Какой брус бывает: какой лучше выбрать, толщина, размеры, фото

Содержание

Какой брус лучше для строительства? Виды бруса и их особенности – «Е-ТЕРЕМ»

Деревянное строительство в последние годы набирает все большую популярность. Сильные в прошлом традиции русского зодчества на определенном этапе уступили свои позиции, когда на смену деревянным домам пришли постройки из стекла и бетона. Однако, история циклична, а все новое – хорошо забытое старое. И сегодня этим новым стали дома из бруса, что вполне закономерно: люди устали от “каменных джунглей”, а дерево – это по-прежнему актуальный и экологичный строительный материал.

Твердо решив построить деревянный дом, человек непременно задается вопросом – какой брус лучше для строительства? Сейчас на строительном рынке работает большое число компаний, в том числе, в строительство пришли бывшие “лесозаготовщики” – и многие из них продвигают те виды бруса, которые производят сами. В таком изобилии и информационном “шуме” непросто разобраться, особенно человеку, который вовсе не является специалистом в деревянном строительстве, а просто хочет иметь свой собственный уютный и теплый дом.

Поэтому мы решили подробно разобрать эту тему, и высказать свое мнение на счет выбора бруса.

Какой брус используется в строительстве домов?

Стоит отметить, что, несмотря на то, что с каждым годом количество предложений на рынке стройматериалов растет, большая часть строительства из массива древесины ведется из цельного не клееного и непрофилированного бруса. Основная причина – доступность материала и простота возведения домов.

В базовом виде брус – это обрезной пиломатериал прямоугольного сечения толщиной от 50 до 400 мм. В строительстве чаще всего используют брус от 100х100, 150х150, 200х200. Он является основой для производства других видов бруса. Любая дальнейшая обработка материала повышает его стоимость. Разница может быть многократной.

Пиленый брус естественной влажности

Как и любой пиломатериал естественной влажности, цельному брусу требуется время на усадку от 6 до 8 месяцев. Швы на стыках сруба для него нужно забивать волокном, в таком случае не остается зазоров, а в доме будет тепло.

Однако, работать над этим следует профессионалам – конопатка тяжела физически, и при ее выполнении требуется соблюдать определенную технологию.

Цельный обрезной брус – самый распространенный вариант бруса.

Калиброванный брус

Отличается от обрезного тем, что проходит простружку с 4 сторон на этапе производства. Он удобнее в строительстве за счет обработки по каждой стороне, кроме того, вам будет удобнее с ним работать, если вы планируете самостоятельно заниматься отделкой. Стоит он, однако, значительно дороже.

Дешевле и практичнее будет выполнить простружку бруса непосредственно перед сборкой стен. Качество такой простружки не уступает станочному, а порой и превосходит его. Более того, достигается значительная экономия за счет того, что можно строгать лишь ту сторону, которую необходимо.

Калиброванный брус обработан с 4 сторон

Профилированный брус

Профилированный брус массив (не клееный) естественной влажности. Материал относительно недорогой. При внешней схожести с более дорогим клееным брусом, стоит он значительно дешевле. При возведении дома из такого бруса не требуется дополнительная отделка стен, только покраска.

Профилированный брус

Однако, материал этот крайне не однозначный. Существует масса примеров, когда вследствие деформации материала, в процессе высыхания построенный из него дом значительно терял свои потребительские свойства. Данное утверждение не исключает вероятности того, что именно с вашим домом из такого материала будет все в порядке, но печальные примеры существуют, и их не мало.

Профилированный не клееный брус на рынке пиломатериалов представлен также в сухом виде. В целях сокращения времени на усадку этот брус перед строительством предварительно высушивается до влажности 18-22%. Сушка может быть камерной и естественной (ангарной) – стоимость такого материала значительно выше. Однако он все равно подвержен усадке, хотя и в меньшей степени, чем брус естественной влажности.

При высыхании в свободном (не зажатом) состоянии древесина подвержена короблению, выкручиванию и прочим деформациям. Высушить брус с сохранением геометрических параметров – задача непростая. Требует немалых ресурсов, соответственно не может не сказаться на конечной стоимости.

