1.2 Балки и колонны

Балки являются наиболее распространенным элементом конструкций. Они входят в состав конструкций мостов, вагонов, плотин, самолетов, кранов, станков, каркасов зданий и др. сооружений.

Во всех случаях служебное назначение балок заключается в том, чтобы, приняв нагрузку от других элементов конструкций, передать ее на опоры (т.е. на те части конструкций, которые в свою очередь поддерживают балки).

Типы поперечных сечений и размеры сварных балок весьма разнообразны. Если нагрузка приложена в вертикальной плоскости, чаще используют балки двутаврового сечения. При приложении нагрузки в вертикальном 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.

При больших размерах двутавровой балки ее стенка и пояса 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 толщены поясов.

Двутавровые балки относятся к числу наиболее широко применяющихся элементов металлических конструкций и поэтому в промышленности организовано их массовое изготовление в виде профильного проката, размеры которого установлены сортаментом. Прокатные двутавры обычно применяют для пролетов, не превышающих 8 м. При увеличении пролетов применение прокатных профилей становится не рациональным, учитывая, что, при постоянном поперечном сечении балки, материал не по всей её длине используется полноценно.

Балки коробчатого сечения широко применяются в конструкциях мостовых кранов. Сварные элементы коробчатого сечения используют также в качестве стержней ферм крупных мостовых пролетных строений.

Колонны могут быть сплошные и сквозные. Колонны цехов воспринимают нагрузку от кровли и от кранового моста в местах расположения опор подкрановых балок. Резкое увеличение нормальной силы изгибающего момента в этом сечении нередко приводит к необходимости использования ступенчатых колонн.