РАЗВИТИЕ БАЛОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Одним из основных элементов большинства строительных конструкция является балка. Балочные конструкции хорошо известны из древнего Египта, Греции и, как правило, основным материалом для них была древесина. Здания Древней Руси также перекрывали деревянными балками [1] (рис. 1). В течение последующего времени, сталь и железобетон надежно зарекомендовали себя как строительный материал для балочных конструкций.

За долгий период использования балок в строительных конструкциях вид форма балок постоянно совершенствовались с целью лучшего использования материала [2]. Благодаря этому среди металлических балок появились такие виды балок как перфорированные [3-6] (рис.2 а), гофрированные [7-12] (рис. 2 б), с гибкой стенкой [13, 14]. В деревянных балках развитие форм привело к появлению балок армированных прямолинейными стержнями (рис. 3), наклонными стержнями или пластинами, армированных композитными материалами (стеклопластиковой арматурой, углеволокном) [15, 16].

Существенное снижение металлоемкости возможно за счет совмещения вида балки и изменение ее жесткости по длине [17-23] (рис. 4).


Добиться рационального использование прочностных характеристик материала позволяет применение для полок и стенок в балках разных материалов, тем самым 

получая композитные балки (рис. 5): металлодеревянные – пояса выполнены из дерева, стенка из металла [11, 24, 25]; сталежелезобетонные - пояса выполнены из железобетона, стенка из металла [11, 26].

В некоторых случаях строительным конструкциям приходится работать в условиях, когда традиционные материалы не в состоянии обеспечить приемлемых эксплуатационных показателей (коррозионной стойкости, повышенной несущей способности, высокой трещиностойкости и т.д.). Возникающие проблемы можно решить путем применения конструкций из новых строительных композитов, например, каучуковый полимербетон (каутон) [27].

В настоящее время в строительстве активно начинает применяться листовое стекло в качестве конструкционного материала [28, 29]. Известно множество реализованных проектов перекрытий из стекла [30]. Европейские ученые активно исследуют возможность применять стекло в качестве стенки в двутавровой балке со стальными и деревянными полками [31, 32] (рис. 6).

Многие балки, из представленных в статье, нашли применение в проектах зданий и сооружений. Еще большее количество конструкций балок находится на стадии исследования. Одним из наиболее перспективных направлений для исследований балочных конструкций авторы считают композитные конструкции на основе известных и новых строительных материалов.

 

Список литературы

 

 

1.         URL: http://ukhtoma.ru/history3.htm (дата обращения: 24.10.2016) 

2.         Остриков Г.М. Оптимальные конструктивные формы стальных двутавровых балок // Строительная механика и расчет сооружений. 1988. № 5. С. 10-14.

3.         Холопов И.С., Лукин А.О., Алпатов В.Ю., Соловьев А.В., Гудков К.Н. Облегченные металлические конструкции - опыт, разработка, внедрение // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2011. № 12 (155). С. 40-45.

4.         Катин Л.В. Поиск снижения концентрации напряжений в стенке перфорированной балки применением отверстий перфорации криволинейной формы: материалы 71-й Всероссийской научно-технической конференции по итогам НИР / СГАСУ. Самара, 2014. С. 845-848.

5.         Холопов И.С., Лукин А.О., Валькаев Р.Р. Совершенствование конструкции балки с перфорированной стенкой // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Строительство. Материалы 72-й Всероссийской научно-технической конференции по итогам НИР 2014 года  – Самара: СГАСУ, 2015, с. 15-17.

6.         Холопов И.С., Лукин А.О., Валькаев Р.Р. Металлическая двутавровая балка  // Пат. 147433 Российская Федерация, МКП Е04С 3/04, заявитель и патентообладатель СГАСУ. № 2014114768/03; заявл. 14.04.2014; опубл 10.11.2014, Бюл. № 31. 2 с.

7.         Пічугін С.Ф., Чичулін В.П., Чичуліна К.В. Нові конструктивні рішення сталевих легких решітчастих балок із подвійною профільованою стінкою // Ресурсоекономні матуріали, конструкції, будівлі та споруди. 2012. Випуск 23. C. 390-395.

8.         Дмитриева Т.Л., Уламбаяр Х. Использование балок с гофростенкой в современном проектировании // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2015. № 4 (15). С. 132-139.

 9.         Холопов И.С., Лукин А.О., Козырев П.Н. Совершенствование конструкции балки с гофрированной стенкой // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Строительство. Материалы 72-й Всероссийской научно-технической конференции по итогам НИР 2014 года  – Самара: СГАСУ, 2015, с. 68-71.

 

1.         Лукин А.О. Алпатов В.Ю., Чернышев Д.Д. Совершенствование конструктивного решения балки с гофрированной стенкой // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2016. № 2 (23). С. 4-9.

2.         Лукин А.О., Шевцов И.А Классификация балок с гофрированной стенкой // Вопросы технических наук: новые подходы в решении актуальных проблем. Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции, - Казань: ИЦРОН, 2015. С. 46-50.

