В проектировании конструкций балка представляет собой компонент, изготовленный из различных материалов (включая стальные сплавы и дерево), который может выдерживать нагрузки, приложенные сбоку к оси балки. Члены, элементы, стропила, валы и прогоны — все это термины, используемые для описания балок.

Формы балок

Балки бывают различных форм и размеров, каждая из которых имеет свой набор применений и сильные стороны. Двутавровая балка, тавровая балка, швеллерные секции, прямоугольные, полые прямоугольники и трубы – вот некоторые типичные формы. Все они считаются лучами, независимо от формы.

Балка — это конструктивный элемент, который обычно воспринимает нагрузки, действующие сбоку от оси балки. Его основной способ отклонения – изгиб. Вследствие нагрузок на балку на ее опорах возникают силы реакции. Балка представляет собой конструктивный элемент, способный выдерживать нагрузку за счет сопротивления изгибающим усилиям.

Они используются для передачи трафика через более короткие интервалы. Силы реакции возникают в точках опоры балки в результате приложенных к ней нагрузок. Все силы, воздействующие на балку, в совокупности создают поперечные силы и изгибающие моменты внутри балки, что приводит к внутренним силам или внутренним растягивающим или сжимающим напряжениям, деформациям, прогибам или деформации. Балки различают по способу крепления, профилю (форме поперечного сечения), условиям равновесия, длине и материалу.

Сдвиговые силы и изгибающие моменты

Сдвиговые силы и изгибающие моменты возникают при приложении конечных нагрузок. Линейный и поперечный анализ продольной оси. Основным источником изгиба балки является анализ поперечной нагрузки, применяемый в основном к балкам. Они отвечают за перемещение груза с плиты на колонну. Схема распределения нагрузки:

Перекрытие => Балка => Колонна => Фундамент

Прямая опора относится к соединению между балкой и колонной, тогда как непрямая опора относится к соединению между балкой и коробчатой ​​балкой. Все силы, действующие на балку, приводят к поперечным силам и изгибающим моментам внутри балок, которые вызывают внутренние напряжения, деформации и прогибы в основном в балке. Балки обычно используются для описания твердых конструктивных элементов здания или гражданского строительства, однако любые конструкции, которые содержат балочные конструкции, предназначенные для передачи боковых нагрузок, включая такие рамы автомобилей, компоненты самолетов, рамы машин, деревянные балки и некоторые другие механические или структурные системы. , анализируются примерно так же. Горизонтальная балка несет только поперечную нагрузку, а наклонные балки воспринимают как поперечные, так и осевые нагрузки.

Это несущий элемент конструкции, который может выдерживать нагрузки, сопротивляясь напряжениям изгиба. Для их изготовления используется сталь, железобетон (RCC) или сталь (или другой металл). Он используется в строительстве, чтобы противостоять нагрузкам, противодействовать изгибающим моментам и напряжениям сдвига, соединять рамы и равномерно распределять нагрузки. Для противодействия касательному напряжению используются стремена. Другое его название – арматура на сдвиг в балке.

Сила сдвига максимальна на концах балок (балки, свободно опертые) и равна нулю в середине. В результате расстояние между стременами или кольцами (или радиусом окружности) на обоих концах меньше, чем в середине. Хомуты имеют прямоугольную форму с арматурными стержнями, обернутыми вокруг верхних и нижних стержней балки. Хомуты иногда устанавливаются по диагонали и по вертикали, чтобы предотвратить разрушение при сдвиге в случае трещин балки.

В балке использовалась различная арматура для различных целей, в том числе описанных ниже.

• Опорные стержни – Хомуты удерживаются на месте этими стержнями, расположенными в верхней части балки.
• Основной стержень – Для снижения напряжения сдвига (усилие сдвига).
• Хомуты – Профиль определяет их в целом, такие как форма, поперечное сечение, длина, материал. Этот горизонтальный элемент железобетонных конструкций несет нагрузку и защищает от изгибающих и сдвигающих нагрузок.

Некоторые важные стандартные размеры балок:

По стандарту размеры (согласно кодам ИС) здания составляют 9 х 12 дюймов каждый (или 225 х 300 мм). С учетом толщины плиты 125 мм минимальный размер изготовления балки (конкретного ЖБТ) составляет 9 х 9 дюймов (или 225 х 225 мм).

В технике балки бывают нескольких типов, которые обсуждаются ниже.

1. Свободно поддерживаемая балка – балка без сопротивления момента, которая опирается на оба конца и может свободно вращаться.
2. Консольная балка – выступающая балка, только один конец которой прикреплен к земле.
3. Неподвижная балка или балка Encastre – балка, которая поддерживается с обоих концов и не может вращаться.
4. Нависающая балка – основная балка, один конец которой выходит за пределы своей опоры.
5. Двойная консольная балка. Простая балка, оба конца которой выходят далеко за пределы опор на обоих концах, называется двойной консольной балкой.
6. Ферменная балка – Ферма представляет собой балку, усиленную вставкой тросов или стержней.
7. Неразрезная балка – балка, охватывающая множество опор.
8. Балка на пружинных опорах,
9. Балка на гибком или упругом основании

Ниже приведены различные виды (разница в характеристиках в зависимости от их конструкции) или типы балок, которые можно представить, поскольку различные типы балок используются для построить структуру на основе критериев проектирования, которые описаны ниже. Балки можно различать по опорам, геометрии, поперечному сечению, условиям равновесия и категориям материалов. Далее они показаны в различных подкатегориях.