Клееный брус

Этот брус изготавливается из склеенных досок, предварительно высушенных в сушильной камере. Усадки у него практически нет, но цена такого материала заметно выше, а клей ухудшает воздухообмен и снижает экологичность. Бывает цельным и пустотелым.

Здесь же отдельно стоит упомянуть про финский брус. Он тоже относится к категории клееных, считается элитным, но по стоимости может быть дороже других видов в десятки раз. Подходит он лишь тем, кто не считается с затратами и готов выложить крупную сумму денег за возможность сразу въехать в дом без ущерба экологичности.

Клеёный брус

Плюсы и минусы разных видов строительного бруса

Тип бруса	Плюсы	Минусы
цельный обрезной брус естественной влажности	самая доступная цена всегда в наличии легко конопатится после усадки	время на усадку нужно конопатить нуждается в отделке
Калиброванный брус	строить удобнее легко конопатится после усадки	время на усадку нужно конопатить нужен антисептик цена ~ на 15% выше
профилированный брус естественной влажности	в случае деформаций невозможно проконопатить	время на усадку цена значительно выше не требует дополнительной отделки стен
профилированный брус естественной и камерной сушки	не нужно конопатить мало дает усадку не нужна отделка	цена значительно выше
клееный брус		высокая цена присутствует клей в составе
финский брус		самая высокая цена высокая стоимость доставки

* по сравнению с постройками из цельного бруса естественной влажности

Итак, чтобы построить дом из бруса и заехать в дом практически сразу же, вам придется сделать, как минимум, в 2 раза больше начальных инвестиций в основной строительный материал по сравнению с постройками из свежего обрезного бруса.

О нашем опыте. Что мы используем – и почему.

Мы же на протяжении многих лет возводим их исключительно из свежего обрезного бруса. Строительство из такого материала подразумевает один значительный нюанс – нужно ждать усадку. Она длится от 6-8 месяцев, за это время древесина высыхает до равновесной влажности, высота постройки принимает окончательные значения.

Хорош ли такой вариант? Однозначно “да”, если вы готовы ждать. Строительство самой коробки под усадку занимает не больше месяца. После этого объект «консервируется», а заказчик может собраться с мыслями по поводу финальной отделки и финансами. После того как усадка кончится, можно завершить дело установкой дверей и окон, чистовым ремонтом и так далее. В итоге дом получается столь же надежным и экологичным, как и из дорогостоящих видов бруса – разница ощущается лишь во времени строительства.

Против минуса ожидания и необходимости отделки еще раз взвесим плюсы этого вида бруса:

Доступная стоимость. Вы получаете комфортный дом или баню при минимальных затратах.
Надежность и экологичность. Такая постройка имеет все преимущества деревянных домов – долговечность, красота, приятный микроклимат внутри благодаря использованию природного материала.
Большой выбор вариантов отделки. За счет первичной экономии и поэтапной оплаты у вас останется больше денег на качественную отделку.

Все это, разумеется, относится лишь к хорошему по качеству материалу. Чтобы определить качество бруса естественной влажности, следует обратить внимание на множество нюансов, о которых мы вам расскажем в одной из следующих статей.

Итак, у вас есть “пища к размышлению” по выбору материала, осталось лишь принять решение и нанять хороших строителей. Остались какие-либо вопросы, требуется предварительная консультация, или вы уже присмотрели в каталоге подходящий вариант дома или бани? Звоните, и мы ответим, объясним интересующие моменты, поможем выбрать оптимальный проект с учетом ваших возможностей и пожеланий.

Нужна консультация?

Оставьте свои контактные данные и мы свяжемся с вами в ближайшее время

Виды бруса

Виды бруса для строительства дома: обычный, сухой, клееный и теплый брус

Дерево для строительства брусовых домов «под ключ» имеет абсолютно разные характеристики. Производители предлагают брус естественной влажности и камерной сушки, цельный и клееный, модели с плоской и круглой поверхностью, зубцами, финской и немецкой «гребенкой». Из чего построить дом? Разберем какие бывают виды бруса подробнее.

