Балкой называся брус, испытывающий действие изгибающих усилий, таких как поперечные силы, моменты и/или распределенные нагрузки.
Длина балки должна превышать больший из поперечных размеров в 5 и более раз.
Деформацией балки является искривление ее продольной оси.
Также, балкой называют элементы строительных и инженерных конструкций, воспринимающих преимущественно изгибающие нагрузки.
Как правило, они имеют прямолинейную продольную ось, а также постоянные размеры и форму поперечного сечения по всей длине.
В промышленности используются в основном металлические балки, обеспечивающие необходимую прочность, жесткость и устойчивость сооружений.
В строительстве помимо стальных также могут применяться железобетонные балки, усиленные стальной арматурой.
Виды балок
По способу закрепления и количеству опор балки делятся на:
- консольные;
- двухопорные;
- многопролетные шарнирные;
- многопролетные неразрезные,
а также на статически определимые и статически неопределимые.
Прочность и жесткость балок
На прочность и жесткость балки влияют:
- величина и положение внешних нагрузок;
- размеры, форма и расположение ее поперечного сечения;
- продольные размеры балки;
- материал;
- количество опор и способ закрепления в них.
Порядок расчета балок на прочность
Прочностные расчеты балок состоят из следующих этапов:
- При необходимости определяются опорные реакции;
- Строятся эпюры внутренних поперечных сил и изгибающих моментов;
- По эпюрам Q и M определяется опасное сечение балки.
Далее для данного сечения может быть выполнен один из трех видов расчета:
- Подбор сечения балки (проектировочный расчет);
- Проверка на прочность;
- Определение грузоподъемности балки.
Расчет балки на жесткость
При расчетах на жесткость рассчитываются прогибы в характерных сечениях балки, величина которых не должна превышать допустимых значений.
В случае если балка не удовлетворяет данному условию, необходимая жесткость достигается путем увеличения соответствующих размеров ее поперечного сечения.
Рациональные сечения балок
Наиболее предпочтительными сечениями балки являются двутавр и швеллер.
Они обеспечивают необходимую прочность балки, имея при этом наименьший собственный вес.
Это достигается за счет концентрации основной части металла в местах сечения, где возникают наибольшие нормальные напряжения.
