Однако, в районах с нестабильными климатическими условиями и высокой степенью сейсмологической опасности необходимо произвести расчет действия поперечных горизонтальных сил.
- Профили двутавра могут иметь в маркировке следующие буквы: Б, Ш, К. Расшифровка: Б – стандартная, Ш – широкополочная и К – колонная двутавровая балка соответственно.
Выбрать оптимальные профили балки при строительстве – обеспечить долговечность и надежность конструкции!
Двутавр или двутавровая балка - это один из установленных стандартных профилей конструктивных строительных элементов. Название её происходит от латинского слова taurus , что в переводе означает - бык. Связано это с тем, скорее всего, что в своём поперечном сечении двутавр имеет форму двух соединённых букв Т или буквы Н, а, следовательно, имеет два рога. Основным предназначением такого строительного элемента является приём вертикальной (реже горизонтальной) нагрузки, что создают ему отдельные части сооружения. После этого, благодаря своей конструкции двутавр равномерно распределяет её на остальные опорные площади либо передаёт эту нагрузку на несущие элементы конструкции. Изготавливается двутавр обычно с прокатного чёрного металла, но бывают и двутавры деревянные. Для проката обычно используют углеродистую и низколегированную сталь. В поперечном сечении балки двутавра, как правило, различают стенку и две полки, расположенные на торцах стенки.
Виды двутавров и область их применения.
Основной областью применения двутавровых балок является перекрытия многоэтажных сооружений. Кроме того двутавр широко применяется и в строительстве мостов, реже - в машиностроении и вагоностроении. Не редки случаи использования двутавра и для армирования проходов в шахтах.
Подразделяются двутавры по следующим параметрам:
- По толщине стенки;
- По расположению полок: параллельно и с уклоном.
Параллельные в свою очередь различают:
- Б - нормальные.
- Д - среднеполочные.
- К - колонные.
- У - узкополочные.
- Ш - широкополочные.
Двутавры с уклоном также подразделяются на:
- М - обычные, у которых полки имеют уклон внутренних граней до 12 %. Они обычно применяются для подвесных путей.
- С - специальные, у которых полки имеют уклон внутренних граней свыше 16 %. Такие двутавры, как правило, используют для армирования шахтных стволов.
Существуют кроме этого и деревянные двутавры. Они применяются в основном в каркасном домостроении. Их применение позволяет значительно сократить время монтажа здания и его общий вес. Кроме того, применение двутавра исключает такие явления в ломе как усушка, усадка, сдвиги, трещины и т.п.
Двутавровые балки - это основной составляющей любой рабочей площадки при строительстве мостов, перекрытий, промышленных зданий. Применение балок позволяет значительно снизить нагрузки и уменьшить расход металла. Балки позволяют воссоздать формы опор, и применение их приводит к значительному уменьшению веса металлоконструкций.
По точности прокатки двутавровая балка подразделяется:
Б - повышенная;
В - обычная.
Двутавровая балка
Современная эпоха примечательна тем, что на наших глазах происходит повсеместное вытеснение крупноблочных железобетонных конструкций монолитным строительством. Оно имеет целый набор преимуществ - начиная от прочности конструкции, которая в первую очередь зависит от качества соединения элементов. У монолита соединений практически нет, поэтому случается, что при землетрясении дом-монолит накреняется или даже заваливается на бок, но не рассыпается на части.
Для отливки горизонтальных перекрытий применяется унифицированная опалубка, одной из основных частей которой выступает балка перекрытия. Покоясь на вертикальных стойках, балка удерживает на себе непосредственно палубу из состыкованных фанерных щитов, поверх которой наливается и застывает бетонный раствор с предварительно собранной арматурой.
Практика показала, что наиболее рациональной является деревянная балка двутаврового сечения.
Особенности двутавровой балки.