Классификация клееного бруса по видам профиля

Горизонтальная плоскость детали остается ровной или ей придается специальная форма для соединения венцов. Варианты сечения профиля, которые используются в большинстве проектов брусовых домов:

Ровный или со скошенными фасками. Подходит для сборки легких построек. Требуется дополнительное межвенцовое утепление;
С одним или двумя шипами и пазами. Детали фиксируются друг в друге;
Финский профиль. Между шипами остается место для скрытой закладки утеплителя. В некоторых моделях предусмотрена установка теплоизоляционного шнура в пазы;
«Гребенка» (немецкий профиль). Горизонтальная поверхность выполнена в виде зубцов, которые предотвращают прохождение воздуха. Межвенцовое утепление не требуется.

Немецкий профиль

«Гребенка» дороже в изготовлении — требуется высокая точность производства. Но при соблюдении технологии получается правильный брусовой дом с прочными стенами, которые не нужно дополнительно утеплять.

Обработка боковой части

Внешняя сторона бруса обрабатывается в виде плоской или полукруглой поверхности. В первом случае получается практически ровная стена с углублениями в местах соединения венцов. Во втором — подобие оцилиндрованного бревна. Полукруглая часть обычно оставляется для наружной стороны — внутри удобнее получить плоскую поверхность.

Какой бывает брус по уровню влажности

Брус естественной влажности

Это самый дешевый вариант — дерево поставляется на строительную площадку сразу после обработки. Брус естественной влажности может быть ровным или профилированным, но после усадки в нем все равно появляются трещины и щели.

Все виды домов из бруса проходят процесс усадки, но дерево естественной влажности деформируется сильнее остальных. Материал ведет себя непредсказуемо: изгибается, скручивается, трескается, неравномерно усаживается, меняет линейный размер. Владельцу предстоит заделать щели, трещины, утеплить стены и заняться финальным оформлением не раньше, чем через год после сборки.

Брус камерной сушки

Материал доводится до нужной влажности (обычно 8-14 %) в специальных сушильных камерах, затем обрабатывается и собирается в сухом состоянии. Усадка такого дерева близка к параметрам клееного бруса, если только древесина не намокнет при строительстве.

Главная проблема камерной сушки бруса толщиной более 100 мм — трещины. Для сохранения поверхности приходится увеличивать время нахождения в камере. Стандартная обработка тонкой древесины — 10-12 дней. Качественная сушка бруса 150-200 мм продолжается до нескольких недель и даже месяцев. Попытки увеличить температуру и ускорить процесс приводят к неравномерному просушиванию — влажный центр разрывает сухую внешнюю часть.

Дополнительное время на сушку и большое количество отбраковки (часть деталей трескается) удорожает материал. Требуется защита древесины от влаги до момента покрытия, зато стены деформируются гораздо меньше и после усадки не требуется ремонт. Если выбирать брус из массива, то камерная сушка гораздо лучше материала естественной влажности. Именно из досок камерной сушки производится качественный клееный брус.

	Естественная влажность	Камерная сушка
Время усадки	Интенсивная — 3-4 месяца Постепенная — до 12 месяцев	До 3 месяцев
Процент усадки	8-12 %	До 3-4 %

На практике производители часто используют «подсушенный» брус, то есть материал проводит в камере положенные 10 дней в нормальном режиме. Получается заготовка с сухой поверхностью и влажной сердцевиной, которая хорошо обрабатывается на станках. Такие деревянные брусовые дома быстрее принимают постоянную форму, но никакой защиты от деформации и трещин нет.

Материал для изготовления бруса

Сосна

Самый доступный вид древесины. При использовании сосны важно организовать полноценный входящий и производственный контроль — на пиломатериале встречаются дефекты в виде смоляных карманов, сколов, трещин, поражения паразитами.

Ель

Ель обязательно проверяется на сучки и трещины. Дерево имеет особый запах, не так интенсивно выделяет смолу в естественном виде. Многие заказчики предпочитают именно клееный брус из ели.

Экзотические и комбинированные материалы

Наравне с сосной и елью может использоваться брус из кедра или лиственницы, но стоимость при этом существенно повышается. Кроме того, лиственница — более плотный материал, а значит более тяжелый, что усложняет процесс сборки. Также у лиственницы выше теплопроводность, а значит хуже теплоизоляционные свойства.

