При возведении конструкций используются различные виды балок. Мы основываем различные виды строительных балок на условиях опоры, выборе материалов, типах поперечного сечения, геометрии и других факторах. Строительство бетонных каркасных зданий невозможно без использования балок.
Для чего используется строительный брус?
Строительные балки представляют собой конструктивные элементы, используемые в зданиях, и они выдерживают нагрузки, приложенные сбоку к их оси. Они характеризуются способом их опор, формой поперечного сечения, длиной, материалом и условиями равновесия. Балки передают нагрузки, действующие по их длине, на конечную точку и передают нагрузку на колонну, стену или фундамент. Способ отклонения балок в основном на изгиб. Балки выдерживают поперечные силы, изгибающие моменты и вертикальные нагрузки.
Из чего делают строительные балки?
Существуют различные типы строительных балок в зависимости от выбора строительного материала. Обычными материалами являются железобетон, древесина, сталь и полимерные материалы, армированные волокном.
Железобетонные балки изготавливаются из стальных стержней, встроенных по длине элемента конструкции для увеличения прочности конструкции на растяжение. Это самые распространенные типы балок.
С другой стороны, стальные балки изготавливаются из стали и отливаются в разные формы. Стандартные стальные балки представляют собой двутавровые балки, двутавровые балки, W- и S-образные профили, прямоугольные полые профили, пластинчатые балки и круглые полые профили. Сталь является подходящим материалом для изготовления балок с большими пролетами, и мы также используем ее при изготовлении составных балок из бетона и стали.
Древесина – древнейший материал, используемый в строительстве балок. Деревянные балки изготавливаются путем соединения деревянных конструкций друг с другом.
Мы используем полимерные материалы, армированные волокном, для создания композитных балок, где мы соединяем два или более материалов вместе, чтобы сформировать балку.
Различные типы балок
Существуют различные балки, применимые в технике, и ниже приведены некоторые из наиболее распространенных примеров их применения.
1. Универсальный луч
Мы также обычно называем универсальную балку двутавровой, и это одна из наиболее часто используемых балок в стальных конструкциях. Горизонтальные элементы этой балки известны как полки, тогда как вертикальный элемент — это стенка. Стенка сопротивляется срезающим усилиям, а полки сопротивляются изгибающим моментам. Универсальные балки обладают высоким моментом инерции, что делает их подходящими для сопротивления сдвиговым и изгибающим моментам. В основном мы изготавливаем двутавровые балки из стали, но есть случаи, когда мы изготавливаем их из алюминия. Когда дело доходит до их конструкции для использования в конструкциях, доступны таблицы из норм проектирования, которые упрощают выбор подходящих размеров балок. Во время проектирования мы оцениваем прочность двутавровой балки по ее прогибу, вибрации, разрушению изгиба, разрушению при сдвиге и текучести.
Мы используем универсальные балки при изготовлении важных опорных ферм или каркасов основных зданий. Благодаря своей прочности они обеспечивают достаточную структурную целостность конструкции.
2. Бедренный пучок
Мы используем вальмовую балку в конструкции большинства кровельных конструкций. Мы используем вальмовые балки для изготовления вальмовых крыш, где вальмовые балки сходятся к средней части крыши, чтобы создать хороший дизайн кровли для жилого строительства. Вальмовые балки поддерживают другие несущие балки, разделенные пропорциональными углами.
3. Ферменная балка
Это усиленная балка системой раскосов, образующих ферму и нижний пояс. Ферменная балка изготавливается из стальных или деревянных профилей. Эти балки используются, когда необходимо поддерживать большой вес на обширных пространствах. Хороший пример — промышленные здания, где требуется больше места для рабочих зон. Пролет ферменных балок составляет от 10 до 100 метров, в зависимости от типа здания. Ферменные балки обеспечивают разумные экономичные решения для зданий с пролетами более 25 метров. Сечения в ферменных балках должны быть симметричными, чтобы обеспечить изгиб в вертикальной плоскости фермы. Мы соединяем элементы этих балок посредством болтового соединения или сварки. Одним из существенных преимуществ этих балок является простота их изготовления, что делает их экономичным выбором при проектировании больших пролетов.
