В случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения

Обновлено: 06.05.2024

Внутренними усилиями в каком-нибудь сечении тела или конструкции (балки, арки и др.) называют силы, с которыми части тела, разделенные этим сечением, действуют друг на друга. Метод определения внутренних усилий, аналогичен методу, применяемому при изучении равновесия систем тел. Сначала рассматривают равновесие всего тела (конструкции) в целом и определяют реакции внешних связей. Затем сечением, в котором требуется найти внутренние усилия, разделяют тело на две части и рассматривают равновесие одной из них. При этом, если система действующих на тело внешних сил плоская, то действие отброшенной части заменяется в общем случае плоской системой распределенных по сечению сил; эти силы представляют одной приложенной в центре силой с двумя наперед неизвестными составляющими N (продольная вдоль стержня сжимающая (со знаком+) или растягивающая (со знаком-) и Q (поперечная сила, стремящаяся сдвинуть примыкающую к сечению часть балки) и парой сил с наперед неизвестным моментом М, называемым изгибающим моментом, который растягивает или сжимает соответствующие крайние волокна балки.

Графическое изображение действующих в теле внутренних усилий называется эпюрой.

Правило построения эпюр внутренних усилий:

- эпюра моментов строится со стороны растянутых волокон;

-эпюра поперечных сил стоится согласно ординат сил.

Пример 1.5.1: Определить опорные реакции и внутренние усилия в балке на рисунке 1.5.1. и построить эпюры внутренних усилий возникающих в балке.

1.Определяем какие опорные реакции возникают при заданном креплении балки. Так как опоры шарнирные, то реакции опор следующие:

- на опоре А – вертикальная реакция R_A и горизонтальная реакция Н_А;

- на опоре В – вертикальная реакция R_В.

2. Определяем опорные реакции используя третью форму условий равновесия. Для этого составляем следующие формулы:

-Определяем сумму действующих моментов относительно точки В, используя правило, что если вращение по часовой стрелке то знак (+), если против часовой стрелки то знак (-):

∑М_(В)=R_A*2l-P* l =0 R_A=P* l /2 l =6/2=3кН

-Определяем сумму действующих моментов относительно точки А:

∑М_(А)= -R_В*2l +P*l =0 R_В= P* l /2 l =6/2=3кН

-Определяем суммы проекций на две координатные оси:

Проверка показала, что опорные реакции определены правильно.

3.Строим эпюру моментов:

- моменты на опорах отсутствуют, так как опоры шарнирные;

- момент внутренних усилий в точке приложения силы Р (мысленно разрезаем балку в точке приложения силы Р, отбрасываем правую часть и определяем сумму действующих моментов от внешних сил, но так как тело находится в равновесии, то момент внутренних сил равен моменту внешних сил) :

Откладываем от оси балки со стороны растянутых волокон ординату действующего момента и соединяем ее с ординатами моментов на опорах.

4.Строим эпюру поперечных сил:

- на левой опоре откладываем ординату равную опорной реакции R_A=3кН

- мысленно разрезаем балку слева в непосредственной близости от точки проложения внешней силы Р и определяем сумму внешних и внутренних сил:

Аналогично определяем внутреннюю силу в непосредственной близости от точки проложения внешней силы Р :

- на правой опоре откладываем ординату равную опорной реакции R_В=3кН.

Пример 1.5.2: Определить опорные реакции и внутренние усилия в балке на рисунке 1.5.2. и построить эпюры внутренних усилий возникающих в балке.

∑М_(В)=R_A* l -q* l * l /2=0 R_A= q* l * l /2/ l = q* l /2=6*6/2=18кН

∑М_(А)= -R_В* l + q* l * l /2=0 R_В= q* l * l /2/ l =6*6*3/6=18кН

∑М_(Р)= R_A* l /2- q* l/2 * l/4 = q* l /2* l /2- q* l 2 /8= q* l 2 /8=6*6 2 /8= 4,5кН*м

Откладываем от оси балки со стороны растянутых волокон ординату действующего момента и соединяем ее плавно с ординатами моментов на опорах.

- на левой опоре откладываем ординату равную опорной реакции R_A=18кН

- мысленно разрезаем балку по середине и определяем сумму внешних и внутренних сил:

Аналогичным образом строятся эпюры моментов и поперечных сил балок представленных на рисунках 1.5.3 и 1.5.4.