1. Правильное комбинирование материалов

Возможно использование подкладной доски или изготовление нижнего венца из лиственницы. Порода менее других подвержена гниению, хорошо переносит влажность и защищает остальную часть сруба от поражения.

2. Неправильное комбинирование материалов

Иногда производители предлагают комбинированный клееный брус: середину из сосны или ели, а верх из более дорогого материала. Такая склейка ненадежна: древесина разных сортов отличается температурными деформациями и реагирует на изменение влажности.

Обычный, теплый и клееный брус

Главное различие между материалами — структура балки

Обычный брус. Производится из цельного бревна путем строгания. Минимальная обработка сохраняет естественную структуру дерева со всеми преимуществами и недостатками.
Двойной теплобрус. Состоит из трех отдельных деталей: две доски (внутренняя и внешняя) и слой утеплителя. Конструкция похожа на сэндвич-панель с деревянной основой. В некоторых конструкциях детали выглядят как полноценный профилированный брус с серединой из утеплителя, в других собирается двойной каркас, в который помещается теплоизоляция.
Клееный брус. Деталь склеивается из заранее просушенных и обработанных ламелей. При правильном подборе толщины стен получаются прочные и теплые брусовые дома. При соблюдении технологии производится высокопрочная деталь из 5, 7 и более досок.

	Обычный брус	Двойной теплобрус	Клееный брус
Стоимость	Дешевле остальных за счет минимальной обработки.	Цена средняя: встроенная теплоизоляция дороже массива, но дешевле клееной древесины.	Материал дорогой (на начальном этапе): сложная технология изготовления.
Внешний вид	После усадки появляются трещины и щели, которые видны и после конопатки. Вид скорее «деревенский», чем престижный и современный.	Тонкие доски могут трескаться и деформироваться, но в целом стена выглядит аккуратно.	При условии регулярной обработки (покрытие раз в 5-7 лет) практически не меняется с годами.
Срок строительства	После сборки требуется время на усадку. Пауза зависит от степени влажности, но не менее 12 месяцев.	Укладывание двойной доски сложнее, есть вероятность повредить теплоизоляцию, поэтому качественная сборка занимает больше времени.	Классическая укладка по отработанной технологии и минимальная усадка. Ускоряется монтаж, можно сразу приступать к отделке.
Теплоизоляция	Низкая. Трещины и щели даже после заделки становятся точками потери тепла.	Высокая. Слой теплоизоляции надежно удерживает тепло (пока не появляются трещины во внешних досках).	Высокая. Материал не деформируется, сквозных трещин нет.
Надежность и долговечность	Средняя. При соблюдении технологии сборки, паузы на усадку, качественной отделке дом может эксплуатироваться 30-50 лет.	Средняя. Доски имеют меньшую прочность, чаще трескаются, быстрее портятся. Требуются регулярные осмотры, обработка, восстановление теплоизоляционного слоя.	Высокая (для материала, который производится строго по технологии). Ламели из сухих досок «срастаются» между собой, удерживают соседние детали от деформации и растрескивания.
Экологичность	Натуральный материал. Главное условие — выбрать безопасное покрытие, антисептик.	Зависит от обработки древесины и типа наполнителя.	Зависит от соблюдения технологии. Главное требование — качественный клей для соединения ламелей.

Так какой же брус лучше? Выводы

По всем признакам видно, что качественный брус должен быть:

Профилированным. Причем желательно выполнить профиль в виде гребенки — так можно обойтись без утеплителя и обеспечить надежное зацепление венцов;
Клееным. Характеристики и свойства клееного бруса: минимальная усадка, сокращение сроков строительства и отсутствие деформаций, что дает преимущества перед обычным брусом. По сравнению с теплобрусом клееный материал выигрывает за счет надежности стен;
Достаточной толщины. Разница в 1-2 см заметно сказывается на прочности, тепло- и звукоизоляции. Для круглогодичного проживания в средней полосе России оптимальный вариант — деревянная стена толщиной от 200 мм.

