Какие балки бывают: секреты выбора и способ применения

alexxlab | 22.02.2023 | 0 | Разное

виды, сечения, материал и маркировка

При строительстве промышленных и жилых сооружений немаловажную роль играет такая конструкция, как балка. Этот элемент является несущим на себе основные нагрузки здания в вертикальном направлении. Поэтому очень важным моментом в процессе возведения постройки является расчет и выбор этой строительной детали. От ее надежности, стойкости будет зависеть срок эксплуатации комплекса.

По способу крепления, строительная балка выступает в качестве горизонтального или наклонного бруса, чаще работающего на изгиб. Дополнительная важная функция горизонтальной балки — распределение рассредоточенной нагрузки при действии вертикально направленного момента силы. Именно эта направленность позволяет изделию значительно снизить давление на вертикальные конструкции (колонны, стойки) и прочно их укрепить.

Какие бывают виды балок?

Строительные балки, как и практически все материалы, используемые на стройках, классифицируются по различным видам, ориентированным на определённые работы.

Деревянные

В спектр балочных древесных изделий применяемых, соответственно, в деревянных постройках, попадают лаги, ригели, прогоны, перекладины, и другие элементы, составляющие каркас брускового или бревенчатого жилого загородного дома. При разделении этажей используют балки перекрытий. Для устройства крыши выстраивают балочный каркас, где применяют стропила. Главная функция деревянных балок, равномерное распределение нагрузки по плоскости верхнего покрытия (крыши). Качественные характеристики материала залог прочности и устойчивости сооружения.

Обязательно нужно помнить, что для поддержания прочности, деревянные изделия, в том числе и деревянная балка, должны быть обработаны специальными составами для защиты от горения и плесени.

Железобетонные

В строительстве, монтаж железобетона, например, на промышленных предприятиях, учитывает включение соответствующих изделий в устройство подкрановых балок, бетонных ригелей, устанавливаемых на колонны, под плиты перекрытия.

Железобетонные балки являются строительным элементом линейного типа. Выполненные из качественного бетона с расположенной внутри стальной арматурой для усиления, предназначены перераспределять нагрузку и повысить устойчивость основного конструктива.

Металлические

Металлоконструкции в строительстве включают горизонтальные и наклонные стальные балки, как важную часть жёсткого каркаса. Чаще это двутавровые балки с параллельными гранями. Основные их типы — широкие и колонные. Последние не предназначены для выдерживания повышенной нагрузки, поэтому при монтаже опорных частей, воспринимающих влияние основных действующих сил, используют широкополые балки. Применяются при устройстве подвесных путей, шахтных стволов и так далее.

Опоры

Сама балка ложится на опоры. В зависимости от конструктивных особенностей детали бывают:

• разрезными: две опоры поддерживают строительный элемент между этажами, в кровле крыши или мостовыми пролетами;
• неразрезными: несколько опор держат балку, прогиб в одном месте влияет на всю балочную нагрузку.

В зависимости от количества опорных связей данные элементы можно классифицировать на виды:

• статически определимые: когда количество реакций связей равно числу независимых уравнений равновесия статики;
• статически неопределимые: когда количество связей больше возможных уравнений статического равновесия.

Поперечное сечение как форма классифицирования

Стальные балки можно классифицировать по торцевому сечению. Подобная классификация в строительстве позволяет распределить соответствующие элементы в сортаменте металла и, таким образом, провести подбор изделий.

Например:

• Прямоугольное сечение. Соответствует применению в пролетах с небольшой длиной.
• Сечение типа «L». Предназначено главным образом при возведении фасадов сооружений.
• Сечение типа «Т». Принадлежит стандартным и двускатным тавровым балкам. Оптимально соответствуют проведению монтажа пролетов средней протяжённости.
• Двутавровое сечение. Балки наделены повышенной устойчивостью и используются для пролётов большой длины. В свою очередь, двутавр может иметь параллельные грани полок. Параметры их разнятся в соответствии со стандартами и установленными ГОСТами.
• Сечение типа «V». Такая строительная балка играет роль дополнительного изделия для усиления несущей конструкции.
• Сечение типа «VT». Соответствует прогонам.

