Разное

Чем отличается профилированный брус от обычного: Дом из профилированного бруса или обычного – что лучше?

Содержание

Обрезной или профилированный брус для строительства бани — что выбрать?

Благодаря ценовой доступности, визуальной привлекательности и приятному древесному запаху брус широко востребован в качестве строительного материала для бань. Он обладает превосходными теплосберегающими характеристиками, экологически безопасен и безвреден для человеческого здоровья.

Однако среди строителей бань встречаются сторонники как обычного обрезного, так и профилированного бруса. Ниже будут рассмотрены сильные и слабые стороны обеих разновидностей материала и приведены рекомендации по оптимальному обращению с ним.

Обычный брус: плюсы и минусы

Основным достоинством обычного обрезного бруса является его доступная цена.

Поверхность у этого материала шероховатая, поэтому перед началом строительства его понадобится острогать и ошлифовать. Внутри брус можно покрыть обычным лаком. Также стенам из эстетических соображений потребуется наружная отделка.

Обычный брус естественной влажности дает значительную усадку. Для бани в силу отсутствия внутренней отделки это не столь критично, как для жилого дома — однако высота помещения может уменьшиться до 10%.

Усадка обычного бруса приводит к деформации готового объекта и к появлению щелей в стенах, которые придется конопатить. Традиционная русская баня не предусматривает наличие утеплителя, поэтому ради максимального сохранения тепла следует выбирать как можно более толстый брус. Если баня предназначена для круглогодичной эксплуатации, толщина бруса должна составлять 150 мм минимум. Если баня сложена из толстого бруса и все равно плохо держит тепло, для внутренней отделки допустимо задействовать вагонку, блокхаус или иные разновидности пиломатериала, не содержащие химических примесей и клея.

Профилированный брус: плюсы и минусы

На продольных поверхностях профилированного бруса располагаются шипы и пазы. Благодаря этим элементам процесс возведения объекта превращается в подобие сборки из конструктора, отнимая меньше времени и сил. Чем больше шипов в брусе, тем более прочной получится баня и тем лучше она будет держать геометрию.

Сложенные из профилированного бруса стены получаются ровными и герметичными. В предварительной острожке и шлифовке этот материал не нуждается, равно как и во внешней и внутренней отделке. По сравнению с обычным брусом, такая баня будет лучше хранить тепло.

Профилированный брус стоит примерно в 1.5 раза дороже обычного. Еще одним серьезным минусом является неизбежное растрескивание в процессе усушки. Риск появления трещин минимизируется, если в брусе намеренно создают канавку — если трещины и появятся, то они пройдут вдоль канавки.

Трещины не появляются на сухом профилированном брусе, древесина для которого просушивается в специализированных камерах. Также этому дефекту не подвержен клееный брус, который складывается из нескольких досок, чьи годовые кольца закручиваются в разных направлениях. Однако обе эти разновидности материала стоят еще дороже, чем обычный профилированный брус. Клееный брус также проигрывает обычному по параметру экологичности.

Какой же материал в итоге выбрать?

Для строительства бани подходят обе разновидности бруса. При применении этого строительного материала постройке не нужен ни прочный фундамент, ни внутренняя отделка. Высокая стоимость профилированного бруса оправдана простотой работы с этим материалом. Однако из обычного обрезного бруса также можно выстроить отличную баню, если знать нюансы обращения с ним.


Ознакомьтесь с примерами проектов бань из бруса из нашего каталога. Срок строительства — от 10 дней.
Бесплатная доставка домокомплектов до КАД и МКАД. Даем гарантию на работы.

Также рекомендуем прочитать другие наши статьи

ВИДЫ ОБЫЧНОГО И ПРОФИЛИРОВАННОГО БРУСА

Главная / ВИДЫ ОБЫЧНОГО И ПРОФИЛИРОВАННОГО БРУСА

ПРОФИЛИРОВАННЫЙ БРУС:

ЧЕМ ОТЛИЧАЕТСЯ ПРОФИЛИРОВАННЫЙ БРУС ОТ ОБЫЧНОГО?