Главный недостаток клееного бруса — цена на начальном этапе. Но через 2-3 года использования расходы выравниваются за счет минимального обслуживания, экономии на отделке и утеплении.

Дом из клееного бруса GOOD WOOD по проекту СП-4

Что такое луч? И 7 типов балок

Внутренние силы

АвторLaurin Dominik Обновлено 4 декабря 2022 г.

Вы слышали, как кто-то несколько раз упоминал слово луч, но не знали, что это такое?

Ну, такие эксперты, как инженеры-строители или учителя, часто предполагают, что все знают, что такое балка, поскольку мы, люди, каждый день окружены балками.

Но это очень технический термин, и лучи имеют определенные характеристики, о которых знают только инженеры.

Так что же такое луч?

Краткий ответ: Горизонтальный элемент, несущий полы и другие нагрузки, например людей. Балки не зависят от материала. Таким образом, древесина, бетон и сталь являются обычными материалами для изготовления балок.

Но это еще не все.

Придерживайтесь подробного ответа и узнайте о 7 различных типах балок, которые используются в строительстве.

Итак, приступим.

Что такое луч?

Балки представляют собой горизонтальные элементы, несущие нагрузки в основном перпендикулярно своей оси для распределения их на опоры. Одной из характеристик балок является то, что они изгибаются, что происходит, когда нагрузки действуют перпендикулярно оси элемента.

В большинстве случаев балки принимают на себя вертикальные нагрузки, такие как постоянные и временные нагрузки полов в зданиях, и распределяют их на колонны или стены.

Пример горизонтальной балки.

Нагрузка прикладывается перпендикулярно оси балки.

Опоры в основном определяют тип балки. Итак, давайте кратко рассмотрим различные типы опор.

Штифт
Ролик
Фиксированная опора
Пружина

Реальные примеры балок:

Деревянные стропила🪵
Бетонные/стальные балки в гаражах, поддерживающие настил🚗
Деревянные прогоны
Горизонтальные элементы стального каркаса
Бетонное покрытие подвесного моста
И многое другое.

Давайте подробнее рассмотрим типы статических систем балок, которые мы используем в строительстве.

Типы балок

Следующие 7 типов балок являются наиболее распространенными статическими системами балок, используемыми в строительстве.

Мы прикрепили к этим статическим системам примеры из реальной жизни.

Просто поддерживаемая балка

Статическая система

Просто поддерживаемая балка является наиболее часто используемой статической системой. Обычно это первая статическая система, которая внедряется в университете, и на то есть веская причина. Расчет внутренних сил и сил реакции, вызванных нагрузками, очень прост, поскольку статическая система является статически определимой. Это означает, что все силы можно рассчитать вручную с помощью трех уравнений равновесия.

Поддерживает

1 PIN -код, 1 роллер

Реакции

PIN = горизонтальный A _x + Вертикальная A _Z, ролик = вертикальный B _Z 92.