Выбор одного из этих видов зависит от назначения сооружения, сейсмоустойчивости региона, стоимости строительства.

Так, полые опоры обычно находят свое применение в легких постройках гаража, небольшого магазина, маленького навеса.

Цельные брусы вполне подойдут для перекрытий на чердаке простого деревянного домика. Различные «тавровые варианты» предназначены для более серьезных нагрузок в многоэтажных домах, производственных постройках. Двутавровые формы на крупных стройках самые популярные, так как они отлично справляются с нагрузкой на изгиб в кровельных конструкциях. Для придания им наибольшей прочности производят такие балки с толстой стенкой, с внутренними гранями под уклоном или параллельно.

А вот трапецеидальные горизонтальные опоры являются самыми крепкими и дорогостоящими.

Из какого материала и как изготавливаются балки?

Для строительных работ используются перекрытия, которые различаются по материалу и виду изготовления:

• Деревянные. Делятся на цельнобрусовые и комбинированные (склеенные из ДВП, фанеры и дерева).
• Металлические. Бывают трех классификаций: выполнены способом горячего литья уже готовой формы, сваркой отдельных частей и особые кровли из легких металлов для спортивных, концертных и выставочных сооружений.
• Железобетонные. Производятся либо в промышленных условиях с непременной вставкой арматуры, либо способом литья сразу на строительной платформе.

Нюансы при расчете балки на прочность

Расчёт прочности балки на изгиб означает определение данных по массе пригодной для балочной конструкции. При этом не допускается проявление каких-либо разрушающих деформаций, таких, как трещины.

Главные факторы, которые учитываются при расчёте на изгиб уже в более подробной форме рассмотрены выше. Выделяя основные моменты, получают следующие характеризующие данные:

• Длина балки. Изменение её в меньшую сторону повышает устойчивость, и способность выдерживать повышенные нагрузки.
• Материал изготовления. Самым крепким считается сталь. Далее, следует железобетон и замыкает цепочку древесина.
• Поперечное сечение. Расчёт площади сечения даёт понимание того какая строительная балка пригодна для проведения тех или иных работ.
• Способ крепления в несущих конструкциях. Этот пункт тесно связан с предыдущим. Наиболее прочное закрепление проводится при монтаже двутавровых балок.

Важные рекомендации, которые стоит учитывать, выбирая балки

Повторно можно заявить, что балка в строительстве, это один из главных элементов сооружения. Основной фактор при отборе балок для несущих элементов – значение максимальной нагрузки при влиянии вертикально направленных поперечных сил.

В районах, где присутствуют нестабильные климатические условия и высокая степень движения грунта, представляющая сейсмологическую опасность, расчет работы поперечных горизонтальных сил обязателен.

Для облегчения подбора данных, чтобы впоследствии сделать заявку, балки распределены по буквенным маркировкам: Б, Ш, К. Соответственно:

• Б – стандартные.
• Ш – широкополочные.
• К – колонные двутавровые балки.

Следовать рекомендациям необходимо для гарантии конструкциям долговечности и надёжности при возведении зданий.

что это, их назначение, описания категорий

Опубликовано ср, 11/08/2017 – 17:31 пользователем Администратор

Строительство любой, даже самой небольшой постройки, невозможно без применения ряда элементов, которые при возведении зданий уже давно относят к так называемым базовым составляющим.

Одним из так называемых базовых элементов можно назвать обычную балку из металла. Она является металлическим изделием с Н-образным сечением, активно применяющимся, в различного рода строительных сферах для создания мостовых сооружений, путей подвесного типа, опор, перекрытий, а также металлоконструкций различного типа.

Если говорить о функции этого элемента, то основной его задачей является выполнение функции опоры для всей конструкции. В жизни мы можем встретить его в качестве перекрытия и кровли. А если, например, использовать так называемую 2-тавровую балку, то можно довольно быстро сделать простой, но крайне эффективный реечный кран, который позволит осуществлять перемещение крупногабаритных грузов. Для таких же целей используют реечный профиль, как направляющие или рейки. Кроме того, его конфигурация дает возможность использовать его для прокладки железнодорожных соединений.

