Belka

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
StGenisdesFontaines Facade 02.jpg
Belka swobodnie podparta uginająca się pod obciążeniem rozłożonym
Zobacz też: Marek Belka.

Belka – w budownictwie poziomy lub ukośny element konstrukcyjny, przyjmujący obciążenia pionowe pochodzące od poziomych żeber i płyt stropowych i przenoszący je na podpory (ściany, słupy, filary, kolumny). Pracuje głównie na zginanie i ścinanie, dodatkowo może występować ściskanie lub rozciąganie. Może być wykonana z drewna, stali, betonu, żelbetu, czasem również z kamienia[1].

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

W mechanice technicznej belką nazywa się element konstrukcyjny będący prętem prostym lub zakrzywionym (łuk) przenoszący głównie obciążenia poprzeczne do osi pręta. Nie jest belką element przenoszący obciążenia działające tylko wzdłuż jego osi (słupy, filary). Belkę analizuje się jako element zginany.

Podpory[edytuj | edytuj kod]

Podporą belki nazywamy jej zamocowanie. W teorii belek Bernoulliego-Eulera występują następujące rodzaje podpór[2][3][4]:

Nazwa Schemat Reakcje Odpowiednik na belce wtórnej[5] 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

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[5] 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, rozróżnia się 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 prowadzić do 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[edytuj | edytuj kod]

  1. Mały słownik pojęć budowlanych cz. 2. Belka.. [dostęp 2019-04-09].
  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)].
  5. a b Michał E. Niezgodziński, Tadeusz Niezgodziński: Wytrzymałość materiałów. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2002, s. 153. ISBN 83-01-12484-9.