Балки





Балка в технике - конструктивный элемент, обычно в виде бруса, работающий главным образом на изгиб.

Балка широко применяют в строительстве и машиностроении: в конструкциях зданий, мостов, эстакад, транспортных средств, машин, станков и т. д. Изготовляются балки в основном из железобетона, металла и дерева.

В зависимости от числа опор и характера опорных закреплений различают балки: однопролётные, многопролётные, консольные, с заделанными концами, разрезные, неразрезные и др.

По форме поперечного сечения различают балки: прямоугольные, тавровые, двутавровые, коробчатые и др. Наиболее выгодные (по несущей способности и по расходу материала) поперечное сечениебалки, например двутавровое и коробчатое, характеризуются концентрацией материала у верхнего и нижнего краев сечения, где действуют максимально нормальные напряжения при изгибе. Прямоугольные сечения целесообразны при относительно большой высоте и малой ширине балки.

Балка может иметь постоянное по размеру или переменное сечение, последнее позволяет уменьшить её массу.

По назначению балки разделяют на основные (продольные, перекрывающие пролёт между опорами) и вспомогательные (поперечные, перекрывающие расстояния между другими балками). Система продольных и поперечных балок называется балочной клеткой.

Металлические балки применяют главным образом при тяжёлых нагрузках. Наиболее эффективны металлические балки двутаврового (прокатные и составные) и коробчатого сечения(составные). Составные балки могут иметь практически неограниченнкю высоту и несущую способность.

Расчёт балки обычно производят на прочность, жёсткость и устойчивость по законам сопротивления материалов. Балки рассчитывают на нагрузки: постоянную (от собств. массы и массы опирающейся на неё конструкции) и временную или полезную. Определение опорных реакций, изгибающих моментов, поперечных сил и прогибов в статически определимых балках производится аналитически или графически на основе уравнений равновесия. Статически неопределимые неразрезные балки рассчитывают обычно с помощью трёхчленных уравнений (уравнения трёх моментов) при жёстких опорах и пятичленных ? при упруго смещающихся. Для расчёта балки, лежащих на податливом (например, грунтовом) основании, пользуются расчётными моделями основания (см. Основания сооружений). Подбор поперечного сечения балки производят в основном из условия восприятия изгибающего момента (нормальных напряжений). Кроме того, сечение проверяют на действие поперечной силы (касательных напряжений) и главных напряжений. В отдельных случаях рассчитывают балки на устойчивость. Определение касательных напряжений в балках впервые было предложено русским инженером Д. И. Журавским.