Какими они бывают

На сегодняшний день существует несколько категорий балок, которые изготовляются крупными предприятиями:

• балка двутавровая, сделанная по ГОСТу;
• сварная;
• из стали;
• тавровая;
• из металла;
• сварная двутавровая.

Они также могут отличаться по целому ряду характеристик: по толщине полок и стенки, по расположению граней, по методологии производства, и тому подобное. Если говорить об основных характеристиках, то балки бывают:

• горячекатаными из стали;
• двутавровыми из стали;
• двутавровыми, выполненными из низколегированной, и углеродистой стали.

Говоря о последних двух категориях, в зависимости от местонахождения полочных граней их делят на следующие группы:

• с гранями параллельного типа. Сюда входят балки нормальные, широкополочные и колонные;
• с гранями под уклоном. Они бывают обычными и специальными;
• специальные из стали;
• из стали горячекатаные;
• из углеродистой низколегированной стали с большой плотностью.

Следует сказать, что все балки 2-тавровой категории разделяются по методу производства на 2 категории. Первая – горячекатаные балки, создается, когда нагретые металлозаготовки пропускают через валки прокатного стана. Второй тип изделий выпускается по сварной технологии, когда металлический лист разрезается на части, после чего делается так называемая прихватка, а потом уже выполняется сварка.

Кроме того, балки из стали с гранями параллельного типа подразделяются на три группы:

• нормальные;
• с полками широкого типа;
• колонной категории.

Балки, где есть наклон граней делятся на:

• обычные с уклоном на 5-11%;
• специальные.

Последние, в свою очередь, могут относиться к категории:

• М. Это изделия из стали, предназначенные чтобы создавать пути подвесного типа. Уклон внутренних граней тут будет не менее 5 процентов;
• С. Металлические изделия, которые применяются для укрепления стволов в шахтах. В таком случае уклон будет не менее 11 процентов.

Где еще можно использовать такие приспособления

Продолжая тему назначения стальных балок, скажем, что они используются не только как цельные элементы в возведении промышленных, общественных и других типов сооружений. Также, они часто выступают конструкционными частями кровли, могут выступать частями перекрытий между этажей, а также быть основой для эстакад кранового типа. Для создания колонн и перекрытий часто используются и двутавровые варианты. Они используются и в фермах перекрытий из стали. Повсеместное применение именно такого типа балок объясняется тем, сделать их довольно просто, а в работе они относятся к категории очень надежных.

Также популярными считаются изделия, которые делаются из стали низколегированного типа. Химсостав при их создании должен обязательно соответствовать нормам ГОСТ. Отдельно следует сказать о том, что номер балки из металла означает ее условный размер в сантиметрах. Наименьшей цифрой является десять, а наибольшей – сто. Создание балок с иными характеристиками возможно лишь по спецзаказу. Размером же рассматриваемого изделия из стали считается величина между внешними гранями ее полок.

Обычно балка в горизонтальном положении, воспринимает поперечную вертикальную нагрузку, исходящую от веса. Но довольно часто следует учесть влияние целого ряда гипотетических горизонтальных сил поперечного типа. В качестве примера можно назвать, ветровую нагрузку при учете возможного землетрясения.

Такое изделие под нагрузкой, также оказывает воздействие на опоры, которыми могут быть колонны, стены, подвесы либо же те же самые балки. После этого нагрузка переходит дальше и в ряде случаев, она воспринимается различными конструкционными элементами, работающими на сжатие – опорами. Можно также сказать отдельно о случае ферменной конструкции, где стержни опираются на балку, находящуюся в горизонтальном положении.

Также, следует сказать, что прочностные характеристики изделия зависят от следующих физических параметров:

• материала, из которого она изготовлена;
• длины;
• площади, а также формы поперечного сечения;
• способа, которым она закреплена с другими элементами.