Двутавровое сечение, имеющее вид лежащей на боку буквы «Н», с точки зрения сопротивления материалов является наиболее рациональным профилем. Он состоит из 3-х элементов, имея при этом жесткость и прочность на прогиб и скручивание мало уступающие полнотелому прямоугольному брусу, в тоже самое время будучи намного легче. К тому же качественных досок из одно и того же объема сырой древесины можно получить больше, чем бруса того же качества - меньше выбраковки по природным дефектам.
Это делает двутавровую балку куда более экономичным видом оснастки. Правильно склеенная из нескольких частей двутавровая балка меньше подвержена короблению при рассыхании древесины, а в условиях бетонных работ это не редкость.
Вдобавок, как уже упоминалось, меньший в сравнении с полнотелым брусом вес делает работу опалубщика менее тяжелой и травмоопасной.
Двутавровая арендованная балка вас выручит!
Смелость архитектурных решений ставит перед современными строителями непростые задачи, среди которых и обеспечение стройки необходимой оснасткой. Разумным решением вопроса нередко становится аренда двутавровых балок и другой строительной оснастки у специализированных компаний, обладающих достаточными ресурсами для удовлетворения свих клиентов. Таков наш «АрендаСтрой». Мы располагаем парком качественных двутавровых балок из дерева для опалубочных работ. Заключите с нами договор аренды - и целый ряд вопросов будет благополучно закрыт.
Ба́лка - это конструктивный элемент, представляющий собой горизонтальный или наклонный брус , работающий преимущественно на изгиб . На практике, как правило, горизонтально расположенная балка воспринимает вертикальную поперечную весовую нагрузку, но в отдельных случаях необходимо учитывать влияние и вероятных горизонтальных поперечных сил (например, ветровую нагрузку или при учёте возможного землетрясения ). Нагруженная балка, в свою очередь, воздействует на опоры, которыми могут являтьсяколонны , подвесы , стены или другие балки (перекладины). Затем нагрузка передаётся далее и в итоге, в большинстве случаев, воспринимается конструктивными элементами, работающими насжатие - опорами . Отдельно можно выделить случай ферменной конструкции , в которой стрежни покоятся на горизонтальной балке.Прочностные качества балки зависят от нескольких её характеристик:
площадь и форма её поперечного сечения;
длина балки;
материал балки;
способ её закрепления.
В современных сооружениях используются, как правило, стальные , железобетонные или деревянные балки. Одним из самых распространённых типов поперечного сечения стальной балки является двутавровое сечение. Двутавровые балки используют при возведении каркасов зданий и мостов. Также применяют тавровые балки , швеллеры , балки с полым профилем (в частности,трубы ), балки с угловым профилем сечения. Балка может быть:
26. Определения расчетных усилий в балках методом линии влияния. Суть метода.
По линиям влияния можно определить усилие в данном сечении от любой подвижной и постоянной нагрузок.
Неподвижная нагрузка
Усилие в данном сечении определяется по линиям влияния от постоянной нагрузки в соответствии с рис. 2.5 по формуле:
где J – усилие в данном сечении; F i – сосредоточенный груз; Y i – ордината линии влияния под грузом; q i – интенсивность распределённой нагрузки; – площадь ЛВ искомого усилия в пределах загружения; M i – сосредоточенный момент; – тангенс угла наклона ЛВ в точке приложения момента.
Рис. 2.5. Определение усилий по ЛВ от постоянной нагрузки
Правило знаков
За положительное направление внешней нагрузки принимается:
направление F и q сверху вниз;
направление М по ходу часовой стрелки;
Знаки ,, берутся с линий влияния со своим знаком.
Подвижная нагрузка
Если в данном сечении сооружения от подвижной системы грузов возникает наибольшее значение усилия J , то положение нагрузки является невыгодным. При невыгодном положении нагрузки один из грузов обязательно находится над вершиной линии влияния и называется критическим.
