Балка – представляет собой длинномерный элемент, длина которого значительно больше характерного размера для поперечного сечения. В составе строительных конструкций балка работает, главным образом, на изгиб, поэтому ее рекомендуется изготавливать с тонкостенным поперечным сечением. Наиболее востребованными являются балки двутаврового сечения , представляющие собой Н-образный профиль, который образован двумя параллельными полками и соединяющей их стенкой.

Рис.1 - Двутавровые балки на холодильнике прокатного стана

В строительстве используются балки перекрытия из различных материалов. Наиболее востребованным вариантом является сварной или катанный двутавр. Расчет металлических балок перекрытия ведется, исходя из количества опор, схемы опирания на стены и крепления к основанию, условий эксплуатации и других факторов. На основании расчета выбирается наиболее экономически приемлемый вариант балки.

При необходимости выполняется усиление металлических балок перекрытия. Такие мероприятия требуется проводить, если в процессе эксплуатации этот элемент подвергается горизонтальным нагрузкам, которые могут привести к снижению его характеристик и разрушению. Во избежание этого явления металлические балки усиливают одним из следующих способов:

• применение накладок для увеличения сечения (рис. 2а, 2б);
• обетонирование (рис 2в);
• использование шпренгеля (рис. 2г);
• применение распорных или натяжных устройств для регулировки напряжений (рис. 2 д, 2е);
• использование дополнительных опор (рис 2 ж, 2з).

Рис. 2 - Методы усиления балок

В зависимости от метода изготовления выделяют следующие виды металлических балок перекрытия:

• горячекатаные двутавры – наиболее дешевый и простой вариант, который предполагает использование серийно выпускаемого проката;
• сварные, болтовые, клепаные балки – изготавливаются специализированными предприятиями и позволяют решать нестандартные строительные задачи.

Горячекатаные двутавровые металлические балки перекрытия

Основной объем используемого в строительстве двутавра изготавливается горячей прокаткой из непрерывнолитой заготовки. В зависимости от технологии производства и геометрических характеристик продукции выделяют несколько групп балок.

Двутавры с уклоном граней полок по ГОСТ 8239

Этот вид продукции отличается наличием уклона внутренних граней полок относительно внешних в пределах 6-12°. Такая продукция имеет следующие характеристики:

• выпускаемые профили – от балки 10 до балки 60 (число обозначает высоту в сантиметрах);
• ширина профиля – от 55 до 190 мм;
• толщина стенки – от 4,5 до 12 мм;
• толщина полок – от 7,2 до 17,8 мм.

В качестве балок перекрытий могут использоваться усиленные двутавры с уклоном полок по ГОСТ 19425, который изначально разрабатывались для изготовления подвесных путей и армирования шахтных стволов.

Рис.3 - Балка, имеющая уклон полок

Двутавры с параллельными гранями по ГОСТ 26020

В последнее время в строительстве отдается предпочтение более экономичным двутаврам, имеющим параллельные грани полок. Кроме указанного стандарта, такая продукция также производится по СТО АСЧМ 20-93 (имеет незначительное отличия по геометрии).

Характеристики нормальных двутавров:

• выпускаемые профили – от балки 10Б1 до балки 100Б4 (число обозначает высоту в сантиметрах, буква «Б» - нормальный профиль, последняя цифра – номер типоразмера в группе с одинаковой высотой);
• ширина профиля – от 55 до 320 мм;
• толщина стенки – от 4,1 до 19,5 мм;
• толщина полок – от 5,7 до 32,5 мм.

• выпускаемые профили – от балки 20Ш1 до балки 70Ш5 (Ш – широкополочный тип);
• ширина профиля – от 150 до 320 мм;
• толщина стенки – от 6,0 до 23,0 мм;
• толщина полок – от 9,0 до 36,5 мм.

• выпускаемые профили – от балки 20К1 до балки 40К5 (К – колонный тип);
• ширина профиля – от 200 до 400 мм;
• толщина стенки – от 6,5 до 23,0 мм;
• толщина полок – от 10,0 до 35,5 мм.

Рис.4 - Балка, имеющая параллельные полки

Сварные, болтовые и клепаные балки перекрытия

Такой вариант используется, когда размеры металлических балок перекрытия отличаются от стандартных или катаные двутавры не удовлетворяют расчетным условиям по общей устойчивости, жесткости либо прочности. Кроме того, предпочтение «сборным» балкам отдается в случае их большей экономичности или лучшего уровня эксплуатационных характеристик.

Чаще всего используется сварная балка, которую изготавливают путем сварки автоматом под флюсом. На предварительном этапе осуществляется раскрой, зачистка и правка металла, разделка кромок под сварку, а затем, непосредственно, процесс соединения элементов в единое целое. После сварки готовое изделие правится для устранения термических деформаций (грибовидности).