Где можно приобрести качественные стальные балки

Если говорить о том, где можно купить качественные стальные балки в Ростове, то это можно сделать в “Сталепромышленной компании”. Здесь продаются только качественные балки, выполненные из прочных металлов с высокими характеристиками, которые прошли проверку на прочность и на наличие брака. Здесь также можно изготовить ряд балок под заказ, если вам нужны какие-то нестандартные решения в этом вопросе. Кроме того, цена балок в “Сталепромышленной компании” является довольно доступной, что объясняется отсутствием посредников при продаже балок клиенту.

Вернуть к разделу «Строительные материалы»

Что такое балки и колонны в конструкциях?

Балки и колонны — это два важных типа конструктивных элементов, которые играют ключевую роль в создании безопасного пути передачи нагрузки и передачи веса и сил конструкции на фундамент и в землю. Балки и колонны могут быть построены с использованием одних и тех же форм и материалов, но каждая из них выполняет разные функции и спроектирована по-разному.

 

Балки обычно представляют собой горизонтальные конструктивные элементы, воспринимающие нагрузки, перпендикулярные их продольному направлению. Подумайте о балансирующем бревне в гимнастике. Это прямоугольный объект длиной 15 футов, поддерживаемый с обоих концов. Когда человек идет по балке около середины пролета, его вес представляет собой вертикальную направленную вниз силу, действующую перпендикулярно продольному направлению балки.

Балки используются для поддержки веса полов, потолков и крыш здания и для передачи нагрузки на вертикальный несущий элемент конструкции. Иногда более крупные и тяжелые балки, называемые передающими балками, используются для поддержки совокупного веса штабелированных стен или других балок и передачи нагрузки на опоры.

 

 

Проектирование или определение размеров балок требует понимания основных принципов физики и инженерной статики. Инженер-строитель обучен и полностью оснащен для проверки нагрузок, действующих на балку, расчета сил и напряжений на ней и выбора материала, размера и формы соответственно. Частью инженерно-консультационных работ, которые я предоставляю своим клиентам, является структурное проектирование балок в новых зданиях и восстановление или усиление существующих балок в конструкции.

 

В случае нового здания существует больше гибкости в выборе размера и типа материалов для балок, которые лучше всего подходят для конструкции. Наиболее распространенные типы материалов, которые я рекомендую своим клиентам, — это балки из стальных профилей, железобетона, кирпичной кладки и деревянные балки. Все материалы имеют свои плюсы и минусы, но обычно выбираются исходя из их стоимости, размера и огнестойкости.

При разработке конструкции новой балки или реставрации существующей я учитываю несколько факторов. К этим факторам относятся величина нагрузки, действующей на балку, длина или пролет балки, доступная высота в свету под балкой или любые ограничения по геометрии, пределы прогиба балки, прочность материала, а также класс огнестойкости и сопротивление. . Аналогичные коэффициенты используются при проектировании колонн.

Колонны представляют собой вертикальные конструктивные элементы, в которых нагрузка передается параллельно продольной оси в виде сжатия, а иногда и растяжения. Например, представьте себе прямоугольный стол с четырьмя ножками по углам. Вес стола и всех предметов на столе передается на пол через ножки, действующие на сжатие. В этом случае ножки можно рассматривать как столбцы.

 

Колонны используются для поддержки балок пола/крыши и колонн верхнего этажа. Колонны нижнего этажа высотного здания должны нести совокупный вес всех этажей выше. Поэтому расположение колонн в идеале должно быть одинаковым на всех этажах. Это не всегда возможно, особенно при сложном архитектурном проекте, где каждый этаж имеет разную планировку. В таких случаях я часто рекомендую клиентам привлечь команду структурных дизайнеров на раннем этапе проекта, чтобы вместе с архитекторами провести мозговой штурм по наиболее идеальной компоновке колонн.

 

При проектировании колонны в новом здании я учитываю несколько факторов. Я начинаю с расчета веса полов/крыши, поддерживаемых колонной, затем выбираю материал и размер по мере необходимости. Высота столбца играет важную роль в общем размере столбца. Колонна, которая поддерживает 1000 фунтов и имеет высоту 10 футов, возможно, должна быть в два раза больше, чем колонна, поддерживающая 1000 фунтов и имеющая высоту 20 футов. Все зависит от геометрии колонн и свойств материала.

