Класифікація зварних балок

Балками називають елементи, довжина яких значно перевищує розміри перерізу, що працю­ють на поперечний згин та мають суцільний пе­реріз. Це одні з найпоширеніших конструкцій, які використовують як несучі елементи в пере­криттях і покрівлях будівель та споруд, робочих майданчиків, естакад, галерей, у мостах тощо. Балки застосовують як при малих (наприклад, прогони легких покрівель), так і значних наван­таженнях (балки мостів, підкранові балки тощо).

Найраціональнішими є балки довжиною до 20 м, хоча при інтенсивних навантаженнях ділян­ка раціональних прольотів збільшується. Так, з успіхом експлуатуються балкові мости з прольо­тами до кількох сотень метрів.

За статичною схемою балки поділяють на однопролітні розрізні, консольні та нерозрізні багатопролітні (рис.).

Рис. Найпоширеніші статичні схеми балок:

а — однопролітна розрізна; б — консольна;

в — багатопролітна нерозрізна.

За вит­ратою металу ефективнішими є нерозрізні та кон­сольні балки. Але трудомісткість їх виготовлення та монтажу вища, ніж однопролітних.

Найчастіше проектують металеві балки дво­таврового перерізу (рис.). Такий переріз еко­номічний щодо витрати металу і зручний у кон­струюванні. Застосування двостінних балок ви­правдано лише при наявності значних крутних моментів. Легкі балки часто виготовляють зі шве­лерів (наприклад, прогони). Економічними є й балки з перфорованою стінкою, які виготовляють шляхом розрізування прокатних двотаврів по ла­маній лінії з подальшим зварюванням виступних частин.

Рис. Приклади найпоширеніших перерізів балок:

а — прокатних; б — гнутих; в —- пресованих; г — з перфорованою

стінкою; д — складеного перерізу; 1 — лінія розрізу; 2 — стиковий

шов; 3 — точкове зварювання; 4 — болти або заклепки.

Залежно від прольоту і навантаження балки виготовляють: з прокатних, пресованих та гнутих профілів (рис. а, б, в) і складеного перерізу (рис. г,д).

Проектуючи конструкції, необхідно пам'ятати, що балки складеного перерізу дорожчі й трудомісткіші. їх використання обґрунтоване лише тоді, коли прокатні чи гнуті профілі не задоволь­няють вимоги міцності, жорсткості, стійкості тощо.

Серед балок складених перерізів більш еко­номічними є балки, в яких елементи перерізу з'єднані зварюванням. Трудомісткість виготовлен­ня клепаних балок вища приблизно на 20 %, а металомісткість — на 15 %. Застосування кле­паних балок доцільне при значних змінних та ди­намічних навантаженнях, оскільки вони краще витримують дію таких навантажень.

З метою економії рекомендується використо­вувати у найбільш напружених ділянках поясів сталі підвищеної міцності, виконуючи) всі інші частини з менш міцної вуглецевої сталі (так звані бісталеві балки). Знаходять застосування і попе­редньо напружені металеві балки, які внаслідок внутрішнього перерозподілу зусиль і використан­ня високоміцних сталей мають зменшену мета­ломісткість і вищу жорсткість.

Балки використовують як у вигляді окремих несучих конструкцій (наприклад, підкранові шля­хи), так і у вигляді системи перехресних балок (так званих балкових кліток).