4. Решетчатая балка
Решетчатая балка представляет собой балку, в которой полотно имеет диагональные части, расположенные в виде решетки. Обычно мы делаем эти балки из железа или стали. Верхний пояс действует на сжатие в решетчатых балках и должен выдерживать нагрузки на колонну без деформации. Нижний пояс работает на растяжение и лежит на линии опирания балки. Эти балки желательны из-за их легкости. Когда внутренние детали решетчатых балок выполнены из нержавеющей стали, это снижает их подверженность коррозии и стоимость строительства.
5. Композитная балка
Эти балки изготавливаются из комбинации двух или более строительных материалов. Композитные балки более прочны, чем балки, изготовленные из их составных частей, и обеспечивают благоприятное сочетание материалов, используемых в их конструкции. Стальные и бетонные составные балки обладают свойствами, присущими стали и бетону, и являются наиболее распространенным типом составных балок. Существуют и другие типы составных балок, изготовленных из пластиковых композитов и древесины. Соединение двух материалов объединяет их физическую прочность и улучшает физические характеристики. Например, бетон придает массу, жесткость и прочность на сжатие сталебетонных балок, а сталь уменьшает вибрации, прогибы и увеличивает прочность на сжатие. Одной из наиболее важных частей композитных балок являются срезные соединители, которые фиксируют два материала. В сталебетонных составных балках соединители, работающие на сдвиг, обычно втыкаются в стальные балки и устанавливаются в бетонные плиты. Количество срезных соединителей тщательно выбирается, так как они влияют на характеристики этих балок.
6. Охлажденная балка
Охлаждающие балки — это системы отопления и охлаждения, которые используются для больших зданий. Эти балки имеют теплообменники, прикрепленные к потолкам, и имеют ряд труб. Эти трубы могут как обогревать, так и охлаждать помещение. Охлаждающие балки бывают активными или пассивными в зависимости от механической системы, используемой для нагрева или охлаждения устройства. Охлаждающие балки отличаются от охлаждающих потолков тем, что охлаждающие балки полагаются на балку как систему доставки тепла или холода, а охлаждающие потолки используют металлические пластины в крыше для передачи тепла или холода. Охлаждающие балки экономичны и просты в обслуживании. Они не создают шума и не требуют много места для обслуживания. Однако у охлаждающих балок есть некоторые недостатки, поскольку мы не можем использовать эти системы отопления для помещений с высотой от пола до потолка более 2.4 м. Это связано с тем, что воздух не будет циркулировать должным образом, что сделает систему неэффективной.
7. Железобетонная балка
Железобетон представляет собой композитный материал, изготовленный из бетона и стальных стержней. Стальные стержни добавляются для повышения относительно низкой пластичности и прочности бетона на растяжение, а арматура обычно пассивно заделывается до того, как бетон схватится. Это наиболее широко используемые балки в строительстве. Железобетон предпочтительнее, так как он может выдерживать высокие сжимающие напряжения. Эти балки принимают нагрузки от стен и перекрытий и передают их на колонны. Железобетонные балки воспринимают вертикальные и горизонтальные нагрузки. Из них строят мосты, дома, фундаменты и многие другие сооружения, а без применения арматуры невозможно строительство современных объектов.
8. Стальная балка
Как следует из названия, стальные балки изготовлены из стали и выдерживают большие нагрузки. Их технические характеристики зависят от их формы и размеров. Стальные балки классифицируются в зависимости от их поперечного сечения на двутавровые, тавровые, швеллерные и широкополочные, и эти балки могут быть прямыми или изогнутыми. По сравнению с другими балками стальные балки имеют ряд преимуществ. Некоторые преимущества заключаются в том, что грызуны или термиты не могут атаковать эти балки, в отличие от деревянных балок, и они могут выдерживать высокие растягивающие напряжения, что обеспечивает повышенную структурную целостность. Они также устойчивы к огню и коррозии.
Мы в основном используем стальные балки при изготовлении складов, каркасов домов и кровельных конструкций. Они также защищают дома от ужасных погодных условий.