Рисунок 1.5.3 Рисунок 1.5.4.

1.5.2 Трехшарнирная арка со сплошной стенкой.

Для расчета трехшарнирной арки применим следующий метод.

Исключим средний шарнир арки, заменив его жесткой связью между половинами арки, и удалим одну горизонтальную опору. Полученная новая система представляет собой статически определимую однопролетную балку с криволинейной осью (рис. 1.5.5, а). Отброшенную горизонтальную опору заменяем усилием Н — неизвестным пока распором арки.

От действия внешней нагрузки строим вдоль горизонтальной проекции арки эпюру моментов, как в обычной балке (рис. 1.5.6, б). От действия единичного усилия Н= 1 также строим эпюру моментов, ординаты которой будут совпадать с ординатами оси арки (рис. 1.5.6, в). Окончательную эпюру моментов в арке можно вычислить по формуле

М= М б – Нf (1.5.1)

где М б - ординаты балочной эпюры моментов от действия внешних сил,

f - ординаты оси арки и эпюры моментов в криволинейной балке от единичного распора Н

В точке С расположения среднего шарнира момент в арке должен быть равен нулю: ,

отсюда получаем: (1.5.2)

подставляя в формулу (1.5.1) значение распора получаем:

В описанном методе использован принцип основной системы, которая получается из заданной путем введения и отбрасывания некоторых связей. Этот принцип широко применяется в классических методах расчета статически неопределимых систем, а иногда и для расчета статически определимых систем, как в данном случае.

Другой способ определения распора и усилий в трехшарнирных арках заключается в расчете каждой половины арки на действующую на нее нагрузку как балки, шарнирно опертой одним концом и опирающейся другим концом на подвижную опору, которой здесь служит другая половина арки. Реакция этой подвижной опоры направлена через концевые шарниры второй половины арки. Реакция другой опоры будет направлена в точку пересечения реакции первой опоры с равнодействующей внешних сил, действующих на половину арки. поскольку иначе не будет равновесия этой поло вины. Определение этих реакций и изгибающих моментов в половине арки производится по простым законам статики. Таким же образом производится расчет и второй половины арки.

Продольные и поперечные силы в любом сечении арки определятся из условия равновесия части арки, расположенной по одну сторону от рассматриваемого сечения. Предварительно заметим, что сумма вертикальных сил, приложенных слева от заданного сечения, равна балочной поперечной силе в спрямленной балке, свободно лежащей на крайних опорах арки и нагруженной заданной вертикальной нагрузкой.

Рисунок 1.5.7 Рисунок 1.5.8

Проектируя все силы, действующие слева от сечения х =а, на направление касательной к оси арки в точке А (рис. 1.5.7), получим продольную силу:

где — угол наклона касательной к оси арки в точке А.

Проектируя те же силы на направление нормали к оси арки, получим поперечную силу:

Если на арку действует не только вертикальная, но и горизонтальная нагрузка р, то вместо распора Н в формулах (2.1.4) и (2.1.5) следует взять сумму всех горизонтальных сил, действующих на арку слева от точки А.

Разделив момент М_А на продольную силу N_A получим эксцентриситет ее действия в сечении арки, который определит точку пересечения равнодействующей внутренних сил в сечении арки с плоскостью этого сечения (рис. 1.5.8). Геометрическое место таких точек, построенных для всех сечений арки, называется кривой давления арки (рис. 1.5.9).

Эта кривая представляет собой линию действия внутренней силы, передающейся вдоль арки. Она равна тангенсу угла между касательными к кривой давления распора к оси арки в том же сечении.

В особых случаях кривая давления может совпадать с осью арки. При этом изгибающие моменты по всей арке будут равны нулю. Такой случай будет, например, при нагрузке круговой арки равномерной радиальной нагрузкой (рис. 1.5.10) или при нагружении параболической арки равномерной Вертикальной нагрузкой (рис. 1.5.11).

Рисунок 1.5.10 Рисунок 1.5.11

Очертание оси арки, совпадающее с кривой давления, является оптимальным, т. е. наиболее выгодным при данной нагрузке.

Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней.

Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас.

Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной.

Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение.