Таким образом можно получать не только стандартные типоразмеры, но и изделия переменного сечения, усиленные или бистальные двутавры.

Двутавр или двутавровая балка - это один из установленных стандартных профилей конструктивных строительных элементов. Название её происходит от латинского слова taurus , что в переводе означает - бык. Связано это с тем, скорее всего, что в своём поперечном сечении двутавр имеет форму двух соединённых букв Т или буквы Н, а, следовательно, имеет два рога. Основным предназначением такого строительного элемента является приём вертикальной (реже горизонтальной) нагрузки, что создают ему отдельные части сооружения. После этого, благодаря своей конструкции двутавр равномерно распределяет её на остальные опорные площади либо передаёт эту нагрузку на несущие элементы конструкции. Изготавливается двутавр обычно с прокатного чёрного металла, но бывают и двутавры деревянные. Для проката обычно используют углеродистую и низколегированную сталь. В поперечном сечении балки двутавра, как правило, различают стенку и две полки, расположенные на торцах стенки.

Виды двутавров и область их применения.

Основной областью применения двутавровых балок является перекрытия многоэтажных сооружений. Кроме того двутавр широко применяется и в строительстве мостов, реже - в машиностроении и вагоностроении. Не редки случаи использования двутавра и для армирования проходов в шахтах.

Подразделяются двутавры по следующим параметрам:

• По толщине стенки;
• По расположению полок: параллельно и с уклоном.

Параллельные в свою очередь различают:

• Б - нормальные.
• Д - среднеполочные.
• К - колонные.
• У - узкополочные.
• Ш - широкополочные.

Двутавры с уклоном также подразделяются на:

• М - обычные, у которых полки имеют уклон внутренних граней до 12 %. Они обычно применяются для подвесных путей.
• С - специальные, у которых полки имеют уклон внутренних граней свыше 16 %. Такие двутавры, как правило, используют для армирования шахтных стволов.

Существуют кроме этого и деревянные двутавры. Они применяются в основном в каркасном домостроении. Их применение позволяет значительно сократить время монтажа здания и его общий вес. Кроме того, применение двутавра исключает такие явления в ломе как усушка, усадка, сдвиги, трещины и т.п.

Двутавровые балки - это основной составляющей любой рабочей площадки при строительстве мостов, перекрытий, промышленных зданий. Применение балок позволяет значительно снизить нагрузки и уменьшить расход металла. Балки позволяют воссоздать формы опор, и применение их приводит к значительному уменьшению веса металлоконструкций.

По точности прокатки двутавровая балка подразделяется:

Б - повышенная;

В - обычная.

Двутавровая балка

Современная эпоха примечательна тем, что на наших глазах происходит повсеместное вытеснение крупноблочных железобетонных конструкций монолитным строительством. Оно имеет целый набор преимуществ - начиная от прочности конструкции, которая в первую очередь зависит от качества соединения элементов. У монолита соединений практически нет, поэтому случается, что при землетрясении дом-монолит накреняется или даже заваливается на бок, но не рассыпается на части.

Для отливки горизонтальных перекрытий применяется унифицированная опалубка, одной из основных частей которой выступает балка перекрытия. Покоясь на вертикальных стойках, балка удерживает на себе непосредственно палубу из состыкованных фанерных щитов, поверх которой наливается и застывает бетонный раствор с предварительно собранной арматурой.

Практика показала, что наиболее рациональной является деревянная балка двутаврового сечения.

Особенности двутавровой балки.

Двутавровое сечение, имеющее вид лежащей на боку буквы «Н», с точки зрения сопротивления материалов является наиболее рациональным профилем. Он состоит из 3-х элементов, имея при этом жесткость и прочность на прогиб и скручивание мало уступающие полнотелому прямоугольному брусу, в тоже самое время будучи намного легче. К тому же качественных досок из одно и того же объема сырой древесины можно получить больше, чем бруса того же качества - меньше выбраковки по природным дефектам.

Это делает двутавровую балку куда более экономичным видом оснастки. Правильно склеенная из нескольких частей двутавровая балка меньше подвержена короблению при рассыхании древесины, а в условиях бетонных работ это не редкость.

Вдобавок, как уже упоминалось, меньший в сравнении с полнотелым брусом вес делает работу опалубщика менее тяжелой и травмоопасной.

Двутавровая арендованная балка вас выручит!

Смелость архитектурных решений ставит перед современными строителями непростые задачи, среди которых и обеспечение стройки необходимой оснасткой. Разумным решением вопроса нередко становится аренда двутавровых балок и другой строительной оснастки у специализированных компаний, обладающих достаточными ресурсами для удовлетворения свих клиентов. Таков наш «АрендаСтрой». Мы располагаем парком качественных двутавровых балок из дерева для опалубочных работ. Заключите с нами договор аренды - и целый ряд вопросов будет благополучно закрыт.