9. Деревянный брус
Деревянные балки представляют собой горизонтальные структурные опоры из дерева. Эти балки являются стандартными в деревянных каркасных конструкциях, таких как жилые дома. Выбор древесины зависит от типа конструкции. Деревянные балки могут быть изготовлены как из пиломатериалов, так и из инженерных изделий из дерева. Изделия из инженерной древесины обладают более высокой устойчивостью к скручиванию и деформации. Исторически сложилось так, что деревянные балки являются самыми старыми балками, используемыми в строительстве. Тип и размер древесины влияют на то, какую нагрузку может выдержать деревянная балка. Наиболее прочными деревянными балками являются плотные мелкозернистые балки.
По сравнению с другими балками деревянные балки возводятся быстрее. Деревянные балки также имеют лучшие тепловые характеристики по сравнению с другими строительными материалами. Однако при неправильном уходе эти балки подвержены гниению и заражению. Они также более подвержены возгоранию, чем другие строительные материалы. Деревянные балки типичны для строительства домов, строительства временных мостов и кровли.
10 Прямая балка
Прямые балки — это балки с линейным профилем по горизонтальной длине. Большинство балок, используемых в строительстве, представляют собой прямые балки. Они представляют собой типичные балки, поддерживаемые на своих концах, и могут противостоять изгибающим моментам и силам сдвига. Эти балки относительно просты в изготовлении.
11 Изогнутая балка
Это балки, которые имеют криволинейный профиль по горизонтальной оси. Они также поддерживаются на своих концах и могут противостоять изгибающим моментам, силам сдвига и силам кручения. Они наиболее распространены при строительстве круглых зданий и арок. Мы также используем их в кранах, строим балконы и производим предварительный изгиб для таких конструкций, как мосты. Эти балки сложны в проектировании, поскольку они не имеют профиля линейной деформации вдоль своих осей. Если они установлены в зоне, подверженной сильному ветру, при их проектировании необходимо учитывать особые особенности.
12 Балочный мост
Это самые простые типы мостов для строительства. Они состоят из пролетов моста, поддерживаемых опорами или опорами на каждом конце. К опорам этих балок не передаются моменты, поэтому мы называем их просто опертыми. Самый простой тип балочного моста – это деревянное бревно или доска, перекинутая через ручей. Современные балочные мосты могут быть в виде плоских балок или коробчатых балок. Их можно сделать, расположив основные балки рядом с настилом моста сверху. Эти лучи предназначены для относительно коротких расстояний, так как они не принимают моментов.
13. Анкерная балка
Это горизонтальные балки, которые соединяют колонны, стропила или фермы. В основном мы используем анкерные балки на крышах, и при использовании на крышах они не могут нести тяжелые вертикальные нагрузки, такие как стены. Они также действуют как ленточные балки для устранения эксцентриситета колонн в основании фундамента. Анкерные балки также предотвращают выпучивание сильно нагруженных колонн наружу. Мы также используем анкерные балки для фиксации продольных стержней во время укладки бетона.
14 Консольная балка
Консольная балка представляет собой жесткую горизонтальную балку, опирающуюся только на один конец. Консольная балка может иметь форму типичной балки, плиты или фермы. Мы используем эти балки в башнях, мостах и зданиях над пролетами, которые должны обеспечивать нависание. Временные консольные балки очень часто используются в строительстве в качестве временных опор, особенно при строительстве мостов. Консольные балки в значительной степени зависят от крутящего момента и вращательного равновесия для обеспечения устойчивости.
Часто задаваемые вопросы
Ниже приведены ответы на часто задаваемые вопросы о строительных балках.
Какая форма лучей самая прочная?
Двутавровая балка является наиболее надежной формой балки. Он силен в вертикальном направлении и имеет равномерную и равную реакцию в других направлениях. Поэтому мы используем двутавровые балки в качестве основных балок в кранах и длинных прицепах.
Какую длину может иметь балка?
Стандартные железобетонные балки в жилых проектах имеют пролет до 8 метров. Однако можно использовать ферменные балки с пролетом до 100 метров для более широких пролетов.
Каков минимальный размер балки?
Различные стандарты проектирования имеют разные размеры луча. В американских стандартах проектирования железобетонных балок указано, что балки должны быть не менее 230 мм на 230 мм.
Что такое непрерывный луч?
Это балка с более чем одной опорой по длине.