Балки замкнутого сечения

Балки замкнутого сечения обладают рядом преимуществ по сравнению с открытыми. К ним относятся:

- более высокая несущая способность конструкций или их элементов при работе на изгиб в двух плоскостях и на кручение. Материал в замкнутых сечениях располагается в основном в периферийных зонах по отношению к центру тяжести, это обусловливает увеличение моментов инерции и сопротивления относительно оси у (из плоскости элемента) и момента инерции на кручение;

- ввиду существенного увеличения (в десятки раз) момента инерции на кручение в элементах с замкнутыми сечениями, как правило, исключается изгибно-крутильная форма потери устойчивости;

- элементы с замкнутыми сечениями более устойчивы при монтаже, менее подвержены механическим повреждениям во время транспортировки и монтажа.

Несмотря на названные достоинства, конструктивные элементы с замкнутыми сечениями не нашли в настоящее время широкого применения. И объясняется это прежде всего низкой технологичностью и, как следствие, большей трудоемкостью изготовления.

Замкнутые, в частности коробчатые, сечения применяют при необходимости увеличения жесткости балок в поперечном направлении, при отсутствии поперечных связей, изгибе в двух плоскостях наличии крутящих моментов, при ограниченной строительной высоте и больших поперечных силах. Подобным силовым воздействиям при названных конструктивных ограничениях подвергаются балочные конструкции мостов, силовых элементов промышленных сооружений, кранов и др. Возможные формы сечения балок представлены на.

Наличие двух стенок делает особенно актуальной задачу уменьшения их толщины при обеспечении местной устойчивости. Конструктивно это достигается либо искривлением стенки, либо постановкой различного типа связей между стенками в форме диафрагм, стяжных болтов и др.

Диафрагмы имеют форму пластинки, а при сильно развитом сечении - форму рамки с прямоугольным или овальным вырезом. В углах диафрагмы имеют скосы такие же, как и в ребрах жесткости балок открытого профиля. Для более равномерного распределения нагрузки между элементами сечения и повышения пространственной жесткости возможно использовать раскосную систему расположения диафрагм с отклонением диафрагм на 30. 600 от вертикали или горизонтали. Однако следует иметь в виду, что трудоемкость изготовления диафрагм с наклоном значительно выше, чем вертикальных. Взамен диафрагм для повышения местной устойчивости стенки можно использовать связи между стенками в виде вкладышей со стяжными болтами. В этом случае за счет дополнительных связей между стенками создается пространственная система, обе стенки которой работают совместно, поэтому при расчете из плоскости балки стенку следует рассматривать как составную конструкцию.

С целью экономии стали, так же как и в балках открытого профиля, в балках коробчатого сечения при больших пролетах следует предусматривать изменение сечения по длине балки.

3.1.6 Балки с гибкой стенкой

Балки с гибкой (очень тонкой) стенкой появились впервые в конструкциях каркасов летательных аппаратов, где для легкости стенки выполняли зачастую не из металла, а из прочной ткани (перкаль, брезент). Плоская стенка в такой балке теряет устойчивость в начальной стадии нагружения, приобретая вторую устойчивую форму - в виде наклонно гофрированной (у опор, где преобладает сдвиг) либо вспорушенной ( в зонах с преобладающими напряжениями сжатия) поверхности. После снятия нагрузки эти деформации стенок, называемые часто "хлопунами", исчезают. В строительстве стали применять такие балки в 70-е годы текущего века. Они являются дальнейшим воплощением идеи о тесной связи показателей экономической эффективности с понятием тонкостенности. Уменьшение относительной толщины стенки λ_w = h_w / t_w в 2. 3 раза приводит к снижению расхода металла на стенку на 25. 35% и к концентрации металла в поясах, что выгодно по условиям работы на изгиб.

Применение балок с очень тонкими стенками уместно при стабильном направлении действия статических временных нагрузок, поскольку работа таких балок при переменных по направлению подвижных и динамических нагрузках еще недостаточно изучена.

Особенности работы конструкции балок. На первой стадии работы балки ее гибкая стенка остается плоской, как и в обычной балке. Но по протяженности эта стадия работы коротка и заканчивается потерей устойчивости стенки, т.е. переходом в закритическую стадию работы с появлением "хлопунов".

В закритической стадии работы уже не соблюдается линейная зависимость между деформациями стенки и нагрузкой. Развиваются зоны выпучивания стенки с образованием растянутых складок, натяжение которых вызывает местный изгиб поясов балки, а также сжатие поперечных ребер жесткости и изгиб опорных ребер в плоскости стенок. Эта стадия завершается достижением напряжениями предела текучести σ_y либо в отдельных точках стенки, либо в поясах (или одновременно).