Технологии современного строительства промышленных зданий и жилых домов сегодня, как и ранее в числе конструктивных элементов сооружений используют различного рода конструкции, объединяемых одним названием - балка. По своему назначению этот элемент здания предназначен для выполнения роли несущего механизма. Располагаемый на двух или нескольких опорах здания такой элемент принимает на себя нагрузку и позволяет создавать межэтажные перекрытия, соединять пролеты, является одним из основных элементов кровельной конструкции здания.

Традиционно при возведении строений используются балки, соответствующие типу и назначению зданий, и поэтому существуют различные виды классификаций этих элементов. Чаще всего классификация проводится по виду, назначению, форме и материалу этого конструктивного элемента.

Общие сведения об устройстве и назначении

В строительстве балки классифицируются, прежде всего, в зависимости от того на какое количество опор она ложится:

Конструктивно простейшая балка, применяемая в малоэтажном каркасно-щитовом домостроении для устройства чердачного перекрытия, представляет собой цельный брус прямоугольной формы, но для более требовательных сооружений, чем простой дачный домик требуются несколько иные по форме элементы способные выдерживать большие нагрузки:

Кроме того, особые требования предъявляются и к материалам конструкций:

Наиболее востребованными в строительстве, при возведении крыш промышленных объектов, применяются профили тавровой или двутавровой формы, они здесь являются основными элементами конструкций кровли. Это связано с тем, что такая форма наиболее эффективно работает при нагрузках на изгиб.

Двутавровые - по своей форме поперечного сечения напоминают букву «Н». Каждый элемент, имеет свое название - вертикальные части такой буквы «Н» называются полки, а соединяющая их черточка именуется стенкой. Благодаря такой форме, профиль способен выдерживать большие нагрузки, чем прямоугольный, по сечению материал. Кроме того, двутавровые конструкции позволяют применять дополнительные методы повышения прочности конструкции:

• для наиболее ответственных участков кровли применяются двутавровые профили с утолщенной стенкой;
• для второстепенных участков применяются ригели, внутренние грани полок, которых параллельны друг другу;
• для повышения жесткости конструкции используются профили с уклоном на внутренних гранях.

Материалы и технологии изготовления элементов перекрытия

В зависимости от назначения здания, технологии его строительства и условий его последующей эксплуатации кровли, балки классифицируются как по типу используемого материала, так и способа изготовления готового элемента:

1. Железобетонные конструкции:

• изготавливаются методом монолитной отливки формы с обязательным использованием арматурного каркаса в заводских условиях, как правило, это тавровые профили, сложной рамной конструкции;
• монолитные конструкции - производятся методом отливки формы непосредственно на строительной площадке при возведении зданий по монолитно-каркасной технологии.

1. Металлические:

• металлические элементы, выполненные способом горячей прокатки металла готовой формы;
• специальные виды изделий из отдельных элементов, соединенных при помощи сварки;
• изделия из легких сплавов для особых видов кровли - стадионов, концертных залов, выставочных комплексов.

1. Деревянные:

• из цельного бруса различного размера;
• составные ригели, выполненные из отдельных частей, соединенных между собой клеевым способом с использованием, как натурального дерева, так и материалов на основе древесины - фанеры, древесноволокнистых плит.

Классификация и маркировка стальных элементов

Классификация конструкций из стали проводится и имеет свой буквенно-цифровой шифр. Такое кодирование позволяет проводить необходимую классификацию и учитывать нужные по параметрам элементы в строительстве еще на этапе разработки проектно-сметной документации.

Основой для такого вида классификации являются официально утвержденные государственные стандарты и технические условия, по которым классифицируются все виды балок, независимо от материала изготовления или производителя.

Так, в маркировке стальных двутавровых профилей, кроме указания их размеров, а высота может быть от 100 мм до 1000, указывается и буквенный шифр, в котором указывается, например, размеры граней полок:

• «Б» — означает, что изделие имеет нормальную ширину параллельных граней;
• «Ш» — указывает, что полки имеют увеличенную ширину и относятся по классификации к «широкополочным» выдам продукции;
• «К» — говорит, что такой профиль может быть использован в качестве колонной опоры.

Использование деревянных элементов в различных кровельных конструкциях

В малоэтажном домостроении при возведении кровли балки используются в качестве различных по назначению и размерам элементов:

Наиболее подходящими для выполнения таких функций являются двутавровые клееные деревянные элементы, обладающие большой прочностью, способные выдерживать большие нагрузки и имеющие небольшой вес по сравнению с пиломатериалами из цельного дерева. Особенностью всех видов деревянных конструкций, применяемых при возведении кровли здания, является использование пиломатериалов хвойных пород для устройства стропил, распорок, каркаса перегородок и твердых пород дерева для устройства перекрытия чердачного этажа.

