Балка (техника)
Балка – конструктивный элемент, который представляет собой горизонтальный или наклонный брус, как правило, работающий на изгиб.
Обычно на практике, горизонтально расположенная балка воспринимает вертикальную поперечную весовую нагрузку, но в отдельных случаях необходимо учитывать фактор влияния и вероятных горизонтальных поперечных сил (например, ветровую нагрузку или при учёте возможного землетрясения). Нагруженная балка, воздействует на опоры, которыми могут быть: колонны, подвесы, стены или другие балки. Затем нагрузка передаётся далее и в итоге, в большинстве случаев, воспринимается конструктивными элементами, работающими на сжатие — 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.
Классификация балок по изготовлению
- Прокатная;
- Сварная.
Прокатная балка (металлическая балка – прокатное изделие) используется для перекрытий небольших площадей конструкций с малой несущей способностью. Это объясняется перечнем употребляемых прокатных профилей. Она незаменима в балочных клетках, для перекрытия небольших пространств гаражей, подвалов, складов. Ее используют также в качестве опорных брусьев, которые поддерживает кровлю, в конструкциях эстакад. В отличие от составных прокатные балки более металлоемки, так как увеличивается толщина их стенок. Существенными плюсами таких прокатных изделий является то, что на их производство затрачивается сравнительно меньше сил и они надежны в использовании. К тому же их стенки не нужно дополнительно укреплять ребрами жесткости. Исключение составляют опорные участки и участки приложения существенных сконцентрированных сил. То, что в местах соединения полки со стенкой нет сварных швов, позволяет снизить сосредоточение напряжений и степень их начальных дефектов.
Как правило, профилем прокатной балки является прокатный двутавр, который определяется государственным стандартом № 8239-72. Номенклатура выпускаемых профилей в стране позволяет одним двутавром принимать изгибающий момент до 1000 кH м. В качестве другого ее профиля выступает швеллер (государственный стандарт 8420-72). И хотя он неравномерен, скручивается при изгибе, но имеет относительно широкую полку, чем двутавр, лучше действует на косой изгиб. Потому он применяется в качестве основного профиля для прокатных опорных балок, поддерживающих скатные кровли.
Сварные балки используются, когда необходимо соорудить конструкцию, несущая способность и жесткость которой существенно превышают возможности других технологий. Те металлоконструкции, в составе которых находится сварная балка, дают значимую экономическую выгоду во время возведения различного типа и направленности зданий и сооружений. А применение сварных балок в металлоконструкциях каркасных зданий и сооружений, позволяет значительно облегчить элементы этих самых конструкций, ведь они имеют завышенный коэффициент запаса прочности. Помимо этого, если применять сварные балки, то это позволит создать экономичные формы опор, а это в конечном результате приведет к уменьшению всей массы металлоконструкции.