В третьей стадии развиваются пластические деформации в стенке и в поясах. Нарастает прогиб балки; интенсивность роста прогиба к концу этой стадии резко повышается и в отсеках балки образуется пластический механизм - балка приходит в предельное состояние с появлением чрезмерных остаточных деформаций. При дальнейшем, даже незначительном, возрастании нагрузки балка теряет несущую способность либо вследствие потери местной устойчивости полки сжато-изогнутого пояса, либо из-за потери устойчивости пояса в плоскости стенки, как стержня, от действия сжимающей силы и изгибающего момента. Не исключена и общая потеря устойчивости плоской формы изгиба балки, если последняя не раскреплена надлежащим образом от боковых деформаций. Отметим также, что описанные формы потери устойчивости пояса балки могут произойти и не в конце третьей стадии, а даже и на предыдущих стадиях, если размеры элементов пояса выбраны неудачно.

Учет особенностей работы балок с гибкими стенками привел к необходимости разработки адекватных рекомендаций по их конструктивным решениям. Возможно применение балок: с поперечными ребрами, приваренными к стенке - двусторонними и односторонними, или не связанными с нею; без поперечных ребер. Безреберные балки требуют строго центрированного приложения нагрузки в плоскости стенки, ибо пояса их практически не закреплены от закручивания.

Более часто применяют балки с ребрами жесткости, имеющими назначение, как и в обычных балках, для восприятия местных нагрузок от второстепенных балок и для ограничения длины отсека. В работе ребер, подкрепляющих гибкие стенки, есть и свои особенности, определяемые работой стенок в закритической стадии.

Пояса в балках с гибкими стенками работают не только на сжатие, но и на изгиб от натяжения стенки, поэтому целесообразно применять сечения поясов с повышенной жесткостью на изгиб и кручение. По технологичности более предпочтительны сечения с поясами из полосовой стали и широкополочных тавров; при значительных нагрузках возможно применение поясов из прокатных или гнутых швеллеров либо из широкополочных двутавров. Сечения балок с повышенным объемом сварки уступают остальным по трудоемкости изготовления.

По статической схеме балки с гибкой стенкой могут быть разрезными и неразрезными, а по очертанию - постоянной или переменной высоты (двускатные либо односкатные). Применяют такие балки в качестве прогонов, стропильных и подстропильных конструкций пролетом 12. 36 м с соотношением постоянных и временных нагрузок 1/1,5. 1/2, балок жесткости комбинированных балочно-вантовых систем, балок-стенок бункеров, стенок крупногабаритных вентиляционных коробов, газоводов и т. п.

Общая устойчивость балок

При нагружении балки, работающей на изгиб в плоскости наибольшей жесткости, может возникнуть явление потери общей устойчивости (рис. 74). Сжатый пояс балки выпучивается в бо­ковом направлении, и возникает кручение. Балка теряет плоскую форму изгиба. Нагрузка и нормальные напряжения, соответ­ствующие моменту потери устойчивости, называются критиче­скими. Расчет общей устойчивости балки основан на явлении по­тери устойчивости сжатой части балки как центрально-сжатого стержня. Критическая сила для балок симметричного профиля, у которых совпадают центр изгиба и центр тяжести, определяется в виде

где k – коэффициент, зависящий от вида нагрузки, места ее нахождения (на верхнем или нижнем поясе), от геометрических параметров балки, от условий закрепления ее на опорах; В ­– жесткость балки при изгибе относительно вертикальной оси, В = EJ_y; С – жесткость балки при кручении, С = GJ_к, где J_к – момент инерции при чистом кручении; l – свободная длина сжатого пояса (расстояние между его закреплениями в горизон­тальной плоскости).

При учете стесненно­го кручения С = GJ_к+ π 2 ЕJω/l 2 .