3.         Лукин А.О., Литиков А.П., Муморцев А.Н., Ильдияров Е.В., Позднеев М.В. Металлическая балка с гофрированной стенкой / Пат. 162845 Российская федерация, МКП E04С 3/04; заявитель и патентообладатель СГАСУ. - №2015144488/03; заявл. 15.10.2015; опубл. 27.06.2016, Бюл. № 18. 2 с.

4.         Притыкин А.И. Местная устойчивость балок с гибкой стенкой и способы ее повышения // Строительная механика и расчет сооружений. 2012. № 4. С. 25-31.

5.         Симаков Ю.Н. К оценке несущей способности балок с гибкими неподкрепленными стенками // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 1. С. 25-28.

6.         Щуко В.Ю., Рощина С.И. Армированные деревянные конструкции в строительстве /  Учебное пособие. – Владимир, ВлГУ, 2002. 68 с.

7.         Шмидт А.Б., Дмитриев П.А. Атлас строительных конструкций из клееной древесины и водостойкой фанеры / Учебное пособие. – М.: Из-во АСВ, 2001. 292 с.

8.         Соловьев А.В., Холопов И.С., Лукин А.О. Двутавровые сварные балки переменного сечения с круглой перфорацией // Промышленное и гражданское строительство. 2010.

№ 8. С. 27-30

 

9.         Соловьев А.В., Лукин А.О., Алпатов В.Ю. Анализ эффективности применения двутаврового элемента с гофрированной стенкой при работе в сложном напряженно- деформированном состоянии // Промышленное и гражданское строительство. 2010. № 6. С. 27-30.

10.     Холопов И.С., Лукин А.О., Литиков А.П. Совершенствование конструкции ригеля плоского поверхностного затвора // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Строительство. Материалы 72-й Всероссийской научно-технической конференции по итогам НИР 2014 года – Самара: СГАСУ, 2015, с. 18-19.

11.     Холопов И.С., Лукин А.О., Литиков А.П. Ригель плоского поверхностного затвора / Пат. 144738 Российская федерация, МКП E02B 7/26; заявитель и патентообладатель СГАСУ. - №2014114770/13; заявл. 14.04.2014; опубл. 27.08.2014, Бюл. № 24. 2 с.

21. Бальзанников М.И., Лукин А.О., Ильдияров Е.В., Литиков А.П. Ригель плоского поверхностного затвора / Пат. 155385 Российская федерация, МКП E02В 7/26; заявитель и патентообладатель СГАСУ. - №2015119269/13; заявл. 21.05.2015; опубл. 10.10.2015, Бюл. № 28. 2 с.

22.     Лукин А.О., Литиков А.П., Филатова А.В., Шевцов И.А., Алпатов В.Ю. Облегченный консольно-балочный элемент / Пат. 160642 Российская федерация, МКП E04С 2/00; заявитель и патентообладатель СГАСУ. - №2015118544/03; заявл. 18.05.2015; опубл. 27.03.2016, Бюл. № 9. 2 с.

23.     Литиков А.П., Тюмченкова Г.А., Жданова Я.А. Облегченный консольно-балочный элемент переменной жесткости из балки с гофрированной стенкой // Технические науки: тенденции, перспективы и технологии развития. Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции, - Волгоград: ИЦРОН, 2016. С. 83-88.

24.     Кузнецов И.Л., Актуганов А.Н., Актуганов А.А., Котлов В.Г. Разработка и исследование металлодеревянной двутавровой балки с полуцилиндрическими ребрами жесткости, усиленными дополнительными крепежными элементами // Приволжский научный журнал. 2012. № 4 (24). С. 47-54.

25.     Калинин С.В., Жаданов В.И. Экспериментальные исследования деревометаллических балок со стенкой из стального профилированного листа при поперечном изгибе // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2012.

№ 3. С. 117-125.

 

26.     Лукин А.О., Суворов А.А. Пролетные строения мостов с гофрированными металлическими стенками // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2016.

№ 2. С. 45-67.

 

27.     Поликутин А.Э., Константинов И.А., Нгуен З.Ф., Чыонг З.Х. Исследование прочности наклонных сечений двухслойных каутоно-бетонных изгибаемых элементов при изменении величины относительного пролета среза // Строительная механика и конструкции. 2014. Т. 1. № 9. С. 107-116.

28.     Кондратьева Н.В. Экспериментальные исследования прочности листового стекла при поперечном изгибе // Стекло и керамика. 2006. № 2. С. 5-7.

29.     Зубков В.А. Прочность листового стекла, опертого по контуру, при действии сосредоточенной нагрузки // Стекло и керамика. 2012. № 6. С. 11-14.

30.     Зубков В.А., Кондратьева Н.В. Прочность листового стекла при изгибе / Монография, деревянно-стеклянной двутавровой балки // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2014. № 4 (19). С. 11-20.

  2.     Wellershoff F. S., Gerhard S. Structural Use of Glass in Hybrid Elements: Steel-Glass- Beams, Glass-GFRP-Plates//Glass Processing Days. 2003. 223 p.

 

- Самара: ООО «СамЛюксПринт», 2013, 152 с.

 

31.     Златинек  М.,  Премров  М.,  Штрукель  А.  Экспериментальный  анализ  несущей