Что такое балка в строительстве. Металлические балки перекрытия: виды и свойства. Гнуто-клееные деревянные балки

Аркада

Арка́да (от фр. arcade ) - ряд одинаковых по форме и размеру арок, опирающихся на колонны или на прямоугольные или квадратные столбы - устои . Устои могут быть украшены пилястрами или полуколоннами, поддерживающими венчающий аркаду антаблемент.

Антаблеме́нт (фр. entablement от table - стол, доска) - балочное перекрытие пролёта или завершение стены, состоящее из архитрава, фриза и карниза.

Антаблемент - верхняя, несомая часть архитектурного ордера. Структура антаблемента различна в трёх архитектурных ордерах: дорическом, ионическом и коринфском. В древнеримской и ренессансной архитектуре высота антаблемента обычно составляет примерно 1/4 высоты колонны.

Арка, прислонённая к стене и не имеющая сквозных пролётов, называется слепой или ложной .

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 являться колонны, подвесы, стены или другие балки (перекладины). Затем нагрузка передаётся далее и в итоге, в большинстве случаев, воспринимается конструктивными элементами, работающими на сжатие, - 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 двутавровоесечение. 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.

Металлическая балка может быть по изготовлению - прокатной или сварной.

Двутавровая балка применяется для изготовления колонн и стоек, каркасов гражданских зданий, мостов, в крупнопанельном, промышленном и гражданском строительстве, опор, подвесных путей и прочих металлических конструкциях. Согласно стандартам балки двутавровые изготавливают длиной от 4 до 12 м. Основная геометрия балки определяется размером H (например: Балка 25Б1, Балка 16, Балка 24М). Другими словами размер балки - это расстояние между внешними гранями полок. Индекс после первых двух цифр определяет вид профилей по ширине полок (например: Балка 25Б1, Балка 35Ш1). Минимальный номер двутавровой балки 10.

Главное преимущество двутавровой балки - это снижение массы и увеличение жесткости конструкции. Балка двутаврового профиля в 30 раз жестче и в 7 раз прочнее квадратного профиля аналогичного сечения.

Двутавры делятся на:

· Б- нормальные двутавровые балки

· Ш- широкополочные двутавровые балки

· К- колонные двутавровые балки

Для строительства несущих конструкций, как правило, используют широкополочные двутавровые балки в качестве опорных направляющих.

Сварные составные балки могут быть сплошностенчатыми или со стенкой с круглыми, овальными или многоугольными отверстиями, которые используют для прокладки инженерных коммуникаций и других целей (35,а, б). В промежутках между отверстиями устраивают поперечные ребра жесткости, обеспечивающие устойчивость стенки.

Перфорированные балки имеют ту же массу, что и прокатные профили. При этом их несущая способность и жесткость значительно выше, чем у исходного профиля, а следовательно, она может быть применена при большем пролете и большей нагрузке. Лучше всего использовать такие балки при больших пролетах и малых нагрузках.

Основные типы балок и опор;

Балка-это брус работающий на изгиб.

1)Консоль

2) Двух опорная балка

Пролет- это расстояние между опорами

3)Двухопорная балка с консолью.

4) Многопролетная балка; 3-ех пролетная с консолью

5) Двухопорная балка с консолью и врезанным шарниром

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:

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.

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.

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.

Плоский и однообразный «выглаженный» ландшафт степной зоны скрашивают и оживляют своими живописными очертаниями именно они - балки. Как образовывается эта форма рельефа? Что такое балка, и каковы ее главные особенности? В этой статье мы попробуем ответить на все эти вопросы.

Флювиальный рельеф - что это такое?

Рельеф, образованный поверхностными водотоками (постоянными либо временными), принято называть флювиальным (от латинского слова fluvio - «течь, протекать»).

Любой водный поток выполняет определенную геологическую работу, а именно: разрушает цельные блоки горных пород (эрозионный процесс), переносит продукт разрушения и откладывает его в новом месте (аккумуляционный процесс). В результате этой работы на земной поверхности образуется множество разнообразных форм рельефа: меандры, промоины, овраги, конусы выноса, шлейфы и прочие.

Флювиальные процессы возможны лишь при определенных природно-климатических и геологических условиях. Самая подходящая местность для формирования флювиальных форм рельефа - это равнинная территория, сложенная «мягкими» горными породами, с достаточным увлажнением и редкой древесной растительностью. Иными словами, это степная или лесостепная природные зоны.

