Teraz jesteś w: Projektowanie Belka swobodnie podparta czy belka wieloprzęsłowa?

Belka swobodnie podparta czy belka wieloprzęsłowa?

Dodał: Konstrukcje stalowe | Tagi: belka swobodnie podparta, belka wielprzęsłowa

Projektowanie konstrukcji budowlanych między innymi konstrukcji stalowych, żelbetowych, zespolonych czy drewnianych wymaga od projektanta podjęcia decyzji odnośnie schematu statycznego projektowanego obiektu. W zakresie konstrukcji stalowych, których tematyką zajmujemy się w ramach serwisu, dość często stajemy przed podjęciem decyzji odnośnie prostego bądź co bądź wyboru: schematu statycznego belki. Jakie wady i zalety mają: belka swobodnie podparta oraz belka wieloprzęsłowa.

Belki stalowe mają bardzo szerokie zastosowanie w budownictwie nie tylko stalowym ale również monolitycznym: betonowym czy żelbetowym. Ten typ elementu wykorzystywany jest najczęściej w przypadku: stropów, nadproży, rygli ściennych czy płatwi dachowych. W zależności od przeznaczenia elementu podejmujemy decyzję związaną z jego schematem statycznym. I tak na przykład nadproże może mieć schemat statyczny belki swobodnie podpartej, podobnie może być w przypadku płatwi dachowych - w momencie gdy projektujemy np. hale stalową czy wiatę stalową układ płatwi może być elementem powtarzalnym, wtedy warto rozpatrzeć schemat statyczny wykorzystujący układ płatwi jako belkę wieloprzęsłową. Zarówno belka swobodnie podparta jak i belka wieloprzęsłowa mają swoje wady oraz zalety. Postarajmy się przyjrzeć bliżej poszczególnym rozwiązaniom.

Typy i rodzaje belek stalowych.

Chcąc scharakteryzować belki powinniśmy podzielić je z uwagi na schemat statyczny. Otrzymujemy w ten sposób następujące schematy statyczne: belka jednoprzęsłowa oraz belka wieloprzęsłowa. Czym różnią się wymienione schematy?

Belka jednoprzęsłowa

Układ, schemat belki jednoprzęsłowej jest to układ konstrukcyjny, reprezentowany przez belkę o zadanych warunkach brzegowych: utwierdzenie, swobodny koniec, wolne podparcie. W przypadku zadanego obciążenia na taki układ jesteśmy w stanie wyznaczyć wartości sił wewnętrznych za pomocą gotowych wzorów mechaniki budowli w bardzo krótkim czasie (poszczególne wzory, za pomocą których jesteśmy w stanie wyznaczyć wartość sił tnących, momentów zginających dostępne są w tablicach z zakresu mechaniki budowli oraz w większości pozycji literatury związanej z projektowaniem).

Najprostszym z możliwych schematów, a zarazem jednym z najbardziej popularnych w praktyce inżynierskiej jest schemat belki swobodnie podpartej. Belkę swobodnie podpartą (typ belki jednoprzęsłowej) opisujemy jako pręt na którego końcach mamy podpory: jedna z podpór jest podporą przesuwną, natomiast druga podporą nieprzesuwną. Należy pamiętać, że obciążona belka swobodnie podparta ma momenty zginające w środku przęsła oraz siły tnące, występowanie sił normalnych w belce swobodnie podpartej może mieć miejsce w momencie przyłożenia poziomej reakcji powodującej ich powstanie (belka obciążona w płaszczyźnie nie powoduje powstania sił normalnych). Cały układ belki swobodnie podpartej pokazany jest na schemacie poniżej:

Belka wieloprzęsłowa

Schemat belki wielprzęsłowej jest to bardziej zaawansowana forma układu konstrukcyjnego. Belki wieloprzęsłowe wykorzystywane są bardzo często w konstrukcjach mostowych oraz w przypadku obiektów o znacznej długości i powtarzalności elementu. Obliczanie belek wieloprzęsłowych najczęściej odbywa się przy pomocy programów komputerowych do statyki. Wspomniana forma obliczania wartości sił wewnętrznych nie jest jedyną stosowaną, jednak jest ona najwygodniejsza - obliczenia ręczna, układów wieloprzęsłowych nie należą do skomplikowanych, układ wieloprzęsłowy przy pomocy tzw. "schematu pracy" zamieniamy na układ belek swobodnie podpartych, a następnie według zasad mechaniki obliczamy wartości sił w poszczególnych przęsłach, przenosząc odpowiednio obciążenia oraz wartości reakcji pod belkami na elementy zlokalizowane niżej w schemacie pracy. W wyniku przyjęcia schematu belki wieloprzęsłowej, wartość momentów zginających powstających w przęśle belki będzie mniejsza w stosunku do momentu w odpowiadającej belce swobodnie podpartej.

Znając ogólną charakterystykę poszczególnych układów jesteśmy w stanie podać wnioski związane z podjęciem decyzji wyboru. Belka jednoprzęsłowa to bardzo prosty układ zarówno do wykonania, montażu, modelowania oraz projektowania. Pomimo, że zakres zalet belki jednoprzęsłowej jest obszerny, to w przypadku konstrukcji wymagającej znacznej ilości takich belek, bardziej ekonomiczne pod względem finansowym będzie wykonanie belki wieloprzęsłowej. Belka wieloprzęsłowa charakteryzuje się między innymi mniejszymi wartościami momentów zginających w przęśle w stosunku do szeregu odpowiadających schematów belek jednoprzęsłowych.

---

Zapraszamy do przeszukania naszego serwisu, w celu odnaleźenia innych artykułów i informacji: