Балки и колонны

Типы поперечных сечений и размеры сварных балок весьма разнообразны. Если нагрузка приложена в вертикальной плоскости, чаще всего используют балки двутаврового сечения. При приложении нагрузки в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также при действии крутящего момента более целесообразно использование балок коробчатого сечения.

Обычно сварной двутавр состоит из трех основных листовых элементов: стенки и двух полок (поясов), но может иметь вертикальные и горизонтальные ребра жесткости (рисунок 6). При больших размерах двутавровой балки ее стенка (рисунок 7, а) и пояса (рисунок 7, б) могут быть составными, Такие балки нашли применение при сооружении пролетных строений автодорожных мостов. Устойчивость вертикальной стенки обеспечивается вертикальными и горизонтальными ребрами жесткости, сечение изменяется за счет изменения ширины и толщины поясов.

а – пересечение вертикальных и горизонтальных ребер жесткости; б – крепление вертикальных ребер жесткости к верхнему поясу; в – крепление вертикальных ребер жесткости к нижнему поясу

Рисунок 6 – Конструктивное оформление ребер жесткости двутавровых балок

а – с составной стенкой; б – с полкой переменного сечения

Рисунок 7 – Конструктивное оформление двутавровых балок больших размеров

Пуск в 1978 г. первого в стране цеха прокатных широкополочных двутавров расширяет возможности рационального проектирования сварных балочных и решетчатых конструкций. Типовые конструкции подкрановых балок с тонкой стенкой и поясами из тавров, полученных роспуском широкополочных двутавров, показаны на рисунок 8. Сварные балки пролетом 6 м и высотой 800–1300 мм предполагается изготовлять с уширенными верхни­ми поясами под краны грузоподъемностью 10–20 т без ребер жесткости и под краны 30–50 т с ребрами жесткости. Балки пролетом 12 м и высотой 1100–1600 мм предусматриваются с поясами одинаковой ширины и с ребрами жесткости.

Рисунок 8 – Составные подкрановые балки с использованием широкополочных двутавров

Балки коробчатого сечения широко используют в конструкциях мостовых кранов. Обычно вдоль балки располагают поперечные диафрагмы, которые приваривают к сжатому верхнему поясу и к боковым стенкам. Сварные элементы коробчатого сечения используют также в качестве стержней ферм крупных мостовых пролетных строений. В конструкциях ферм авто- и железнодорожных мостов применяют унифицированные сварные коробчатые элементы шириной 526 и высотой 450, 600 и 800 мм, длиной до 17 м. В отличие от балок эти элементы диафрагм не имеют.

Колонны могут быть сплошные (рисунок 9, а, б)и сквозные (рисунок 9, в). Колонны цехов воспринимают нагрузку от кровли и от кранового моста в местах расположения опор подкрановых балок. Резкое увеличение нормальной силы и изгибающего момента в этом сечении нередко приводит к необходимости использования ступенчатых колонн (рисунок 9, б, в). Нижняя часть колонн имеет опорную плиту, передающую нагрузку на бетонный фундамент.

а, б – сплошные; в – сквозная

Рисунок 9 – Примеры колонн постоянного (а) и переменного (б, в) сечений