Определение усилий по линиям влияния в случае действия подвижной системы сосредоточенных грузов заключается в отыскании критического груза и производится в следующем порядке:
один из грузов устанавливается над одной из вершин линии влияния, при этом наибольший груз следует устанавливать над наибольшими ординатами линии влияния;
критический груз определяют методом попыток, проверяя, удовлетворяется ли критерий опасного положения нагрузки.
Несмотря на снижение затрат в строительной сфере, потребили всё же делают довольно приличную выручку фирмам, выпускающим стройматериалы. Сейчас многие закупают нужные материалы для самостоятельного строительства, это же касается и металлических балок, металл - один из самых прочных и доступных оснований для фундамента и каркаса здания.
Что такое балки и из чего изготавливаются
Балка - это важный элемент в конструкции, она ставится для повышения устойчивости и укрепления конструкции
. Металлические балки изготавливаются чаще всего из стали, их действие направлено на изгиб. Если сооружение слишком массивное, то балка изготавливается двутавровая, она похожа на две соединенные буквы т. При таком сечении нагрузка на материал распределяется равномерно и повышается сопротивляемость.
Балки бывают не только из металлических соединений, есть также деревянные, они используются в более простом строительстве, они не могут изготавливаться с разными видами сечения, поэтому представляют собой обычный брус с разной длиной и шириной.
Виды и свойства
Балки различают по размерам, им присвоены номера, по которым можно подобрать нужные характеристики индивидуально для строительства:
- Размер «10» - самый маленький по стандартам, используется как перекрытие, укрепляет подвижные элементы в постройках. Можно ставить как направляющую конструкцию для подъемников, при условии, что они небольшие.
- «12» - балка будет чуть больше, и соответственно, выдерживает большее давление. Чаще всего используется как основа рам, устанавливается в механизмы и машины.
- Номер «14» более массивный и помогает создавать более нагружённые перекрытия, подлежит для монтажа в железобетонные конструкции, такие часто ставят в промышленном строительстве.
- «16» балка отличается своей прочностью и может уже быть полноценной опорой, устанавливается не только для обеспечения устойчивости гран-балок, но и для передвижения цехового транспорта по рельсовым линиям.
- Балка «18» может быть использована именно в строительстве зданий, создавая надёжную опору. Если требуется сделать опору для больших механизмов или обеспечение устойчивости широких площадей.
- «20» номер уже входит в число больших балок, она может быть основой для колонны или рам для машиностроения.
- «25» - уже не так часто используется в возведении домов, зато будет надежной порой для любых подъёмных механизмов, даже больших кранов.
- «30» номер также используется в качестве основы для подъема, но в отличие от «25» изготавливается более широким и длинным, это обеспечивает более высокую сопротивляемость при сильных нагрузках.
Алюминиевые и стальные перекрытия, их плюсы и минусы.
В строительстве также часто используется алюминий , точнее его сплавы, он довольно устойчив к воздействию окружающей среды, но не умеет такой устойчивости при весовой нагрузке . В сравнении со стальными, они легче и тоньше, но чаще всего их приходится утолщать для дополнительной прочности. В возведении конструкций можно использовать оба материала, в зависимости от объемов строительства, так как промышленное производство представляет собой более объемные работы с сильными укреплениями, а вот небольшие постройки можно монтировать из алюминия, он экономичен и прост в использовании.
Есть одна важная особенность - металл при воздействии высоких температур плавится , буквально тает, создавая однородную массу, которая не подлежит восстановлению, при этом алюминий, когда нагревается, не превращается в растаявшую лужу, а наоборот, при уменьшении температур восстанавливается до обычного вида. Конечно, не на каждом производстве окружающая среда имеет температуру в 80 градусов, поэтому ухудшения при обычном нагреве не будет. Со стороны химических обозначений, более благородные соединения у железа, а алюминий не получил признания у химиков.
