Типы балок. Компоновка балочных конструкций.

Балки являются самыми распространенными элементами в МК и применяются широко в междуэтажных перекрытиях и покрытиях, в балочных сетках, мостах, в подкрановых конструкциях и др. Это определяется простотой конструкции и надежностью в работе. Рациональная область применения балок до 15-20 м.

По статической нагрузке балки бывают: однопролетные, многопролетные, консольные.

Неразрезные балки экономичнее по расходу металла, но трудоемки в изготовлении, монтаже и очень чувствительны к осадкам опор и перепаду температур. Основной тип сечения балок – двутавровая симметричная. При небольших пролетах и нагрузках применяют прокатные балки. При больших изгибающих моментах применяют балки сварные, сварные коробчатые.

Компоновка балочных конструкций.

Конструкция, состоящая из системы несущих балок называется балочной клеткой. Балочные клетки бывают 3-х типов: упрощенная, нормальная, усложненная. Упрощенный тип БК применяется редко при небольших пролетах. Размеры БК в плане обычно задаются технологами и архитекторами. Шаг балок настила зависит от типа настила:

- при плоском стальном настиле 0,6 – 1,6 м

- при ж/б 1,5 – 3,5

Бывает 3 вида сопряжения балок м/у собой:

- поэтажное сопряжение: самый простой и надежный способ, но большая строительная высота

- пониженное сопряжение: применяется только в усложненном типе БК

- сопряжение в одном уровне

Выбор рационального типа БК производится на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом всех факторов.

Подбор сечений балок настила и вспомогательных балок.

Нормальный тип балочной клетки

Вначале, исходя из типа настила и полезной нормативной нагрузки на настил, устанавливается шаг балок настила а. Затем определяют погонные нагрузки на балку настила.

Нормативная погонная нагрузка:

.

Расчетная погонная нагрузка на б.н.:

Р_n – полезная нормативная нагрузка в [кН/м²];

g^н – собственный вес одного м² настила [кН/м²];

 где

ρ – плотность материала настила в [кН/м³];

t^н - толщина настила в [м];

ρ=2500 [кг/м³]=25 [кН/м³] – ЖБ;

сталь – 7850 [кг/м³].

а – шаг б.н., α – к-т учитывающий собственный вес б.н.

α=1,01-1,02

По расчетной погонной нагрузке определяют изгиб. м-т и макс попер силу

, l – пролет б.н. (=В)

Б.н. и втор. Балки рассчитывают с допущением упруго-пластической работы мат-ла, поэтому треб. м-т сопротивления б.н.:

с₁ – предварительно задаемся 1,1

Затем по сортаменту подбирают необходимое сечение двутавра

Уточняют с₁ по табл.

Затем подобранное сечение Б.Н. проверяют на прочность по нормальным напряжениям

Перенапряжение не допускается, а недонапряжение не должно превышать 10%.

Затем проверяют прочность балки на опоре по касательным напряжениям

S_x – статический момент сечения;

I_х – момент инерции сечения;

t_w – толщина стенки двутавра;

R_s = 0,58R_y.

Затем проверяют жесткость балки настила по нормативным нагрузкам

- предельный относительный прогиб Б.Н.

Если проверка пр-ти по норм напр-ям получилась, а пров-ка ж-ти не получилась, то рекомендуется увеличить шаг а, заново определить нагр-ку и сечение.

Если изменить шаг б.н. не представляется возможным, то допускается подобрать сечение из условия жесткости балки и допустить, что балка будет работать с недонапряжением 15%.