Балки, их классификация в зависимости от статической схемы работы и типа сечения. Генеральные размеры балок.

Балками называют конструктивные элементы сплошного сечения, работающие на изгиб. Благодаря простоте и малой стоимости изготовления, удобной конструктивно форме, небольшой строительной высоте балки находят широкое применение в строительных конструкциях. Они применяются в различных покрытиях и междуэтажных перекрытиях гражданских, производственных зданий, на рабочих площадках, эстакадах, мостах и других сооружениях.

Особенно широко применяются сплошные балки для относительно небольших пролетов при больших нагрузках. При больших пролетах и малых нагрузках наиболее рационально применение сквозных балок (ферм), так как получаемая в этом случае экономия металла является более существенной, чем увеличение трудоемкости изготовления.

Балки классифицируются в зависимости от статической схемы работы:

· на разрезные (однопролетные) и неразрезные (многопролетные);

В практике строительства чаще всего применяют разрезные балки, наиболее удобные в монтаже. В неразрезных балках расход металла меньше, так как меньше расчетные изгибающие моменты и равномернее их распределение по длине. Поэтому их чаще всего используют при больших пролетах, где каждый процент экономии металла может составить значительную сумму.

· типа поперечного сечения: двутавровые, швеллерные из стальных прокатных, гнутых или алюминиевых прессованных профилей (рис.1, а–г);

· способа изготовления: прокатные, гнутые и прессованные (для небольших пролетов), составные (сварные, на болтах и клепаные) (рис. 1, д–ж).

Наиболее просты и дешевы прокатные балки, к применению которых всегда следует стремиться. Однако из-за ограниченности сортамента прокатных балок большие балки приходится применять составного сечения.

Наибольшее распространение получили сварные балки – они более экономичны по затрате металла и менее трудоемки при изготовлении. Клепаные балки применяют только для конструкций под тяжелые динамические или вибрационные нагрузки.

3. Задача. Подобрать сечение основной стальной колонны выполненной из двух прокатных швеллеров (коробчатой формы), нагрузка, действующая на колонну N=580кН, материал – сталь марки ВСт3пс6-1, расчетная длина колонны l_ef=6м, коэффициент условий работы γ_с=0,95.

Экзаменационный билет № 7

Балочные площадки, их типы. Стыки, сопряжение и опорные узлы балок. Ребра жесткости балок.

Балочной конструкцией (клеткой) называют систему несущих перекрытий балок для опирания настила покрытия или перекрытия. Балки, опирающиеся на колонны или стены, называются главными, они поддерживают систему поперечных балок, на которые, в свою очередь, могут опираться продольные балки, поддерживающие настил покрытия или перекрытия из железобетона или стали. Поперечные и продольные балки часто называют вспомогательными.

В зависимости от расчетной нагрузки и размеров в плане балочные клетки могут быть трех типов: упрощенные, нормальные и усложненные.

В упрощенной балочной клетке (рис. 2, а) нагрузка на перекрытие или площадку передается через настил на балки настила и с балок настила – на стены или другие несущие конструкции, ограничивающие площадку (имеются только главные балки).

В нормальной балочной клетке (рис.2, б) нагрузка с балок настила передайся на главные балки, которые в свою очередь, передают нагрузку на опоры (с поперечными вспомогательными балками).

В усложненной балочной клетке (рис.2, в) еще более многоступенчатая передача нагрузки: настил опирается на балки настила, балки настила – на вспомогательные балки и вспомогательные балки – на главные ( имеются все типы балок).

Балки настила обычно проектируют из прокатных балок пролетом 5–7 м.

Размер от нижнего пояса главной балки до верха настила называется строительной высотой балочной клетки.

Сопряжение балок в клетке может быть этажным, в одном уровне и пониженным (рис. 3). Наиболее просто этажное соединение, и его следует применять при достаточной строительной высоте (в некоторых случаях по технологическим условиям эта высота является ограниченной). Сопряжение в одном уровне и пониженное – сложнее, но дает возможность при необходимости получить меньшую строительную высоту.

Проектирование балочных клеток включает в себя сбор нагрузок, разработку различных вариантов решения задачи с выбором наиболее оптимальной схемы, а также расчет всех элементов конструкций, входящих в выбранный оптимальный вариант. Все расчеты должны подробно иллюстрироваться схемами и эскизами.

Металлические фермы, их классификация и генеральные размеры. Типы сечений элементов ферм.

В металлических конструкциях широко применяются работающие на центральное сжатие колонны или стержни, входящие в состав конструктивных комплексов.

Центрально-сжатые стержни (колонны) (рис.8.1,а) применяются для поддержания междуэтажных перекрытий и покрытий зданий, на рабочих площадках, путепроводах, эстакадах и т.п.

Центрально-сжатые стержни также работают в составе конструктивных элементов и комплексов тяжелых решетчатых ферм и рам (рис. 8.1,б).

Колонны передают нагрузку от вышележащей конструкции на фундаменты и состоят из трех частей, определяемых их назначением:

оголовка, на который опирается вышележащая конструкция, нагружающая колонну;

стержня – основного конструктивного элемента, передающего нагрузку от оголовка к базе;

базы, передающей нагрузку от стержня на фундамент (рис. 8.1,а).

Расчет и конструирование основного элемента центрально-сжатых колонн и стержней производятся одинаково.

Колонны и сжатые стержни проектируют почти исключительно стальными. Применять алюминиевые сплавы в сжатых стержнях, как правило, нерационально из-за плохой работы сплавов на продольный изгиб вследствие низкого модуля упругости.

Хорошо работают на центральное сжатие и экономны по затрате металла трубобетонные колонны, стержень которых состоит из стальной трубы, заполненной бетоном. Однако большого распространения эти колонны не получили из-за сложности плотности заполнения труб бетоном.

По статической схеме и характеру нагружения колонны могут быть одноярусными и многоярусными. Колонны и сжатые стержни бывают сплошными или сквозными.

3. Задача. Подобрать сечение центрально-растянутого раскоса металлической фермы из двух равнополочных прокатных уголков, расчетное растягивающее усилие N=380кН, материал –сталь марки ВСт3сп5-2, расчетная длина раскоса l_ef=3м, коэффициент условий работы γ_с=0,95.

Экзаменационный билет № 8

Металлические колонны, область их применения. Виды колонн в зависимости от схемы приложения нагрузки. Основные части колонны, их назначение. И 2 вместе