Другие классификации балок:

• Прямая балка – например, прямой профиль
• Изогнутая балка – напр. изогнутый профиль
• Коническая балка – напр. конический вид в разрезе

• Двутавровая балка – например, двутавровое сечение
• Т-образная балка – например, Т-образное поперечное сечение
• C-образная балка – например, поперечное сечение «C»

• Консольный луча
• Непрерывный луча
• . Проще говоря,
• Фиксированная луча
• Назначение

IV). Статически неопределимая балка

Некоторые из важных типов

На одном конце консольная балка поддерживается, а на другом она не поддерживается. Консольные балки обычно используются для поддержки навеса или навеса здания, который имеет больший пролет. Консольные балки рассчитаны на то, чтобы выдерживать самые высокие моменты и силы сдвига, возникающие в опорной секции, которая обычно представляет собой железобетонную колонну.

Оба конца балки поддерживаются и сопротивляются вращению. На стене или колонне оба конца балки сопротивляются.

Это самая основная форма балки в каркасе. На одном конце он имеет опору на штифтах, а на другом — роликовую опору. В результате основная балка поддерживается с обоих концов, но может свободно вращаться.

Это другой тип балки. Нависающие балки возникают, когда один конец балки выходит за пределы опоры, а двойные нависающие балки возникают, когда оба конца балки выходят за пределы опоры.

В многоэтажных зданиях с несколькими пролетами в перпендикулярном направлении часто используются неразрезные балки. В такой балке имеется более двух опор. Один конец луча неподвижен, а другой продолжается.

Закрытая или составная балка представляет собой горизонтальный конструктивный элемент, состоящий из стальных профилей и бетона. Композитная балка в основном использовалась в ферменных конструкциях для предотвращения коррозии стали из-за химического повреждения.

L-образные балки представляют собой краевые балки, которые отлиты монолитно и имеют плиты только с одной стороны ребра. В опорных сечениях крутящий и изгибающий моменты максимальны.

Балка-перемычка — это другой тип балки, который используется для поддержки проемов, таких как окна и двери.

В общем случае балка представляет собой изогнутую деталь, предназначенную для восприятия изгибающего момента. Балка — это элемент конструкции, который изгибается, чтобы воспринимать вертикальные нагрузки. Существует несколько видов балок в зависимости от их классификации материалов, таких как стальные балки, железобетонные балки (как одинарные, так и двойные), деревянные балки и т. д.

Диаграммы поперечной силы (SFD) и диаграммы изгибающего момента (BMD) представляют собой аналитические методы или методы наложения, которые используются в сочетании со структурным анализом для облегчения проектирования конструкции или графического представления путем расчета значения поперечной силы и изгибающего момента в определенном месте конструктивного элемента, например, для балки. SFD и BMD рассчитываются на основе дифференциального уравнения в терминах уравнения Эйлера.

Например, свободно опертая балка имеет некоторый момент с ее опорными реакциями, тогда SFD и BMD можно оценить на основе диаграммы свободного тела, диаграммы поперечной силы и представления диаграммы моментов показаны ниже.

В общем, прогиб вычисляется путем деления момента (M) на EI (модуль Юнга x момент инерции), который представляет собой двойной интеграл уравнения изгибающего момента.

Базовая формула для вычисления уклона.

Наклон (θ)=∫M(x)dxEI

, а прогиб оценивается как

прогиб (δ)=θ.x

, тогда как x – центр тяжести данного сечения.

Балки используются в мостах, строительных балках и станинах, а также выдерживают вес полов, потолков и крыш здания, а также переносят нагрузку на вертикальный несущий элемент. все примеры балка с точечным нагружением в численной практике.

Эта тема полезна для студентов, которые проходят следующие курсы:

• Бакалавриат в области технологии (гражданское строительство)
• Магистр технологии (гражданское строительство)
• Бакалавр наук в области физики
• Магистр наук в области физики

1 Что из перечисленного относится к типу неразрезных балок?

1. Балки статически неопределимые
2. Балки статически неопределимые
3. Статически гравитационные балки
4. Каркасные балки

Ответ: a

Объяснение: Статически неопределимые балки нельзя анализировать только с помощью статических уравнений, таких как фиксированные балки и неразрезные балки.

2 Определите название балки с несущей возрастающей и убывающей нагрузкой от одного конца к другому концу.

1. Равномерно распределенная нагрузка
2. Равномерно изменяющаяся нагрузка
3. Равномерно приложенная нагрузка
4. Точечная нагрузка

Ответ: b

Объяснение: Равномерно изменяющиеся нагрузки (Нагрузка равна нулю, если она равномерно возрастает от одного конца к другому). Этот тип балки имеет переменную нагрузку во всем сечении.

3 Что из следующего является примером фиксированной балки?

1. Анкерная балка
2. Построенная на балке
3. Жесткая балка
4. Анкерная балка

Ответ: a

Объяснение: Анкастерная балка — это тип балки, закрепленной на обеих опорах, которая называется фиксированной балкой.

4. Что из перечисленного является балкой, имеющей один закрепленный конец и один свободный конец с точечной нагрузкой?

1. Консольная
2. Неразрезная
3. Нависающая
4. Подпружиненная консольная

Ответ: d

Объяснение.