Надеюсь, это дало вам хорошее представление о том, что такое балки и колонны в структуре и здании, и почему они являются очень важными структурными элементами, которые нельзя упускать из виду. В следующий раз, когда вы войдете в здание или проедете по мосту, попробуйте осмотреться и выяснить, какие элементы, которые вы видите, используются в качестве балок, а какие — в качестве колонн. Если вы застряли или у вас есть какие-либо вопросы относительно структуры, на которую вы смотрите, не стесняйтесь оставлять комментарии ниже, и мы будем рады помочь вам!

Если вам нужна дополнительная информация об основах проектирования конструкций, не стесняйтесь взять наше Полное руководство здесь!

• Автор
• Последние сообщения

Ной Москович

Ной — профессиональный инженер, работающий в Crosier Kilgour & Partners Ltd, консалтинговой фирме по проектированию конструкций в Виннипеге, Манитоба, Канада, и имеет более 8 лет опыта работы в области проектирования. профессия проектировщика конструкций и руководителя проектов. За время своего пребывания в инженерной сфере он работал над многими уникальными проектами, включая оценку состояния существующих сооружений, реконструкцию существующих зданий, пристройки к существующим зданиям и проектирование новых сооружений, которые он получает привилегией наблюдать за тем, как они строятся с нуля. в городе, в котором он вырос.

Последние сообщения Ноя Московича (посмотреть все)

Теги

балки, колонны

Вам также может понравиться

Что такое балка? это 5 различных типов, размеров и назначений

Инженер Мойд | 9 марта 2019 г. | сообщения | 2 комментария

Содержание

• 1 Что такое Beam?
  • 1.1 Типоразмер балки,
  • 1.2 Назначение хомутов в балке.
• 2 Классификация балок:
  • 2. 1 По условиям крепления:
  • 2.2 Виды нагрузок на балки
  • 2.3 Армирование в железобетонной балке

1 9 Что такое балка?

Балка – это  горизонтальный конструктивный элемент  в здании, способный выдерживать боковые нагрузки, действующие на ось балки. Конструктивный элемент, который сопротивляется боковым или поперечным силам, приложенным к оси (балки), называется балкой 9.0067 .

Нагрузки действуют поперек продольной оси, что создает поперечные силы  и изгибающий момент . Боковая нагрузка, действующая на балки, является основной причиной изгиба балки. Они отвечают за передачу нагрузки от плиты к колонне. Схема распределения нагрузки:

Плита |> Балка |> Колонна |> Фундамент

Эта балка соединена с колонной, и это соединение называется прямая опора , в то время как балка соединяется с балкой, которая называется косвенной опорой .

Назначение балок

Это конструктивный элемент, способный выдерживать нагрузку, прежде всего, за счет сопротивления ее изгибающим усилиям. Они изготавливаются из стали или железобетона (ЖБК) или из стали. Мы используем его в конструкции

• Сопротивление нагрузкам
• Противодействие изгибающему моменту и поперечным силам .
• Соедините раму.
• Обеспечивают равномерное распределение нагрузки.

В балке использовалась различная арматура для других целей, таких как

• Опорные стержни — Эти стержни расположены в верхней части балки и служат только для удержания хомутов на месте.
• Основные стержни  –  Предусмотрены для восприятия нагрузок (моментов).
• Хомуты –  Для противодействия касательному напряжению (поперечной силе).

Как правило, они характеризуются своим профилем ( форма, сечение, длина, материал ). Этот элемент железобетонных конструкций размещается горизонтально, чтобы нести нагрузку и противостоять как изгибным, так и касательным напряжениям.

Типоразмер балок,
• Жилой дом 9 ʺ × 12 ʺ или 225 мм × 300 мм по кодам 7 900 6 ИС 6 0 066 9 .
• Минимальный размер луча RCC должен быть не менее 9 ʺ× 9 ʺ  или  225 мм × 225 мм  с добавлением толщины плиты  125 мм.
Назначение хомутов в балке.
• Хомуты используются для противодействия силе сдвига . Его также называют поперечной арматурой  в балке.
• Перерезывающая сила составляет максимум  на крайних опорах (просто опертых балках) и ноль  в середине пролета. Вот почему расстояние между стременами или кольцами близко к каждой концевой опоре по сравнению с серединой.
• Хомуты имеют прямоугольную форму  с арматурными стержнями, обернутыми вокруг верхних и нижних стержней балки.
• Иногда хомуты размещают  по диагонали  и  по вертикали  , чтобы избежать разрушения при сдвиге в случае появления трещин в балках.
Классификация балок:

Как правило, балки классифицируются по форме поперечного сечения, длине и условиям равновесия.