Заключение
Балки были жизненно важной частью строительства еще с древних времен. Надеюсь, эта статья даст вам хорошее представление о типах строительных балок в конструкции и о том, почему они являются важными элементами, которые нельзя упускать из виду. Тип конструкции определяет тип используемой балки, и в следующий раз, когда вы будете возле здания, постарайтесь определить, какие балки вы встретите.
Из каких пород дерева мне следует строить?
Когда вы начинаете планировать свой проект деревянного каркаса, один из самых больших вопросов, на который вам придется ответить, — это какие породы дерева вы хотите использовать для своего каркаса. Выбранная вами порода дерева повлияет на цену вашей рамы, размеры деревянных элементов и другие конструктивные и инженерные характеристики. Поэтому решение о том, какая порода дерева подходит для вашей рамы и для вас, — это решение, которое необходимо принять на ранней стадии процесса. Сегодня мы рассмотрим некоторые породы дерева, которые распространены в деревянном каркасе, и несколько, которые используются не так часто, но все же являются вариантами для рассмотрения.
Деталь арочной скобы Дугласа
Ель Дугласа
Пихта является превосходной древесиной для высококачественных стоечно-ригельных каркасов и коммерческих работ из-за ее прочности и красивой текстуры. Это одна из самых распространенных пород древесины в Северной Америке и один из самых популярных вариантов изготовления деревянного каркаса. Его цвет варьируется от светло-красного до бледно-желтого. Мы покупаем пихту Дугласа напрямую у поставщиков с западного побережья, которые выбирают только самую красивую древесину. Пихта Дугласа доступна без сердцевины, что означает, что обычная сердцевина «бычьего глаза», найденная в центре большинства бревен, отсутствует. Древесина без сердцевины менее подвержена растрескиванию и более стабильна, чем древесина с сердцевиной. Мы не рекомендуем обтесывать вашу пихту Дугласа вручную, потому что, когда вы пытаетесь создать такую отделку из пихты Дугласа, она имеет тенденцию шелушиться и выглядит не лучшим образом.
Грубо распиленная древесина болиголова с березовыми колышками, выдвинутыми на дюйм
тсуга
Болиголов — отличная экономичная древесина для загородных домов и сараев. Он бледного цвета и со временем естественным образом приобретает более богатый вид. Он отлично смотрится в грубом распиле и ручной обработке. Болиголов очень прочный, имеет длинное зерно и является возобновляемым ресурсом. Она устойчива к гниению и намного дешевле пихты Дугласа. Однако некоторые насаждения болиголова могут иметь дефект, называемый тряской. Встряска – это расслоение между годичными кольцами древесины. Мы заказываем наш болиголов без тряски. Тем не менее, тряска часто проявляется после того, как деревянная рама простоит около года. Тряска в деревянных рамах, как правило, не является структурной проблемой. Наши инженеры проектируют рамы, которые могут учитывать тряску, щели и другие движения древесины с течением времени, поэтому тряска Hemlock, как правило, не является структурной проблемой, и из-за нее рама из стоек и балок может выглядеть простовато.
Интерьер каркаса сарая с обтесанными вручную балками болиголова
White Pine
Сосна — очень прочная древесина. У него хорошие прямые волокна, его легко окрашивать, хорошо строгать, и это отличная древесина для ручной рубки. Поскольку она дешевле пихты Дугласа, ее часто используют для изготовления деревянных каркасов жилых домов. По цвету он похож на болиголов — бледно-желтый с редкими красноватыми прожилками. Сосна не такая прочная, как болиголов или пихта, поэтому она не подходит для длинных пролетов или меньших размеров балок.
Фермы из белого дуба ручной работы
дуб
Дуб — очень прочная и красивая древесина. Он, как правило, дороже сосны или болиголова, но дешевле пихты Дугласа. Твердые породы, как правило, не так стабильны, как хвойные, а это означает, что они склонны к большему скручиванию и деформации. Дуб, в частности, подлежит поверхностной проверке – когда древесина имеет множество мелких, мельчайших сколов и трещин только на ее поверхности. Сердцевина также распространена в дубе. Некоторым из наших клиентов нравится, что дуб произрастает в нашем районе, и древесине не нужно путешествовать так далеко, чтобы добраться до нашей мастерской для обработки. Дуб бывает разных видов: белый, красный и смешанный. Белый дуб очень устойчив к атмосферным воздействиям, а красный дуб немного краснее белого дуба. Смешанный — это именно то, что звучит, сочетание красного и белого. Заказ смешанного дуба экономит время и деньги.