Классический ряд эрозионных форм рельефа, созданных поверхностными водотоками, выглядит так:

Борозда (эрозионная).
Промоина.
Овраг.
Балка.
Речная долина.

Причем этот ряд является эволюционным. То есть каждая из этих форм со временем переходит в следующую в точно таком порядке.

Что такое балка? Где и при каких условиях она формируется? Далее мы более подробно расскажем об этой форме флювиального рельефа.

Что такое балка?

Балки, овраги, долины - без всех этих объектов невозможно представить себе классическую степь (украинскую, русскую или молдавскую). Кстати, именно в культурном наследии перечисленных народов нередко упоминаются эти формы рельефа - в сказках, рассказах, песнях и легендах.

Однако у слова «балка» значений несколько. Помимо вышеупомянутой формы рельефа, этим термином также обозначают конструктивный элемент из деревянного бруса, служащий опорой для чего-либо. Кроме того, балка - это еще часть автомобильной подвески.

Определение балки в географической науке следующее: это отрицательная, линейно вытянутая форма рельефа, образованная временным водным потоком. При этом ее дно может быть сухим, или же заполненным небольшим ручьем. Балка - типичный «продукт» эрозионных геологических процессов.

Главные особенности балок

Склоны и днища балки покрыты густой травянистой и кустарниковой растительностью (иногда - с небольшими участками леса). Эта особенность отличает ее от оврага, дно которого не задерновано и больше подвержено эрозии. Чаще всего балка развивается именно из оврага, но не всегда. При определенных условиях она может миновать овражную стадию «флювиальной эволюции».

В степном рельефе балка, как правило, четко и ярко выражена. Очень часто на ее склонах выступают скальные обнажения и выходы более глубоких горных пород. Особенно это характерно для балок Донецкого кряжа.

Днище балки чаще всего ровное и расширенное. Однако чем ближе к верховьям - тем оно становится более узким. В отличие от оврагов, для балок характерна разветвленная структура. В плане их форма напоминает ветвистое молодое дерево или куст. Некоторые особо развитые балки усложнены продольными боковыми террасами - выровненными ступенчатыми площадками, сложенными аллювиальными наносами.

Структура, размеры и виды балок

Параметры балок могут быть разными:

Длина - от нескольких сотен метров до нескольких десятков километров.
Ширина - от 50 до 500 метров и более.
Глубина - от нескольких метров до нескольких десятков метров.

Строение любой балки включает в себя следующие элементы:

Бровка.
Склоны.
Днище.
Тальвег (линия максимальной глубины, измеряемая по днищу).

По форме в плане все балки делятся на прямые, криволинейные и древоподобные; по размеру - на малые, средние и длинные; по сложности организации - на одиночные и ветвистые.

Примеры известных балок

Итак, что такое балка, мы уже разобрались. Данная форма рельефа характерна для степной зоны Украины и умеренных широт европейской части России. Давайте познакомимся с самыми известными примерами балок на территории этих двух государств.

Балка Северная Красная расположена на окраине украинского города Кривого Рога (см. фото). Ее общая протяженность - 36 км, максимальная глубина - 30-40 метров. Сегодня территория балки объявлена заповедной. На ее склонах имеются выходы железистых кварцитов, возраст которых оценивается геологами в 3-3,5 млрд лет.

Каменный Лог - одна из самых красивых балок России. Она расположена в окрестностях деревни Кошлаково Белгородской области. В пределах балки произрастают десятки краснокнижных видов растений - лен желтый и многолетний, ковыль перистый, тимьян меловой и другие.

Сотера - одна из живописнейших балок Крыма. Она находится недалеко от Алушты и села Солнечногорского. Балка привлекает внимание огромного числа туристов благодаря своим природным памятникам - уникальным «Каменным грибам» и водопадом Грейзер.

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.

Несмотря на снижение затрат в строительной сфере, потребили всё же делают довольно приличную выручку фирмам, выпускающим стройматериалы. Сейчас многие закупают нужные материалы для самостоятельного строительства, это же касается и металлических балок, металл - один из самых прочных и доступных оснований для фундамента и каркаса здания.

Что такое балки и из чего изготавливаются

Балка - это важный элемент в конструкции, она ставится для повышения устойчивости и укрепления конструкции . Металлические балки изготавливаются чаще всего из стали, их действие направлено на изгиб. Если сооружение слишком массивное, то балка изготавливается двутавровая, она похожа на две соединенные буквы т. При таком сечении нагрузка на материал распределяется равномерно и повышается сопротивляемость.
Балки бывают не только из металлических соединений, есть также деревянные, они используются в более простом строительстве, они не могут изготавливаться с разными видами сечения, поэтому представляют собой обычный брус с разной длиной и шириной.

Виды и свойства

Балки различают по размерам, им присвоены номера, по которым можно подобрать нужные характеристики индивидуально для строительства:

Размер «10» - самый маленький по стандартам, используется как перекрытие, укрепляет подвижные элементы в постройках. Можно ставить как направляющую конструкцию для подъемников, при условии, что они небольшие.
«12» - балка будет чуть больше, и соответственно, выдерживает большее давление. Чаще всего используется как основа рам, устанавливается в механизмы и машины.
Номер «14» более массивный и помогает создавать более нагружённые перекрытия, подлежит для монтажа в железобетонные конструкции, такие часто ставят в промышленном строительстве.
«16» балка отличается своей прочностью и может уже быть полноценной опорой, устанавливается не только для обеспечения устойчивости гран-балок, но и для передвижения цехового транспорта по рельсовым линиям.
Балка «18» может быть использована именно в строительстве зданий, создавая надёжную опору. Если требуется сделать опору для больших механизмов или обеспечение устойчивости широких площадей.
«20» номер уже входит в число больших балок, она может быть основой для колонны или рам для машиностроения.
«25» - уже не так часто используется в возведении домов, зато будет надежной порой для любых подъёмных механизмов, даже больших кранов.
«30» номер также используется в качестве основы для подъема, но в отличие от «25» изготавливается более широким и длинным, это обеспечивает более высокую сопротивляемость при сильных нагрузках.

Алюминиевые и стальные перекрытия, их плюсы и минусы.

В строительстве также часто используется алюминий , точнее его сплавы, он довольно устойчив к воздействию окружающей среды, но не умеет такой устойчивости при весовой нагрузке . В сравнении со стальными, они легче и тоньше, но чаще всего их приходится утолщать для дополнительной прочности. В возведении конструкций можно использовать оба материала, в зависимости от объемов строительства, так как промышленное производство представляет собой более объемные работы с сильными укреплениями, а вот небольшие постройки можно монтировать из алюминия, он экономичен и прост в использовании.

Есть одна важная особенность - металл при воздействии высоких температур плавится , буквально тает, создавая однородную массу, которая не подлежит восстановлению, при этом алюминий, когда нагревается, не превращается в растаявшую лужу, а наоборот, при уменьшении температур восстанавливается до обычного вида. Конечно, не на каждом производстве окружающая среда имеет температуру в 80 градусов, поэтому ухудшения при обычном нагреве не будет. Со стороны химических обозначений, более благородные соединения у железа, а алюминий не получил признания у химиков.

Есть такое понятие, как модуль упругости, оно отвечает за устойчивость материала к регенерации после сильного давления, то есть если действие балки направлено на изгиб, то она не должна прогибаться, поэтому чем больше давление, тем выше должен быть показатель модуля упругости. Алюминиевые сплавы имеют модуль упругости 70.000 МПа , что в три раза меньше такого же показателя у железа. Именно на основании этого строится план расположения балок, рассчитывается их несущая способность.

Формы, толщина и высота

Различие формы и размеров определяется в соответствии с номерами изготавливаемых балок, они могут быть как маленькими и узкими с цельной формой, так и массивными двутаврами, которые легко сознали опору для больших рабочих кранов. Индивидуальное изготовление позволяет заказывать основу для подвижных конструкций со специфическими показателями и формами. Самое главное, что высоту нужно всегда увеличивать в 1,5 раза, это пойдёт на усадку и прочие строительные работы.

Использование

Основное назначение металлических перекрытий - промышленное строительство , оно отличается от гражданских специальных требований. Чаще всего у застройщиков на эти здания уже есть готовый план, поэтому проблем с зарисовкой проекта не будет, но для такой отрасли должны быть все сертификации у материала, потому что сооружения будут использоваться для массовых скоплений людей или больших фабрик, которые проверяются на прочность со стороны государственных органов.

При этом сложные металлические конструкции по карману действительно крупным заказчикам, цена их довольно высока, а в гражданском строительстве чаще всего используют алюминий, он хоть не столь прочный, но зато тратиться на дополнительную антикоррозионную обработку не нужно, а стандартную нагрузку жилого дома материал выдержать сможет.