Стальная балка

Деревянная плоская крыша

Просто поддерживаемая деревянная конструкция плоской крыши.
Ручной расчет внутренних сил свободно опертой балки
Ручной расчет внутренних сил свободно опертой балки.
Консольная балка
Статическая система
Консольные балки, после свободно опертых балок, являются второй наиболее часто используемой статической системой в строительстве. В нашей повседневной жизни много консольных балок, таких как балконы, краны или высотные здания. Расчет внутренних сил и сил реакции, вызванных нагрузками, очень прост, поскольку статическая система является статически определимой. Это означает, что все силы можно рассчитать вручную с помощью трех уравнений равновесия.
Опоры
1 Фиксированная поддержка
Реакции
Фиксированная поддержка = горизонтальная A _x + вертикальная A _Z, момент M _A
Примеры
Рукоя Балка
Статическая система
Двухпролетные неразрезные балки уже не так распространены, как просто опертые или консольные балки. Эта статическая система характеризуется тремя опорами – двумя по краям и одной между ними. Расчет внутренних сил и сил реакции также может , а не легко сделать с помощью уравнений равновесия. Для расчета сил используются либо формулы, либо программы FEM. Примером двухпролетной неразрезной балки является стропило крыши, опирающееся на 3 прогона.
Поддерживает
1 PIN -код, 2 ролика
Реакции
PIN = горизонтальный A _x + Вертикальная A _Z, Roller = Vertical B _Z
Пример
Dash0154 3-х пролетная неразрезная балка
Статическая система
3-х пролетная неразрезная балка имеет 4 опоры – 2 на концах и 2 между ними. Вычисление внутренних сил и сил реакции также может быть легко выполнено с помощью уравнений равновесия. Для расчета сил используются либо формулы, либо программы FEM.
Опоры
1 штифт, 3 ролика
Реакции
Штифт = горизонтальный A _x + вертикальный A _z , Ролик = Вертикальный B _z
Пример
Шпаргалка с формулами внутренних сил трехпролетной неразрезной балки
Диаграммы изгибающего момента и поперечной силы трехпролетной неразрезной балки из-за линейной нагрузки в середине пролета.
Неразрезная балка X-Span
Статическая система
Теперь балка может иметь столько неразрезных опор, сколько необходимо. X в неразрезной балке x-span обозначает число. Эта статическая система имеет 1 штифт и роликовые опоры x-1. Расчет внутренних сил и сил реакции также может , а не легко сделать с помощью уравнений равновесия. Для расчета сил используются либо формулы, либо программы FEM. Примером неразрезной балки с поперечным пролетом является самое первое приближение настила вантового моста.
Поддерживает
1 PIN -штифт, X Roller
Реакции
CIN = горизонтальный A _x + Вертикальная A _Z, ролик = вертикальный B _Z
Пример
75 Иллюстрация статической 2D-модели настила вантового моста. Кабели моделируются как пружинные опоры. (Приблизительно)
Обратите внимание, что в еще более раннем приближении пружинные опоры моделируются как ролики . На основе вертикальных сил реакции этих роликов рассчитывается жесткость пружины.
Фиксированная балка
Статическая система
Балка с 2 фиксированными опорами является редко используемой статической системой. Один из вариантов использования — это когда необходимо соединить 2 бетонных ядра высотного здания, чтобы сделать здание более жестким. Эти балки могут быть спроектированы с бетонными или стальными балками. Расчет внутренних сил и сил реакции также может , а не легко сделать с помощью уравнений равновесия. Для расчета сил используются либо формулы, либо программы FEM, поскольку эта статическая система является статически неопределимой.
Supports
1 Pin, 2 Roller
Reactions
Fixed support = Horizontal A _x + Vertical A _z , Moment M _A