Критическое напряже­ния имеет вид

где h – высота сечения балки; k₁ – величина, определяемая харак­тером нагрузки, Па. В том случае, если по формуле (235) значе­ние σ_кр получается боль­ше σ_пц (предела пропорциональности), то оно рассматривается как условное. Для нахождения действительного σ_кр пользуются зависимостью Ясинского на основе допущения о качественной аналогии при потере устойчивости изгибаемой балки и центрально-сжатого стержня. Проверка балки, на общую устойчивость производится по формуле

где М и W_бр – изгибающий момент и момент сопротивления се­чения брутто, соответствующие сжатому поясу, в плоскости наи­большей жесткости; φ_б – коэффициент снижения напряжений при потере устойчивости изгибаемых элементов, φ_б = σ_кр / σ_Т,

Рисунок 74 – Изгибно-крутильная форма потери общей устойчивости балки

Для балок с симметричным двутавровым сечением

φ_б = ψ (J_y/J_х)(h/l) 2 10 3 , (237)

где коэффициенты φ_б и ψ определяются в зависимости от пара­метра α = 1,64 (J_к/J_у)(l/h) 2 ;в табличной форме они приводятся в работе.

На значения критических напряжений и φ_б большое влияние оказывает расположение нагрузки: на верхнем или нижнем поясе. В первом случае момент, возникающий при закручивании балки, способствует увеличению деформации кручения, во втором же случае - препятствует. Проверка устойчивости балок швеллер­ного сечения осуществляется так же, как и для двутавра, но при этом φ_б умножается на 0,5 в случае приложения нагрузки в глав­ной плоскости, параллельной стенке, или на 0,7 – при приложе­нии нагрузки в плоскости стенки.

При действии на балку системы сосредоточенных грузов (дав­лений ходовых колес тележки), а также для учета веса балки эти нагрузки надо привести к эквивалентной с точки зрения устой­чивости плоской формы изгиба. С целью увеличения устой­чивости балки в ряде случаев ее сжатый пояс выполняют более мощным, чем растянутый. Другой путь обеспечения устойчиво­сти - подкрепление в горизонтальной плоскости сжатого пояса с помощью настила или фермы. Проверки общей устойчивости не требуется: при наличии настила, опирающегося на сжатый пояс; для двутавровых балок из стали марок СтЗ, Ст4 при соотно­шении l/b ≤ 15 (l – длина балки; b – ширина сжатого пояса) и нагрузке по верхнему поясу, а при нагрузке по нижнему – при l/b≤24. Для балок из низколегированных сталей указанные цифры будут примерно на 20 % меньше. Для балок замкнутого сечения (коробчатого и т. п.) общая устойчивость, как правило, обеспечена вследствие большого значения J_к.

Общая характеристика балок. Типы сечений балок. Расчет прокатных балок. Проверка прочности

Балками называются конструктивные элементы сплошного сечения, работающие на изгиб. Благодаря простоте и малой стоимости изготовления, удобной конструктивной форме, небольшой строительной высоте балки находят широкое применение в строительных конструкциях.

Характерной областью применения балок являются относительно небольшие пролеты при наличии больших нагрузок. В случае больших пролетов (более 20 м) и малых нагрузок балки оказываются существенно тяжелее ферм и применение их становится нерациональным.

Общая характеристика балок

Балки применяют в перекрытиях и покрытиях зданий, в пролетных строениях мостов, а также в качестве подкрановых конструкций производственных зданий.

Балки работают в основном на поперечный изгиб, воспринимая изгибающий момент и поперечную силу. Однако необходимо знать, что в них почти всегда присутствует крутящий момент, потому что крайне трудно обеспечить передачу нагрузки строго в срединной плоскости.

Металлические балки могут быть классифицированы в зависимости от ряда признаков.

По статической схеме балки могут быть разрезными, консольными и неразрезными. Неразрезные балки экономичнее по затратам металла, но более трудоемки в изготовлении и монтаже, чем разрезные.

По типу сечения балки разделяются на прокатные и составные. Прокатные выпускаются заводами высотой до 1 м, ими можно перекрыть пролет до 1218 м в зависимости от нагрузки на балку и марки стали. Составные сечения балок формируются из листов или фасонного проката (рис. 10.1).

Рис. 10.1. Типы сечений балок:

а – прокатный двутавр; б – сварной двутавр; в – клепаный (болтовой);

г – несимметричный составной; д – замкнутое коробчатое сечение

По материалу балки могут быть стальные, бистальные (из двух марок стали, когда более напряженные части сечения выполняются из более прочной стали) и полистальные (из трех и более марок стали), а также из алюминиевых сплавов.

По виду соединений балки разделяются на сварные, клепаные и комбинированные (заводские соединения сварные, а монтажные - болтовые).