Есть такое понятие, как модуль упругости, оно отвечает за устойчивость материала к регенерации после сильного давления, то есть если действие балки направлено на изгиб, то она не должна прогибаться, поэтому чем больше давление, тем выше должен быть показатель модуля упругости. Алюминиевые сплавы имеют модуль упругости 70.000 МПа , что в три раза меньше такого же показателя у железа. Именно на основании этого строится план расположения балок, рассчитывается их несущая способность.
Формы, толщина и высота
Различие формы и размеров определяется в соответствии с номерами изготавливаемых балок, они могут быть как маленькими и узкими с цельной формой, так и массивными двутаврами, которые легко сознали опору для больших рабочих кранов. Индивидуальное изготовление позволяет заказывать основу для подвижных конструкций со специфическими показателями и формами. Самое главное, что высоту нужно всегда увеличивать в 1,5 раза, это пойдёт на усадку и прочие строительные работы.
Использование
Основное назначение металлических перекрытий - промышленное строительство , оно отличается от гражданских специальных требований. Чаще всего у застройщиков на эти здания уже есть готовый план, поэтому проблем с зарисовкой проекта не будет, но для такой отрасли должны быть все сертификации у материала, потому что сооружения будут использоваться для массовых скоплений людей или больших фабрик, которые проверяются на прочность со стороны государственных органов.
При этом сложные металлические конструкции по карману действительно крупным заказчикам, цена их довольно высока, а в гражданском строительстве чаще всего используют алюминий, он хоть не столь прочный, но зато тратиться на дополнительную антикоррозионную обработку не нужно, а стандартную нагрузку жилого дома материал выдержать сможет.
В современных строительных процессах очень часто используют железобетонные, стальные и деревянные балки. Давайте попробуем определить, что это за конструктивный элемент и в чем заключается его предназначение.
Что такое балка?
Современное строительство - это многообразие материалов и процессов по их обработке. Для укрепления конструкций очень часто используется балка - элемент, который представляет собой горизонтальный либо наклонный брус, чаще всего работающий на изгиб. Именно эта деталь позволяет уменьшать вес металлических конструкций и качественно их укрепить.
В современных строительных процессах балка, размещенная в горизонтальном положении, отвечает за поперечную нагрузку перекрытия. Но некоторые ситуации вынуждают учитывать возможные природные влияния, к примеру, землетрясения, мощные ураганы и прочие катаклизмы.
Вы уже знаете, что такое балка, но как же она воздействует на строительные опоры? Речь идет о подвесах, стенах, колоннах и различных брусках, на которых располагается укрепляющий конструктивный элемент. Балка давит на опоры, передавая им некую часть давления, а в результате последние начинают работать на сжатие.
Ни одно крупное промышленное здание производства и даже большого гаража не обходится без перекрытий, уменьшающих нагрузки на конструкцию и одновременно укрепляющих ее.
Виды балок
Абсолютно все строительные детали и механизмы различаются по типу, размеру и предназначению. «Что такое балка?» - это базовый вопрос. И от него мы перейдем к более сложным понятиям, рассматривая наиболее распространенные виды укрепляющих брусков, работающих на изгиб.
К примеру, имеют параллельные грани и делятся на широкие и колонные типы, каждый из которых имеет собственное предназначение.
Для формирования несущих опорных конструкций в строительстве используют широкополые балки, ведь колонные не способны выдержать настолько мощную нагрузку.
Деревянная балка
Ранее, отвечая на вопрос о том, что такое балка, мы уже говорили о разнообразии материалов, из которых производят этот конструктивный элемент. Деревянные детали чаще всего используются для формирования перекрытия в каркасных, бревенчатых, брусовых жилых и загородных домах. Только благодаря деревянным балкам можно равномерно распределить нагрузку по плоскости крыши и последнего этажа здания. Благодаря качественным характеристикам этого материала обеспечиваются прочность и устойчивость любого дома.
Кроме того, обработанный специальным раствором брус не подвергается влиянию плесени и огня, а это значит, что строительная конструкция будет надежно защищена от трещин и дальнейшего разрушения.