По условиям поддержки:
1: Свободно опертые балки:

  Свободно опертая балка поддерживается с обоих концов. Эти балки в основном используются в общем строительстве.

• Поддерживается  свободно вращается  на двух концах на стенах или колоннах.
• Не имеют момента сопротивления  на поддержке.
2: Неразрезные балки:

Балка, имеющая более двух опор, называется неразрезной балкой. Между этими балками используются две или более двух опор, и эти балки аналогичны свободно опертым балкам .

• Опирается на две или более вертикальные опоры.
• Считается более экономичной балкой по сравнению с другими.
• Балка, над которой обе стороны имеют выступ, называется  двойной выступающей балкой .
3: Фиксированные балки:

Балка, закрепленная с обоих концов, называется фиксированной балкой. Неподвижные балки не допускают вертикального перемещения или поворота балки. В этой балке не будет создаваться изгибающий момент. Неподвижные балки испытывают только силу сдвига и обычно используются в фермах и других конструкциях.

• Оба конца балки жестко закреплены опорами.
4: консольные балки:

Фиксированная балка на одном конце и доступная на другом конце называется нависающей балкой. Эти балки несут нагрузки как напряжения сдвига, так и изгибающего момента. Эти балки обычно используются в фермах мостов и других конструктивных элементах.

• Один конец закреплен в стене или колонне, а другой конец свободен.
• В кантилевере зона растяжения расположена вверху и сжатие внизу.

5: Нависающая балка:

Балка, поддерживаемая двумя точками, но в третьей точке свисающая или не помогающая, называется нависающей балкой. Это комбинация консольной и свободно опертой балки.

• Его концы  выходят  за колонны или стены.
• Выступающая часть  не поддерживается или может располагаться с обеих сторон  балки.

Типы нагрузок на балки

1: Точечная нагрузка или сосредоточенная нагрузка

Точечная нагрузка определяется как нагрузка, приложенная к одному месту по всей длине пролета.

• Его также называют  сосредоточенной нагрузкой .
• Действуйте на небольшом расстоянии.
• Нагрузка обозначена P, , а стрелка показывает направление нагрузки.
2: Распределенная нагрузка:

Эта нагрузка делится на две основные нагрузки, например,

Равномерно распределенная нагрузка (UDL)

Величина нагрузки остается одинаковой для всего пролета, что называется равномерно распределенной нагрузкой.

• Обозначается q или w.

Равномерно изменяющаяся нагрузка (UVL)

Нагрузка, величина которой непрерывно изменяется по всему пролету.

• Его также называют  неравномерно распределенной нагрузкой .
• Также делится на два разных типа  Треугольная или Трапециевидная нагрузка.
3: Парные силы

Эти силы действуют на один и тот же пролет с одинаковой нагрузкой и противоположными силами.

• В случае неравной нагрузки одна сила заставляет их вращаться .
• Выражается в виде  тыс.фунтов·м, кг·м, Н·м, lb.ft  и т. д.

Армирование железобетонной балки

1: Одинарное армирование 

Зона армирования, называемая одиночной зоной растяжения, расположена в армировании луч.

• Отвечает за перенос предельного изгибающего момента  и  растяжения .
• Сжатию противостоит  бетон .
• Практически не применяется.
2: Двойное армирование 

Армирование предусмотрено в обеих зонах (на растяжение и сжатие).

• Двойное армирование используется при ограничении глубины.
• Эта арматурная балка используется в конструкциях.

Проясните понятия следующих терминов:

Сила сдвига:      

• Алгебраическая сумма всех сил, действующих по обе стороны сечения, известна как сила сдвига.