Библиотека.

Общие сведения о балках и балочных клетках

В сопротивлении материалов под балкой принято понимать элемент конструкции (брус), работающий на поперечный изгиб. В реальных сооружениях балки могут испытывать также косой изгиб и кручение. Благодаря простой конструктивной форме, малой строительной высоте и небольшой стоимости изготовления стальные балки применяют в междуэтажных перекрытиях зданий, на рабочих площадках промышленных цехов, в подкрановых конструкциях и т. д. Наиболее рациональны балки пролетом, до 15—20 м. В ряде случаев (например, у подкрановых балок) пролет может быть больше.

Изготовлять алюминиевые балки для строительных конструкций экономически нецелесообразно вследствие высокой стоимости алюминиевых сплавов. К тому же более низкий по сравнению со сталью модуль упругости осложняет их использование в тех случаях, когда должна быть обеспечена значительная жесткость, а невысокое значение предела выносливости ограничивает использование в условиях многократно повторяющихся нагрузок. Поэтому применять алюминиевые несущие конструкции вообще и балки в частности следует только в особых случаях (например, при наличии агрессивной среды или при строительстве в сейсмическом районе), и их проектирование в настоящем пособии не рассматривается.

Конструкция, представляющая собой совокупность несущих балок, называется балочной клеткой. Существует три типа балочной клетки: упрощенная, нормальная и усложненная.

В упрощенной балочной клетке нагрузка передается через настил на балки, уложенные с шагом /о в одном направлении (обычно параллельном короткой стороне перекрытия), и далее на стены или другие несущие конструкции.

В нормальной балочной клетке балки настила передают нагрузку на главные балки, расположенные параллельно длинной стороне ячейки перекрытия и опирающиеся на колонны, стены и другие несущие конструкции.

В усложненную балочную клетку по сравнению с нормальной дополнительно вводят вспомогательные балки, передающие нагрузку с балок настила на главные балки.

Выбор типа балочной клетки тесно связан с вопросом сопряжения балок по высоте, которое может быть этажным, в одном уровне и пониженным. С точки зрения монтажа наиболее удобно этажное сопряжение, когда балки одного направления укладывают поверх балок перпендикулярного направления и фиксируют нерасчетными болтами. Однако такое соединение невыгодно из-за большой строительной высоты перекрытия, что приводит к увеличению объема здания.

При сопряжении в одном уровне наружные поверхности верхних поясов балок настила и главных балок находятся в одной горизонтальной плоскости. Этот способ по сравнению с предшествующим позволяет увеличить высоту главной балки в пределах заданной строительной высоты перекрытия и уменьшить толщину настила благодаря опиранию по четырем сторонам (если отношение большей стороны к меньшей не превышает 2). Существенным недостатком является конструктивное усложнение взаимного примыкания балок.

При пониженном сопряжении вспомогательные балки примыкают к главной ниже ее верхнего пояса, а балки настила располагаются этажно по отношению к вспомогательным. Этот способ также позволяет иметь более высокую главную балку, но настил оказывается опертым лишь по двум сторонам. Пониженное сопряжение применяют только в усложненных балочных клетках.

Основные размеры балочной клетки в плане и по высоте — длину и ширину перекрытия, размеры ячейки, отметку верха настила и низа перекрытия — задают исходя из функционального процесса, протекающего в помещении.

Шаг балок настила зависит от несущей способности настила и колеблется в пределах 0,6—1,6 м при стальном и 2—3,5 м при железобетонном настиле. Шаг вспомогательных балок: 2—5 м. Ему должен быть кратен пролет главной балки.

Выбор рационального типа балочной клетки зависит от многих факторов, поэтому его осуществляют на основании сравнения нескольких возможных вариантов конструктивного решения. При этом для снижения трудоемкости стремятся к минимальному количеству балок, а балки настила и вспомогательные проектируют прокатными.

Вернуться к списку статей