Сергей Новожилов - эксперт по кровельным материалам с 9-летним опытом практической работы в области инженерных решений в строительстве.

В современных строительных процессах очень часто используют железобетонные, стальные и деревянные балки. Давайте попробуем определить, что это за конструктивный элемент и в чем заключается его предназначение.

Что такое балка?

Современное строительство - это многообразие материалов и процессов по их обработке. Для укрепления конструкций очень часто используется балка - элемент, который представляет собой горизонтальный либо наклонный брус, чаще всего работающий на изгиб. Именно эта деталь позволяет уменьшать вес металлических конструкций и качественно их укрепить.

В современных строительных процессах балка, размещенная в горизонтальном положении, отвечает за поперечную нагрузку перекрытия. Но некоторые ситуации вынуждают учитывать возможные природные влияния, к примеру, землетрясения, мощные ураганы и прочие катаклизмы.

Вы уже знаете, что такое балка, но как же она воздействует на строительные опоры? Речь идет о подвесах, стенах, колоннах и различных брусках, на которых располагается укрепляющий конструктивный элемент. Балка давит на опоры, передавая им некую часть давления, а в результате последние начинают работать на сжатие.

Ни одно крупное промышленное здание производства и даже большого гаража не обходится без перекрытий, уменьшающих нагрузки на конструкцию и одновременно укрепляющих ее.

Виды балок

Абсолютно все строительные детали и механизмы различаются по типу, размеру и предназначению. «Что такое балка?» - это базовый вопрос. И от него мы перейдем к более сложным понятиям, рассматривая наиболее распространенные виды укрепляющих брусков, работающих на изгиб.

К примеру, имеют параллельные грани и делятся на широкие и колонные типы, каждый из которых имеет собственное предназначение.

Для формирования несущих опорных конструкций в строительстве используют широкополые балки, ведь колонные не способны выдержать настолько мощную нагрузку.

Деревянная балка

Ранее, отвечая на вопрос о том, что такое балка, мы уже говорили о разнообразии материалов, из которых производят этот конструктивный элемент. Деревянные детали чаще всего используются для формирования перекрытия в каркасных, бревенчатых, брусовых жилых и загородных домах. Только благодаря деревянным балкам можно равномерно распределить нагрузку по плоскости крыши и последнего этажа здания. Благодаря качественным характеристикам этого материала обеспечиваются прочность и устойчивость любого дома.

Кроме того, обработанный специальным раствором брус не подвергается влиянию плесени и огня, а это значит, что строительная конструкция будет надежно защищена от трещин и дальнейшего разрушения.

Ба́лка - это конструктивный элемент, представляющий собой горизонтальный или наклонный брус , работающий преимущественно на изгиб . На практике, как правило, горизонтально расположенная балка воспринимает вертикальную поперечную весовую нагрузку, но в отдельных случаях необходимо учитывать влияние и вероятных горизонтальных поперечных сил (например, ветровую нагрузку или при учёте возможного землетрясения ). Нагруженная балка, в свою очередь, воздействует на опоры, которыми могут являтьсяколонны , подвесы , стены или другие балки (перекладины). Затем нагрузка передаётся далее и в итоге, в большинстве случаев, воспринимается конструктивными элементами, работающими насжатие - 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. Балка может быть:

26. Определения расчетных усилий в балках методом линии влияния. Суть метода.

По линиям влияния можно определить усилие в данном сечении от любой подвижной и постоянной нагрузок.

Неподвижная нагрузка

Усилие в данном сечении определяется по линиям влияния от постоянной нагрузки в соответствии с рис. 2.5 по формуле:

где J – усилие в данном сечении; F i – сосредоточенный груз; Y i – ордината линии влияния под грузом; q i – интенсивность распределённой нагрузки; – площадь ЛВ искомого усилия в пределах загружения; M i – сосредоточенный момент; – тангенс угла наклона ЛВ в точке приложения момента.

Рис. 2.5. Определение усилий по ЛВ от постоянной нагрузки

Правило знаков

За положительное направление внешней нагрузки принимается:

направление F и q сверху вниз;

направление М по ходу часовой стрелки;

Знаки ,, берутся с линий влияния со своим знаком.

Подвижная нагрузка

Если в данном сечении сооружения от подвижной системы грузов возникает наибольшее значение усилия J , то положение нагрузки является невыгодным. При невыгодном положении нагрузки один из грузов обязательно находится над вершиной линии влияния и называется критическим.

Определение усилий по линиям влияния в случае действия подвижной системы сосредоточенных грузов заключается в отыскании критического груза и производится в следующем порядке:

один из грузов устанавливается над одной из вершин линии влияния, при этом наибольший груз следует устанавливать над наибольшими ординатами линии влияния;

критический груз определяют методом попыток, проверяя, удовлетворяется ли критерий опасного положения нагрузки.