Что такое бетонная балка?

В строительстве бетонная балка представляет собой несущую единицу, которая может использоваться для восприятия как горизонтальных, так и вертикальных нагрузок. Известные как железобетонные балки или железобетонные балки (RCC), эти балки изготавливаются путем заключения стальных стержней, пластин или волокон в бетон. Такая стальная арматура повышает прочность балки, позволяет балке выдерживать растягивающие напряжения и сопротивляться изгибу. Без стальной арматуры бетонная балка была бы хрупкой и сломалась бы под возложенными на нее нагрузками.

Коэффициент теплового расширения бетона и стали одинаков. Это сходство гарантирует, что внутренние напряжения, вызванные различиями в тепловом расширении и тепловом сжатии между двумя материалами, будут небольшими или отсутствующими. В противном случае такие различия могли бы ослабить бетонную балку. Еще один фактор, обеспечивающий дальнейшую эффективную передачу напряжения между сталью и бетоном, заключается в том, что когда влажный цемент, нанесенный на сталь, высыхает, его поверхность точно соответствует поверхности стали. Чтобы сталь лучше сцеплялась с бетоном, сталь обычно гофрируют или делают шероховатой.

Покрытие стали бетоном защищает ее от непогоды и предотвращает коррозию стали. Если сталь заржавеет, она расширится и треснет и отделится от бетонной оболочки. Это снова ослабило бы балочную конструкцию.

Бетонные балки широко используются в современном строительстве зданий и при строительстве автодорожных мостов. Обычно для мостов используют предварительно напряженные железобетонные балки. Эти балки изготавливаются путем растяжения высокопрочных стальных арматур, заливки вокруг них бетона, а затем отпускания арматуры, когда бетон начинает затвердевать. Прямоугольные поперечные сечения и универсальные поперечные сечения балок обычно используются в строительстве зданий со стальным каркасом. Универсальная балка также известна как двутавровая балка, широкополочная балка или универсальная колонна.

Различные математические методы, рассчитанные с помощью компьютерной программы расчета балки, используются для определения внутренних и внешних усилий бетонной балки, а также прогибов балки. Силы на балку определяются прямым методом жесткости или смещения, методом распределения моментов и методом гибкости. Прогибы балок определяются методом прогиба откосов и методом виртуальной работы. Уравнение балки Эйлера-Бернулли обычно используется для анализа балочных конструкций.

Чтобы конструкция была структурно прочной, инженерам важно рассчитать, какую нагрузку бетонная балка может безопасно выдержать, и какие силы будут на нее воздействовать. Прогибы балок также требуются по соображениям безопасности конструкции, например, для уменьшения контакта балки со строительными материалами, которые могут быть хрупкими. Отклонения балки также могут быть выполнены для придания архитектуре более эстетичного вида; например, чтобы убедиться, что балки не провисают.