11. Балки и балочные конструкции.Компоновка балочных конструкций. Настилы балочных клеток.

Балки являются основным и простейшим конструктивным элементом, работающим на изгиб. Широкое распространение балок определяется простотой конструкции, простотой изготовления и надежностью в работе.

Рационально применять сплошностенчатые балки в конструкциях небольших пролетов — до 15 —20 м. При увеличении нагрузки область рациональных пролетов возра­стает, известны примеры применения сплошных подкрановых балок пролетом 36 м и более. Такие балки часто бывают двустенчатыми, т.е. имеют коробчатое сечение. В автодорожных и городских мостах пролеты сплошных балок достигают 200 м и более.

Мерой эффективности (по расходу материала), т.е. выгодности сечения балки как конструкции, работающей на изгиб, является отношение момента сопротивления к площади сечения, равное ядровому расстоянию, р = W/A.

Компоновка (Типы балочных клеток)

Балочная клетка – система несущих балок.

Балочные клетки подразделяют на три основных типа: упрощенный, нормальный и усложненный.

Главные балки обычно опирают на колонны и располагают вдоль больших расстояний между ними.

Расстояние между балками настилаа определяется несущей способностью настила и обычно составляет 0,6—1,6 м при стальном и 2 — 3,5 м при железобетонном настиле. Расстояние между вспомогательными балками обычно назначается в пределах 2 —5 м, оно должно быть кратно пролету главной балки и меньше ширины площадки.

Настилы балочных клеток

Щитовой настил:Б — блок; Щ — щит

В качестве несущего настила чаще всего применяют плоские стальные листы или настил из сборных железобетонных плит. Щиты настила имеют размер до 3x12 м и укладываются на балки перекрытий.

Конструкция щитового настила для тяжелых нагрузок состоит из системы продольных и поперечных ребер, образующих балочный ростверк с ячейками около 0,5x1,5 м, к которому сверху приварен листовой настил. Балки ростверка — ребра, поддерживающие настил, — часто делают из гнутых профилей, а приварка их к настилу делает возможным включать в их расчет полосу настила шириной в качествеверхнего пояса балки-ребра.

Сам листовой настил, опираясь на ребра, работает как пластина, опертая на четыре стороны и закрепленная по контуру.

Полезная нагрузка настила перекрытий задается равномерно распределенной, интенсивностью до 40 кН/м2, а предельный относительный прогиб принимают не более 1/150.

Н аиболее выгодное решение по расходу материала получается при минимальной толщине настила, так как в двутавровых балках, работающих на изгиб, материал используется лучше, чем в настиле прямоугольного сечения. Однако увеличение числа балок при тонком настиле резко увеличивает трудоемкость монтажа перекрытия, что нежелательно.

Для настилов рекомендуется использовать листы толщиной 6 — 8 мм при нагрузке менее 10 кН/м; 8—10 мм при 11-20 кН/м; 10—12 мм при 21-30 кН/м и 12—14 мм при более 30 кН/м. Приварка настила к балкам делает невозможным сближение опор настила при его прогибе под нагрузкой, что вызывает в нем растягивающие цепные усилия H, уменьшающие изгибающий момент и тем самым улучшающие работу настила в пролете (рис.б).