Необработанный пиломатериал, западный красный кедр, окрашенный в натуральный цвет
кедр
Кедр — это древесина естественного белого или красного цвета. Он может быть окрашен натуральным маслом или окрашен в темный цвет в зависимости от предпочтений владельца. Кедр естественно богат маслами, которые защищают древесину от воздействия погодных условий, что делает ее идеальной для наружного использования. Кедр естественно устойчив к гниению, а также к насекомым, что делает его особенно выносливым и долговечным деревом.
Купол из необработанной древесины кипариса
кипарис
Кипарисы обычно растут в теплом, влажном климате. Это обычное южное дерево, которое имеет характерный вид и запах, когда их срезают. Молодые кипарисы умеренно твердые, устойчивые и крепкие, устойчивы к гниению, поэтому их можно использовать как в помещении, так и на открытом воздухе. Древесина содержит натуральные масла-консерванты, поэтому она может храниться очень и очень долго. Кипарис очень хорошо удерживает смолы и клеи. Он также хорошо струится. Она дешевле пихты Дугласа и сопоставима по цене с дубом.
Старинные деревянные доски южной желтой сосны, переделанные из старого молочного амбара, создают великолепный деревянный потолок для этой игровой комнаты.
Исправленная
Восстановленная древесина — это бревна, которые были взяты из старых зданий, таких как амбары, мельницы, фабрики и другие строения. Люди любят переработанную древесину, потому что она перерабатывается, что делает ее экологически чистым строительным материалом, и потому что она имеет очень специфический вид. Поскольку мелиорированная древесина, как правило, представляет собой старовозрастную древесину, которая часто состаривается в течение 100 и более лет, она имеет красивую плотную текстуру, которую можно обнажить, распилив куски. Он также имеет деревенский или винтажный характер, когда используется как есть. Когда мы размещаем заказ на старинную древесину, мы указываем либо «ручную» древесину, либо «распиленную» древесину. Пиломатериал распиливается ленточной пилой в соответствии с нашими требованиями. Обтесанная вручную древесина поступает к нам как есть, и мы размечаем ее, чтобы она подошла к деревянному каркасу. Восстановленные старинные деревянные рамы очень красивы, особенны и очень дороги.
Фойе из клееного бруса и стали для ресторана
Клееный брус
Клееные балки изготавливаются из небольших кусков дерева, нарезанных на полосы, а затем склеиваются или ламинируются вместе, создавая прочное и стабильное деревянное изделие, которое можно использовать для растягивания на большие пролеты. Это хороший вариант для клиентов, которые хотят избежать растрескивания, тряски или других естественных вариаций и несоответствий натуральной древесины. Это также хороший выбор для тех, кто хочет длинные изящные изогнутые балки.
Сначала подумайте о функции
Поэтому, решая, какую породу дерева выбрать, подумайте о том, как вы хотите, чтобы ваша конструкция функционировала. Вы строите широкую и длинную фабрику, которой нужны арки, способные вытянуть большой пролет, или амбар меньшего размера? Вы также должны подумать о том, как бы вы хотели, чтобы ваша структура выглядела. Как вы относитесь к проверке, зернистости, цвету и текстуре? Подумайте об общей картине и о том, какая древесина лучше всего удовлетворит ваши потребности.
При выборе породы дерева вы также должны учитывать отделку, окраску и хотите ли вы, чтобы ваша древесина была состарена или нет. У вас есть большой контроль над тем, как будет выглядеть рамка, поскольку вы рассматриваете множество комбинаций и вариантов на выбор. Например, грубо распиленный дуб с золотым налетом будет заметно отличаться от строганного и скошенного болиголова, подвергшегося атмосферным воздействиям.
У вас есть вопросы о породах дерева или вам нужен совет по выбору? Задайте вопрос на нашей странице «Спросите экспертов» или оставьте комментарий ниже!
