Сварная балка

Балка представляет собой конструктивный элемент сплошного сечения, предназначенный для работы на поперечный изгиб. Балки применяют в различных перекрытиях, рабочих площадках, эстакадах, мостах, подкрановых балках и других конструкциях. Наиболее широкое применение сплошностенчатые балки находят для небольших пролетов при больших нагрузках. В случае больших пролетов и малых нагрузок рациональнее использовать сквозные балки или фермы, так как получаемая в данном случае экономия металла более существенна, чем увеличение трудоемкости.

Сварные балки обычно состоят из трех элементов: вертикального — стенки и двух горизонтальных — поясов (полок), присоединяемых к стенке при помощи сварки, как правило, автоматической (рис.8.2). Возможны и другие конструктивные решения составных балок (рис. 8.3).

Сварные балки должны удовлетворять требованиям прочности, жесткости, обшей и местной устойчивости.

Вместе с тем сварные балки должны быть и экономичными по затратам металла. Важнейшая задача при подборе сечения составной балки — установление рациональной высоты балки h, главного размера сечения. Как правило, высота составных балок h= (1/8—1/12)l, хотя могут быть и отступления как в меньшую, так и в большую сторону. Высота балки зависит от предъявляемых к ней требований жесткости и наибольшего расчетного изгибающего момента М.

Устройство поясов из нескольких листов, сваренных по продольным кромкам, менее предпочтительно ввиду необходимости сварки протяженных швов, сложности обеспечения плотного прилегания поясных листов друг к другу, неравномерности распределения напряжений (рис. 8.3 — заштрихована эпюра нормальных напряжений в верхнем листе, не заштрихована — в нижнем).

В настоящее время все более широко применяют сквозные (перфорированные) двутавровые балки. Роспуск стенки горячекатаного двутавра по ломаной линии (рис. 8.4) с последующим совмещением и сваркой выступающих гребней (рис. 8.4, б) обеспечивают получение элемента двутаврового сечения с шестиугольными отверстиями, напоминающими пчелиные соты. Иногда такие сварные балки называют «сотовыми». Они имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными сплошностенчатыми. В частности, при одинаковом расходе металла момент инерции сквозного двутавра Ix в 1,5—2 раза больше, чем у исходного прокатного.

Следует, однако, отметить, что изготовление «сотовых» балок связано с определенными трудностями (коробление балок после роспуска сплошностенчатого прокатного двутавра, необходимость применения специального кондуктора для сборки таких балок и последующей сварки).

Благодаря повышенной несущей способности «сотовые» сварные балки конкурентоспособны не только с обычными сплошностенчатыми балками, но и с решетчатыми конструкциями. Однако применяют их все же ограниченно в условиях статического нагружения.

По статической схеме балки классифицируются на разрезные, консольные и неразрезные. В металлических конструкциях чаще применяют разрезные свободно опертые (без защемления) балки. Неразрезные балки и однопролетные защемленные балки более экономичны по расходу металла, однако сложнее в изготовлении и особенно в монтаже.

Балки разделяют по способу соединения элементов на сварные и клепаные (рис. 8.5, в). Наибольшее распространение получили сварные балки, так как они более экономичны по расходу металла и менее трудоемки при изготовлении. Клепаные балки применяют редко, как правило, для конструкций, работающих в условиях тяжелых динамических или вибрационных нагрузок.

Составные балки могут изготовляться из элементов с разными марками стали. Стенку балки, работающую в большей части на изгиб с незначительными напряжениями изготовляют из менее прочной и более дешевой углеродистой стали, а пояса — из низколегированной. Наибольший эффект достигается при использовании в растянутых элементах высокопрочной стали.

Используются и металлические предварительно напряженные балки, в которых в результате предварительного напряжения стенки обеспечивается экономия металла.

Система несущих балок, образующих конструкцию перекрытий, рабочих площадок, проезжей части мостов и других конструкций, называется балочной клеткой.

Балочные клетки могут быть трех типов: упрощенные, нормальные и усложненные.

В упрощенной балочной клетке (рис. 8.5, а) нагрузка на покрытие или площадку передается через настил на балки настила и с балок настила — на стены или другие несущие конструкции, ограничивающие площадку.

В нормальной балочной клетке (рис. 8.5. б) нагрузка с балок настила передается через главные балки на опоры.

В усложненной балочной клетке (рис. 8.5, в) нагрузка передается многоступенчато: настил опирается на балки настила, балки настила — на вспомогательные балки и вспомогательные балки — на главные.

Размер от нижнего пояса главной балки до верха настила называют строительной высотой балочной клетки.

Сопряжение балок в клетке может быть этажным, в одном уровне и пониженным (рис. 8.6). Самое простое этажное соединение. Его применяют при достаточной строительной высоте. Сопряжение в одном уровне и пониженное используются в случае необходимости получения меньшей строительной высоты.

Для настила балочных клеток применяют либо стальные листы, либо сборные железобетонные плиты.

Остались вопросы? Вы можете получить информацию по интересующим вопросам, связавшись с менеджерами нашей компании по телефону +7 951 895 82 77, по электронной почте info@inmet16.ruили отправив сообщение через форму обратной связи.

Рис. 8.2. Сварная балка из трех листов: а — распределение нагрузки; б — конструкция балки

Рис. 8.3. Сварная балка с поясами из нескольких листов

Рис. 8.5. Типы балочных клеток: а — упрощенная; б — нормальная; в — усложненная