Металеві конструкції

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА БАЛОК І БАЛКОВИХ КЛІТОК

Балками називають елементи, довжина яких значно перевищує розміри перерізу, що працю­ють на поперечний згин та мають суцільний пе­реріз. Це одні з найпоширеніших конструкцій, які використовують як несучі елементи в пере­криттях і покрівлях будівель та споруд, робочих майданчиків, естакад, галерей, у мостах тощо. Балки застосовують як при малих (наприклад, прогони легких покрівель), так і значних наван­таженнях (балки мостів, підкранові балки тощо).

Найраціональнішими є балки довжиною до 20 м, хоча при інтенсивних навантаженнях ділян­ка раціональних прольотів збільшується. Так, з успіхом експлуатуються балкові мости з прольо­тами до кількох сотень метрів.

За статичною схемою балки поділяють на од - нопролітні розрізні, консольні та н е - розрізні б а г а т о п р о л і т н і (рис. 5.1). За вит­ратою металу ефективнішими є нерозрізні та кон­сольні балки. Але трудомісткість їх виготовлення та монтажу вища, ніж однопролітних.

Найчастіше проектують металеві балки дво­таврового перерізу (рис. 5.2). Такий переріз еко­номічний щодо витрати металу і зручний у кон­струюванні. Застосування двостінних балок ви­правдано лише при наявності значних крутних моментів. Легкі балки часто виготовляють зі шве­лерів (наприклад, прогони). Економічними є й балки з перфорованою стінкою, які виготовляють шляхом розрізування прокатних двотаврів по ла­маній лінії з подальшим зварюванням виступних частин.

Залежно від прольоту і навантаження балки виготовляють: з прокатних, пресованих та гнутих профілів (рис. 5.2, а, б, в) і складеного перерізу (рис. 5.2, г, б).

Проектуючи конструкції, необхідно пам'ятати, що балки складеного перерізу дорожчі й тру - домісткіші. їх використання обгрунтоване лише тоді, коли прокатні чи гнуті профілі не задоволь­няють вимоги міцності, жорсткості, стійкості тощо.

Серед балок складених перерізів більш еко­номічними є балки, в яких елементи перерізу з'єднані зварюванням. Трудомісткість виготовлен­ня клепаних балок вища приблизно на 20 %, а

JL

Я

Рис. 5.2. Приклади найпоширеніших перерізів балок: а — прокатних; б — гнутих; в — пресованих; г — з перфорованою стінкою; д — складеного перерізу; І — лінія розрізу; 2 — стиковий шов; З — точкове зварювання; 4 — болти або заклепки.

Металомісткість — на 15 %. Застосування кле­паних балок доцільне при значних змінних та ди­намічних навантаженнях, оскільки вони краще витримують дію таких навантажень.

З метою економії рекомендується використо­вувати у найбільш напружених ділянках поясів сталі підвищеної міцності, виконуючи всі інші

Частини з менш міцної вуглецевої сталі (так звані бісталеві балки). Знаходять застосування і попе­редньо напружені металеві балки, які внаслідок внутрішнього перерозподілу зусиль і використан­ня високоміцних сталей мають зменшену мета­ломісткість і вищу жорсткість.

Балки використовують як у вигляді окремих несучих конструкцій (наприклад, підкранові шля­хи), так і у вигляді системи перехресних балок (так званих балкових кліток). Поверх балкових кліток влаштовують настил.

Розглянемо найбільш поширені типи балкових кліток. Спрощений (рис. 5.3, а) — складається з балок лише одного напрямку, які найчастіше спи­раються на несучі стіни. Тут корисне наванта­ження сприймається настилом, передається на балки і далі на стіни.

Нормальний тип (рис. 5.3, б) містить дві сис­теми балок: головні балки та балки настилу, що спираються на головні. Корисне навантаження на­стилом передається на балки настилу, які, в свою чергу, передають його на головні, а ті — на опори.

Ускладнений тип (рис. 5.3, е) крім головних балок і балок настилу містить ще й допоміжні. Ланцюжок передачі навантаження такий: на­стил — балки настилу — допоміжні балки — го­ловні балки — конструкції опор (наприклад, ко­лони).

Найпоширенішим і найдешевшим є спрощений тип балкової клітки. Його застосування доцільне при малих прольотах, коли балки можуть бути виконані з прокатних, гнутих чи пресованих про­філів. Крок балок зумовлений конструктивним рішенням настилу.

Широко використовують і нормальний тип балкових кліток. Головні балки, як правило, ма­ють складені перерізи, а балки настилу виготов­ляють з прокатних, гнутих чи пресованих про­філів. Крок головних балок — З...С м, а балок настилу залежить від матеріалу настилу — 0,С...1,6 м при металевому і 2,0...3,5 м — при за­лізобетонному.

Ускладнений тип застосовують порівняно рід­ко, лише при розрідженій сітці колон і значних навантаженнях. Це найбільш конструктивно складний і трудомісткий тип балкової клітки.

Можливі два типи з'єднань балок у системі балкової клітки:

Спирання зверху (поверхове розміщення ба­лок) — другорядні балки встановлюють на верх­ній пояс головних. З'єднання найбільш зручне як під час виготовлення конструкцій, так і їх мон­тажу, але потребує великої конструктивної ви­соти перекриття (рис. 5.4, а);

Приєднання збоку — другорядні балки приєд­нують до основних збоку через ребра жорсткості чи опорні столики (рис. 5.4, б, в, г). Застосовується при обмеженій висоті перекриття.

2