Основное сечение балок - двутавр (рис. 10.1, а,б,в,г) как наиболее экономичное при работе на поперечный изгиб и удобное в конструктивном отношении. Если в балке появляется крутящий момент значительной величины, эффективным становится замкнутое коробчатое сечение (рис. 10.1, д).

Пояса балки работают в основном на восприятие изгибающего момента, стенка - на восприятие поперечной силы (и небольшой части изгибающего момента). Чем больше высота сечения балки, тем меньше усилие в поясах (), а следовательно, и меньше расход стали на них, но с увеличением высоты растет расход стали на стенку (рис. 10.2).

Рис. 10.2. График зависимости массы балки от высоты сечения

Очевидно, что существует какое-то значение высоты балки, при котором суммарный расход стали на пояса и стенку будет наименьшим. Эту высоту принято называть оптимальной - h_опт. Таким образом, чтобы получить балку, экономичную по расходу стали, необходимо назначать высоту ее близкой к оптимальному значению.

Расчет прокатных балок

Расчет балки в конструктивной схеме здания или сооружения выполняется на основе компоновочных чертежей в виде планов и разрезов, по которым определяются основные исходные данные: величина пролета - l, шаг балок - b, число пролетов (для неразрезных балок), места приложения сосредоточенных сил и пр. Характер и величина действующих на балку нагрузок уточняется по заданию на проектирование и СНиП “Нагрузки и воздействия”.

Руководствуясь этими материалами, проектировщик назначает расчетную схему балки, определяет схему приложения нагрузок, вычисляет нормативные и расчетные значения их и выполняет статический расчет, в результате которого получает нормативное и расчетное значения максимального изгибающего момента - и и расчетное значение максимальной перерезывающей силы - Q_max.

По данным статического расчета подбирается сечение балки. Предварительно номер прокатного профиля определяется исходя из требуемого момента сопротивления балки W_тр, обеспечивающего прочность при изгибе (см. материал лекции 6 “Предельное состояние и расчет изгибаемых элементов”):

или, если по нормам проектирования в балке может быть допущено развитие пластических деформаций

Расчет внецентренно сжатых элементов МК

n, C_x и C_y – коэффициенты, учитывающие развитие пластических деформаций, принимаются по приложению 5 СНиП II -23 – 81 * .

В случаях, когда пластические деформации не допускаются:

Расчет на устойчивость производится как в плоскости действия момента (плоская форма потери устойчивости), так и из плоскости (изгибо-крутильная форма потери устойчивости).

Расчет в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии производится по формуле

φ _е принимается по таблице 74 СНиП II -23-81 * , в зависимости от условий гибкости и приведенного относительно эксцентриситета , здесь - коэффициент влияния формы сечения (73 СНиП II -23-81 * ); – относительный эксцентриситет; e – эксцентриситет; W_c – момент сопротивления для наиболее сжатого волокна.

Расчет на устойчивость из плоскости изгиба, при изгибе в плоскости наибольшей жесткости (J_x > J_y), совпадающей с плоскостью симметрии:

φ _y – коэффициент, зависящий от продольного изгиба и прочностных характеристик стали, определяемый как для центрально – сжатого стержня.

С – коэффициент, зависящий от многих параметров, определяется по рекомендациям п.5.31 СНиП II – 23 – 81 * .

Для внецентренно сжатых элементов, изгибаемых в плоскости наименьшей жесткости (J_y > J_x) проверка на устойчивость из плоскости производится по формуле:

φ _x - определяется как для центрально сжатого стержня.

Если стержень изгибается в двух плоскостях, расчет на устойчивость проводится по формуле:

φ _ey и С определяются по рекомендациям п.5.34 СНиП II -23 – 81 * .

13. Металлическая балка – изделие из металла высокой плотности. Используется металлическая балка в промышленном и гражданском строительстве для перекрытий, опор, мостовых сооружений. Разделяют металлические балки коробчатого и двутаврового сечения. Из-за простоты конструкции в строительстве широко распространены двутавровые балки. Они выпускаются высотой от 240 до 3500 мм, толщиной листа от 8 до 50 мм, длиной до 15,5 метров. Балки различают по толщине стенки, назначению, способу производства.

Горячекатанные металлические балки, изготовленные из стальной заготовки методом горячей прокатки, основной элемент при сооружении опор, подвесных путей, армирования шахтных стволов.