Beam with Roller & Fixed Support
Static System
A балка с роликом и неподвижной опорой используется редко. Примерами использования этой статической системы являются, например, монолитная бетонная балка, поддерживаемая с одной стороны монолитным бетонным ядром/стеной, а с другой стороны — бетонной колонной. Конструктор может выбрать фиксированное соединение, чтобы конструкция была более жесткой и прочной.
Поддерживает
1 Фиксированная поддержка, 1 роллер
Реакции
Фиксированная поддержка = горизонтальная A _x + вертикальная A _Z, момент M _A, Roller = Vertical B _Z _A, Roller = Vertical B _Z
262626262626262626262626262626262626262626262626262626266266 295626262626262626262626262626262626695626266. . шпаргалка внутренних сил балки с неподвижной и роликовой опорой Диаграммы изгибающих моментов и поперечных сил балки с неподвижной и роликовой опорой от точечной нагрузки.
Заключение
Теперь, когда вы поняли, какой тип балок мы используем в строительстве, вы можете узнать о нагрузках, потому что каждая балка подвергается нагрузке.
Снеговая нагрузка на плоскую крышу
Ветровая нагрузка на плоскую крышу
Ветровая нагрузка на стены
Поскольку на балку всегда действует несколько нагрузок. Учет этих различных нагрузок в конструкции конструкции осуществляется путем настройки сочетаний нагрузок с коэффициентами безопасности. Мы уже написали много руководств о том, как проектировать балки. Проверь их.
Конструктивный проект деревянной стропильной крыши
Конструкция деревянной балки
Конструкция крыши с деревянными прогонами
Я надеюсь, что эта статья помогла вам понять, что такое различные типы балок и что делать дальше. В случае, если у вас все еще есть вопросы.
Дайте нам знать в комментариях ниже ✍️.
Часто задаваемые вопросы о конструкции балки
Что такое балка?
Балки представляют собой горизонтальные элементы, несущие нагрузки в основном перпендикулярно своей оси для распределения их на опоры. Одной из характеристик балок является то, что они изгибаются, что происходит, когда нагрузки действуют перпендикулярно оси элемента.
Какие бывают 3 типа лучей?
Наиболее распространены 3 балки:
– Консольная балка
– Свободно поддерживаемая балка
– Неразрезная балка
Похожие сообщения
Реакции балок и диаграммы – Дополнение по сопротивлению материалов для энергетики
Основной корпус
Диаграммы
Цели обучения
По окончании этой главы вы должны уметь:
Определять реакции свободно опертых, выступающих и консольных балок
Рассчитайте и начертите диаграммы поперечных усилий и изгибающих моментов балок, подверженных сосредоточенным нагрузкам, равномерным распределенным нагрузкам и их комбинациям.
Обзор балок
Балки – это конструктивные элементы различного инженерного назначения, такие как крыши, мосты, механические узлы и т. д. В общем случае балка представляет собой тонкую, прямую, жесткую конструкцию, изготовленную из изотропных материалов и, что наиболее важно, подвергается нагрузкам, перпендикулярным их продольной оси. Если бы вместо перпендикулярных нагрузок тот же элемент конструкции подвергался бы продольным нагрузкам, его называли бы колонной или стойкой. Если бы тот же элемент подвергался крутящему моменту, его называли бы и рассматривали как вал. Поэтому при идентификации механических или конструктивных компонентов очень важно учитывать способ нагрузки.
Обратите внимание, что когда дело доходит до ориентации, балки могут быть горизонтальными, вертикальными или с любым промежуточным наклоном (как погруженные в воду пластины, анализируемые в гидромеханике)… при условии, что нагрузка перпендикулярна их главной оси.
Опоры балки:
Тип опоры Похоже на Символ Реакции
Ролик, также называемый
простой
подвижный
раздвижной

