Балки металлические

Рис.1.

Рис.2.

Применяются в промышленном, гражданском и жилищном строительстве, в перекрытиях, площадках, в виде подкрановых и мостовых балок, в гидротехнических сооружениях их пролеты в конструкциях перекрытий и площадок достигают 15-20 м, в подкрановых балках - до 36 м, а в автодорожных и городских мостах - до 200 м и более. Чаще применяются однопролетные разрезные балки металлические, которые просты в изготовлении и удобны для монтажа. По расходу металла они менее выгодны по сравнению с неразрезными и консольными. Неразрезные балки металлические имеют опорный момент, который разгружает пролетные участки, в результате чего они являются более экономичными. Как правило, балки металлические изготавливают из углеродистых и низколегированных сталей.

В зависимости от величины и характера нагрузки, а также величины пролета применяют балки металлические двутавровые (Рис.1) и швеллерного сечений, прокатные (Рис.1 а, б) и составленные из листов с применением сварки (Рис.1, в), клепки или болтов (Рис.1, г). Применяются балки металлические со сплошной и сквозной стенками (Рис.2), с поясами из листов и гнутых профилей, симметричных и несимметричных сечений, из одинаковых сталей в поясах и стенке и из разных сталей. Наиболее просты и удобны для использования балки из прокатных обычных и балочных профилей, которые из-за ограниченности сортамента не могут применяться для больших пролетов и значительных нагрузок. При кранах с интенсивной работой, а также для железнодорожных мостов часто применяют балки на заклепках или на высокопрочных болтах. Сварные балки проще в изготовлении и экономичнее клепаных на 15-20%. Они изготавливаются из 3 листов двух поясов и стенки. При отсутствии листов необходимой толщины пояса могут образовываться из нескольких листов меньшей толщины, соединенных на электрозаклепках.

Составные балки металлические проектируются переменного сечения по длине пролета. Изменения сечений соответствуют изменениям эпюры моментов, что позволяет получить экономию металла. Выполняется это за счет изменения ширины или толщины поясов балки. Весьма эффективны балки со сквозной стенкой, которые образуются путем продольной разрезки стенки двутавра по зигзагообразной линии с последующей раздвижкой и сваркой частей двутавров по выступам стенки. Несущая способность таких двутавров в 1,3-1,5 раза выше несущей способности исходного двутавра за счет увеличенной высоты сквозных двутавров.

Существуют приемы создания рациональной конструкции металлических балок за счет их предварительного напряжения.

Общая устойчивость балки достигается за счет соответствующего развития ширины поясов по отношению к пролету или за счет ее раскрепления к связевым конструкциям. Местная устойчивость поясов и стенки обеспечивается путем выбора необходимой толщины листов, а также за счет установки раскрепляющих ребер. Применяются балки металлические, воспринимающие статические нагрузки, у которых стенка в процессе эксплуатации может терять устойчивость, а пояса испытывают пластические деформации.

Опоры выполняются на ширину нижнего пояса неподвижными или обеспечивающими смещение. Передача опорных реакций осуществляется через центрирующие прокладки или через торцы опорных ребер. Для мостовых балок металлических применяют катковые опоры, крепление балок к колоннам выполняется на болтах через опорные столики или фланцевые соединения.