Наиболее рациональны в использовании прокатные балки двутаврового и швеллерного сечения ввиду простоты их изготовления; При недостаточной мощности прокатных балок широко применяют сварные составные балки двутаврового сечения, а для конструкций, подвергающихся динамическим и вибрационным нагрузкам,— составные балки на высокопрочных болтах и клепаные балки ( 34). При пролетах до 6 м вместо прокатных стальных и прессованных алюминиевых балок целесообразно применять стальные балки из гнутых профилей швеллерного или коробчатого типа

Балки прокатные обладают одним очень важным сочетанием достоинств — они не трудоемки в изготовлении и обладают высокой надежностью. К сожалению, технология изготовления не позволяет производить прокатные балки с высокими несущими способностями (неограниченных размеров). Сфера их применения — использование в строительстве перекрытий гаражей, подвалов частных домовладений, помещений складов и т.д. К недостаткам прокатных балок можно отнести большой расход металла при их изготовлении.

Там, где балки прокатные не могут быть использованы в силу своей ограниченной несущей способности, строители применяют составные балки. Технология изготовления составных балок подразумевает соединение между собой верхнего и нижнего несущего пояса тонкой стенкой из металла. В разрезе составная балка представляет собой двутавровое сечение. Изредка составные балки соединяются заклепками, чаще всего — сваркой. Недостатком составных балок можно считать большой расход металла на их изготовление.

Само название — бистальные балки говорит о том, что подобные балочные конструкции изготавливаются с использованием двух сортов стали. На особо ответственные участки бистальной балки идет высокопрочная низколегированная сталь, а поперечная стенка делается из более дешевой малоуглеродистой стали. Таким образом, бистальные балки позволяют значительно снизить материалоемкость производства без уменьшения несущих способностей готовой продукции.

БАЛКИ ЗАМКНУТОГО СЕЧЕНИЯ

Балки замкнутого сечения представляют собой конструкцию из двух сваренных между собой двутавровых балок. Считается, что такие балки способны успешно противостоять многократным нагрузкам на изгиб и кручение. Именно это обусловило их сферу применения — конструкции мостов, башенных кранов. Технология изготовления балки подобного сечения настолько сложна и затратна, что делает подобные балочные конструкции слишком дорогими для конечного потребителя.

БАЛКИ С ГИБКОЙ СТЕНКОЙ

Металлические балки, имеющие гибкую стенку «пришли» в строительство из авиамоделирования. Изначально в самолетостроении брезент (вместе с ребрами жесткости) выполнял роль гибкой стенки между двумя несущими поясами. По такому же принципу работают металлические балки с тонкой (гибкой) стенкой. Трудоемкость их производства с лихвой окупается экономией металла.

БАЛКИ С ГОФРИРОВАННОЙ СТЕНКОЙ

Балки с гофрированной стенкой требуют значительного количества ребер жесткости. Процесс их изготовления достаточно сложен и трудоемок. Именно это послужило толчком к выпуску балок с гофрированной стенкой. Балочные конструкции с гофрированной стенкой позволяют еще больше уменьшить толщину металла, а значит — снизить его расход. Кроме того, гофрирование выполнять с технологической точки зрения гораздо проще, чем устанавливать ребра жесткости.

БАЛКИ С ПЕРФОРИРОВАННОЙ СТЕНКОЙ

Балки с перфорированной стенкой по своему внешнему виду напоминают двутавровые прокатные балки, в соединительной стенке которых вырезаны технологические отверстия. Расчеты и практика показывают, что наличие отверстий практически не сказывается на несущей способности балки, но зато заметно облегчается общий вес конструкции. Положительным образом на конечной стоимости балки с перфорированной стенкой сказывается и экономия металла при ее производстве.

14. Металлические колонны

Колонна металлическая (подпорка, столб, подставка, стояк) представляет собой несущую строительную конструкцию, располагаемая вертикально и служащая чаще всего в качестве опоры фронтонов либо внутренних частей зданий. Однако на сегодняшний день металлические колонны используют не только как основные несущие конструкции. Все чаще данные изделия стали использовать при дизайнерском оформлении зданий.

Читайте также:

  
• Уголки стальные горячекатаные равнополочные
  
• Электроводонагреватель универсальный electrolux ewh 80 royal flash silver 80 л нержавеющая сталь
  
• Чайник со свистком сталь 18 10
  
• Джет ли как закалялась сталь
  
• Резервуар стальной горизонтальный 50 м3 вес