Только вертикальная реакция
Позволяет горизонтальное перемещение
Разрешает вращение
Закрепленный, также называемый
шарнирный
Вертикальная реакция
Горизонтальная реакция
Разрешает вращение
Фиксированный
Вертикальная реакция
Горизонтальная реакция
Момент реакции
Нагрузки на балку ^[1] :
Нагрузки Символ Примеры Крытый
Точка, также называемая
концентрированный
колеса автомобиля
столбцов
человек на трамплине
Да
Униформа Распределенная
вес балки
снеговая нагрузка на ферму крыши
Да
Распределенная переменная
гидростатическая нагрузка на подводную поверхность
свая из заполнителя
балка переменного сечения
Да
Концентрированные моменты
компоненты машин
№
Типы балок:
Типы Схема Примеры Крытый
Простые балки или просто поддерживаемые
Короткопролетный мост
Да
Нависающие балки
опорные балки для патио
трамплин для прыжков в воду
Да
Консольные балки
крышка входа в здание
нависающие уличные знаки
Да
Составные балки
компоненты машин
№
Неразрезные балки
Длиннопролетный мост
трубные опоры
№
Решение для балочных реакций
При нахождении реакций рекомендуются следующие шаги:
Нарисуйте схему тела без балки
Заменить равномерную распределенную нагрузку (если есть) эквивалентной точечной нагрузкой
Решите ΣM _A = 0 (сумма моментов относительно опоры A). Это даст вам R _B (реакция на поддержке B).
Решите ΣM _B = 0. Это даст вам R _A .
Используя R _A и R _B, найденные на шагах 3 и 4, проверьте, выполняется ли ΣV = 0 (сумма всех вертикальных сил).
Обратите внимание, что шаги 4 и 5 можно поменять местами.
Для консольной балки используйте ΣV = 0, чтобы найти вертикальную реакцию на стене, и ΣM _{, стена} = 0, чтобы найти реакцию момента на стене. Нет никакого другого уравнения для проверки ваших результатов.
Диаграммы поперечных сил и изгибающих моментов
Обратите внимание:
«Сдвиговые силы — это внутренние силы, возникающие в материале балки для уравновешивания внешних сил, чтобы обеспечить равновесие всех частей балки.
Изгибающие моменты — это внутренние моменты, возникающие в материале балки, чтобы уравновесить стремление внешних сил вызвать вращение любой части балки». [3]
Перерезывающая сила в любом сечении балки может быть найдена путем суммирования всех вертикальных сил слева или справа от рассматриваемого сечения.
Аналогично, изгибающий момент в любом сечении балки можно найти, сложив моменты слева или справа рассматриваемого сечения. Опорной точкой момента является рассматриваемое местоположение.
По соглашению внутренние силы сдвига, действующие вниз, считаются положительными. Они противодействуют восходящим внешним силам. Следовательно, при представлении поперечных сил их можно рисовать в направлении внешних сил. Это визуально проще, чем следовать соглашению о знаках.
Моменты по часовой стрелке обычно считаются отрицательными, а моменты против часовой стрелки считаются положительными. При представлении изменения изгибающего момента обратитесь к следующей таблице, показывающей качественные кривые изгибающего момента в зависимости от формы графиков поперечной силы.
.
При построении диаграмм поперечной силы и изгибающего момента, несмотря на то, что соглашение о знаках важно, постоянство имеет решающее значение. Например, рассмотрим простую балку, нагруженную точечной нагрузкой, приложенной к нагрузке UD. Запустив диаграммы на опоре А, глядя на страницу, вы получите следующее:
Теперь переверните луч по горизонтали на 180º (или измените точку наблюдения, глядя на луч с противоположной стороны) и нарисуйте диаграммы, начиная с той же точки A. Диаграммы будут выглядеть следующим образом:
Обратите внимание, что хотя диаграммы поперечной силы выглядят как зеркальные изображения (перевернутые по горизонтали), диаграмма изгибающего момента не затрагивается. Кроме того, наиболее важный результат этого анализа показывает, что максимальная сила сдвига и величина изгибающего момента всегда будут одинаковыми.
Контрольные точки диаграммы направленности
При построении диаграммы направленности учитывайте следующее:
Диаграммы поперечной силы:
На концах свободно опертой балки поперечная сила равна нулю.
На стенке консольной балки поперечная сила равна вертикальной реакции на стене. На свободном конце балки поперечная сила равна нулю.
На любом сегменте балки, к которому не приложены нагрузки, поперечная сила остается постоянной (горизонтальная линия).
Точечная нагрузка или реакция на диаграмме поперечной силы вызывает резкое изменение графика в направлении приложенной нагрузки.
Равномерная распределенная нагрузка, действующая на балку, представлена прямолинейной поперечной силой с отрицательным или положительным наклоном, равной нагрузке на единицу длины.
Диаграмма изгибающих моментов:
На концах свободно опертой балки изгибающие моменты равны нулю.
На стенке консольной балки изгибающий момент равен реакции момента. На свободном конце изгибающий момент равен нулю.
В месте, где поперечная сила пересекает нулевую ось, соответствующий изгибающий момент имеет максимальное значение.
Форма кривой изгибающего момента между двумя точками балки показана в двух приведенных выше таблицах.
Изменение изгибающего момента между двумя точками на балке равно площади под диаграммой поперечной силы между теми же двумя точками.
Приведенные выше рекомендации помогут вам в создании диаграмм пучков; они также служат проверкой.
При решении диаграмм балок в классе и дома вы можете проверить свои ответы с помощью этого бесплатного онлайн-калькулятора балок: SkyCiv Cloud Engineering Software
Задача 1: Укажите максимальные значения поперечной силы и изгибающего момента.
Задача 2: Укажите максимальные значения поперечной силы и изгибающего момента.

Задача 3: Балка длиной 24 м свободно поддерживается на расстоянии 3 м от каждого конца. Балка несет точечную нагрузку 18 кН на левом конце и 22 кН на правом конце балки.