Об авторе
Кейтлин
Кейтлин — писатель и штатный ассистент по маркетингу. Она работает в Vermont Timber Works с 2017 года.
Хорошая статья, спасибо, что поделились, и так много за эту информацию.
Я подумываю построить дом в Вермонте из столбов и балок из южной желтой сосны. Считаете ли вы, что SYP – хороший вариант
Привет Андрей,
Спасибо за ваш комментарий. Южная желтая сосна — хороший и экономичный вариант. И мне лично очень нравится, как он выглядит. Удачи с вашим домом!
Очень информативно о различных породах дерева, строении сарая из дерева и столба и о четких различиях между ними. Спасибо за все ваши факты и информацию. Очень, очень полезно. Буду использовать это, чтобы помочь в строительстве моего сарая. Да благословит вас всех Бог.
Я хочу сделать стоечно-балочный каркас с SIP-панелями для бесшовной наружной стены и тепловой оболочки.
Планируем строить в северной части штата Юта, где лето очень сухое, а зима неустойчивая и очень влажная.
Какая древесина лучше всего подходит для окрашивания и сохраняет чистую, простую в уходе отделку в течение длительного времени?
Можно ли использовать белую пихту для наружных теней?
У меня есть красная сосна, я буду рубить. Могу ли я построить конструкцию из столбов и балок с помощью Red Pine? Есть ли серьезные проблемы, о которых мне следует знать?
Очень информативно и по делу. На моем участке в центральном Вермонте растет довольно много узловатых (но больших и прямых) болиголовов и почти неограниченное количество красной ели и немного пихты бальзамической (но в основном ели не выше 12-16 дюймов в диаметре). Можно ли использовать сердцевину красной ели? А как насчет восточных пород пихты (опять же, им, конечно, не хватает dbh)? Я пытаюсь обработать эту древесину, чтобы построить сарай для сидра размером 36×48. Есть надежда, что я смогу использовать ель, или я должен пойти с болиголовом? Я слышал, что из ели получается хороший сайдинг, если не конструкционная древесина.
Для строительства можно использовать практически любую породу дерева. Все они имеют свои уникальные характеристики, сильные и слабые стороны. Ель имеет тенденцию скручиваться и ломаться больше, чем болиголов или сосна. Он такой же прочный, как болиголов, и намного прочнее сосны, но не такой прочный, как пихта Дугласа. Болиголов более устойчив к гниению, чем ель или сосна, но пока они остаются сухими, ни один из них не гниет.
Для сидра лучше всего подойдет болиголов, если он у вас есть, в противном случае, если вы можете получить нужные вам размеры и сорт, ель подойдет. Оценка важна. Мы всегда указываем № 1 и лучше, независимо от того, какие виды мы используем. Дополнительную информацию о сортировке древесины можно найти здесь: Shake & Checking и на https://www.nelma.org/.
Ах, большое спасибо. Мне понадобятся две структуры; базовый сарай с оборудованием для шеста в ближайшие год или два, затем гораздо больший сарай для сидра (деревянный каркас) не раньше, чем через 5-6 лет, когда яблоки будут готовы.
Как насчет лиственницы и бальзамической пихты? Там есть польза? При ближайшем рассмотрении большинство моих зрелых (до 20″) хвойных пород — бальзамическая пихта, а не ель. Сарай для столбов будет сделан своими руками, но для сарая для сидра Vermont Timber Works будет изготавливать бревна на месте или приносить их готовыми? Я ищу способ использовать свою древесину в период высоких цен на древесину. Что касается качества, просто глядя на них, мой болиголов кажется более низким классом, чем пихта и красная сосна; Болиголов не такой прямой, с большим количеством ветвей, которые, как я полагаю, станут узлами при измельчении.
Если вы хотите позвонить нам по телефону 802-882-1917, я могу связать вас с одним из наших торговых представителей, который сможет обсудить это с вами, поскольку ответы могут быть более сложными и зависеть от нескольких факторов и что именно вы имеете в виду. Или вы можете написать нам по адресу [email protected]
Вах! Я никогда раньше не слышал об этой марке/древесине, спасибо, что познакомили нас с ними.
