Belka

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
StGenisdesFontaines Facade 02.jpg
Belka swobodnie podparta uginająca się pod obciążeniem rozłożonym

Belka w budownictwie – poziomy lub ukośny element konstrukcyjny przyjmujący obciążenia z powierzchni poziomych i przenoszący je na podpory (ściany, słupy, filary, kolumny). Belka pracuje na zginanie i ścinanie (w belkach, zwłaszcza w elementach ukośnych występują także naprężenia rozciągające lub ściskające). Może być wykonana z drewna, stali, betonu, żelbetu, czasem z kamienia. Belką nazywamy także element prętowy zakrzywiony w planie. Nie jest belką element przenoszący obciążenia tylko wzdłuż jej osi.

Elementy pracujące w układzie statycznym belki mają w budownictwie różne nazwy, w zależności od ich położenia i funkcji w budynku. W ściślejszym znaczeniu belka oznacza element w stropach belkowych. Belkę przenoszącą obciążenia z innych belek nazywamy podciągiem.

Belka oznacza również, w potocznym znaczeniu, każdy podłużny drewniany element konstrukcyjny o znacznym przekroju - zgodnie z polskimi normami taki element musi mieć przekrój od 120 x 200 mm do 220 x 280 mm.[potrzebne źródło]

Podpory[edytuj | edytuj kod]

Podporą belki nazywamy jej zamocowanie. W teorii belek Bernoulliego-Eulera występują następujące rodzaje podpór:

Nazwa Schemat Reakcje Odpowiednik na belce wtórnej[1] Przykład użycia
utwierdzenie
podpora sztywna, wspornik
Utwierdzenie.svg pionowa, pozioma, moment Free end.svg
swobodny koniec
View north from the south side of the bridge noting detail of the Metal Bent Pin connection number 4. - Augustine Bridge, Brandywine River,Augustine Cutoff, Wilmington, New HAER DEL,2-WILM,39-22.tif
podpora przesuwna
podpora przegubowo przesuwna
Carrello orizzontale sx.svg pionowa Cerniera orizzontale sx.svg
podpora przesuwna lub nieprzesuwna
Mehrrollenbrückenlager in Cottbus.jpg
podpora nieprzesuwna
przegubowo nieprzesuwna, przegub, podpora obrotowa
Cerniera orizzontale sx.svg pionowa, pozioma Carrello orizzontale sx.svg
podpora przesuwna lub nieprzesuwna
Lager 01 KMJ.jpg
Łyżwa pionowa
Lyzwa pionowa.svg pozioma, moment brak Flügelwegbrücke Rest.jpg
Łyżwa pozioma
Lyzwa pozioma.svg pionowa, moment brak Veringenstadt Rathaus Balken 2.jpg

[2][3][4]

Podpory mogą być sztywne (wtedy przesunięcie lub obrót jest równe 0) lub sprężyste. W przypadku podpory sprężystej mogą wystąpić przemieszczenia proporcjonalne do siły działającej na podporę. Model podpory sprężystej jest bliższy rzeczywistości, niemniej jednak utrudnia analizę. Ponieważ w większości przypadków różnica w wynikach nie ma praktycznego znaczenia, podpory najczęściej przyjmujemy jako sztywne.

Połączenia[edytuj | edytuj kod]

Nazwa Schemat Przekazywane siły Odpowiednik na belce wtórnej[1] Przykład użycia
przegub Cerniera interna orizzontale.svg tnąca, osiowa Carrello orizzontale passante.svg Viaduc du Viaur vue to center bearing 03 08.jpg
łyżwa Łyżwa połączenie.png moment, osiowa lub tnąca brak praktycznie nie stosowane

Statyka i obliczenia[edytuj | edytuj kod]

W statyce, w zależności od sposobu podparcia, rozróżniamy belki:

  • belki statycznie wyznaczalne, czyli takie, w których liczba niewiadomych reakcji jest równa liczbie równań równowagi:
    • belki jednoprzęsłowe swobodnie podparte (trzy reakcje podporowe i trzy równania równowagi);
    • belki utwierdzone (wsporniki) zamocowane sztywno na jednym z końców, a na drugim swobodne;
    • belki ciągłe (wieloprzęsłowe) przegubowe, czyli belki podparte w taki sposób, że jedna z podpór należy do nieprzesuwnych, a pozostałe do przesuwnych (łożysko umożliwiające przesuw belki wzdłuż jej osi). Dodatkowo, dla zapewnienia statycznej wyznaczalności układu, wprowadza się odpowiednią liczbę przegubów w jej przęsłach. Sposób umiejscowienia przegubów nie może wprowadzić geometrycznej zmienności układu. (Na każdej podporze przesuwnej występuje jedna reakcja podporowa, na nieprzesuwnej – dwie. Stąd dla belki podpartej na „n” podporach mamy n+1 nieznanych reakcji podporowych. Przy belce ciągłej, bez przegubów, mamy do dyspozycji trzy równania równowagi, zatem stopień statycznej niewyznaczalności belki można określić jako n-2. Aby układ był statycznie wyznaczalny należy wprowadzić n-2 przeguby).
  • belki statycznie niewyznaczalne (siły w nich występujące nie dają się wyliczyć wyłącznie przy pomocy równań równowagi):
    • belki jednoprzęsłowe utwierdzone na końcach (każde utwierdzenie to trzy reakcje podporowe, zatem przy dwustronnym utwierdzeniu układ jest trzykrotnie statyczne niewyznaczalny), utwierdzone na jednym z końców i podparte przesuwnie lub nieprzesuwnie na drugim albo podparte z dwóch stron w sposób nieprzesuwny;
    • belki wieloprzęsłowe bez przegubów albo z przegubami w ilości mniejszej niż konieczna dla zapewnienia statycznej wyznaczalności układu.

Do obliczania układów statycznie niewyznaczalnych stosowane są:

Obliczenia komputerowe prowadzi się za pomocą metody elementów skończonych.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. 1,0 1,1 Michał E. Niezgodziński, Tadeusz Niezgodziński: Wytrzymałość materiałów. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2002, s. 153. ISBN 83-01-12484-9.
  2. Podpory (pol.). [dostęp 2015-04-30]. [zarchiwizowane z tego adresu (2015-04-30)].
  3. Statyka belki ramy kratownice - Podpory (pol.). [dostęp 2015-04-30]. [zarchiwizowane z tego adresu (2015-04-30)].
  4. Mechanika ogólna Wykład nr 3 Wyznaczanie reakcji. Belki przegubowe. (pol.). [dostęp 2015-04-30]. [zarchiwizowane z tego adresu (2015-04-30)].