Обычный брус или профилированный: На чем остановиться?

Надежный деревянный дом, уютный внутри и красивый снаружи – что может быть лучше? Но чтобы дом отвечал этим требованиям, важно правильно выбрать брус. Даже специалисты не всегда могут ответить на вопрос – какой брус лучше? Сложность в том, что материал изначально создается из одной и той же древесины, а основное отличие кроется в дальнейшей ее обработке.

Попробуем разобраться. Что лучше?

Обычный брус: Что это такое?

Самый доступный строительный материал для желающих построить деревянный дом или иное строение. Он обладает природными свойствами дерева, потому что не подвергается обработке синтетическими составами. Сохраняет аромат, тепло, структуру древесины. Процесс сборки дома из обычного бруса прост и быстр. Но есть и отрицательные стороны обычного бруса. Нестроганый вид стен не впечатляет.  Соответственно требуется декоративное оформление как внутри, так и снаружи помещения. Простой брус естественной влажности может деформироваться в процессе усадки дома. Также обычный брус требует межвенцовой конопатки.

Вывод один – если планируешь построить дом под усадку, затратив на первом этапе постройки минимум денежных средств, а далее готов делать отделку внутри и снаружи, то выбор за обычным брусом.

Профилированный брус: Что это такое?

Профиль – это удобно.  Если обычный брус практически никак не обрабатывается, то с профилированным брусом дело обстоит совсем по-другому. Такой материал проходит тщательную механическую обработку, в ходе которой он получает определенную форму, гладкость. Ясно, что этот материал будет стоить дороже, зато он более эстетичен и строить из него гораздо проще. Отличием профилированного бруса является «замковое» соединение, обеспечивающее плотный стык венцов друг с другом. Мы используем финский профиль с двумя штык-пазами, между них укладывается межвенцовый утеплитель.

Итак, если вам важен эстетический вид самого дерева внутри и снаружи, то выбор однозначно за профилированным брусом.

Чтобы облегчить ваш выбор, мы предлагаем таблицу с техническими и эксплуатационными свойствами этих двух материалов:

Свойства обычный Профилированный
Эстетичность

+ Соблюдая технологию строительства, вы получите уютный дачный дом.

— Для придания дому аккуратного вида, вам придется прибегнуть к отделке стен.

+ Если применять качественный профильный брус, то вы построите действительно красивый дом, который не потребует существенной и дорогостоящей отделке.

— Не все производители могут гарантировать высокое качество продукции.

Экологичность

+ Экологичный.

— Не исключено поражение грибком в результате высокой влажности. Требует защиты от атмосфеных осадков.

+ Экологически чистый.

— Чтобы придать дополнительные свойства нужно прибегать к дополнительной обработке специальными составами.

Сохранение тепла в доме

+ Дом из дерева имеет одинаковую толщину стен.

— Нужно тщательно утеплять швы между венцами, что негативно отображается на внешнем виде сооружения без отделки.

+ Минимальный расход теплоизоляции. Дом получается комфортным и теплым для постоянного проживания. Утеплитель не заметен.

— Многие производители прибегают к неправильной технологии сушки бруса, что приводит к тому, что в материале образуются трещины, а это негативно сказывается на теплоизоляции.

Усадка и усушка

+ Никаких.

— На протяжении двух лет по завершению строительства могут проявиться трещины и серьезная усадка дома по причине усушки материала.

+ В результате усушки и усадки нет потребности в серьезных отделочных работах.

— Отделку можно делать только через год после сооружения дома. Материал может дать трещины.

Долговечность

+ Может эксплуатироваться десятилетиями.

— Долговечность зависит от качества отделки, выбора утеплителя для швов, обработки дерева специальными составами, то есть на нее влияет много факторов.

+ Дом из профилированного бруса не настолько подвергается воздействию влаги (лучше защищены межвенцовые швы), что положительно отображается на его долговечность.

— Как и другой древесный материал, он требует ухода.

Стоимость

+ Доступная цена. Что касается бруса естественной влажности, то есть стоимость меньше, чем на другой тип бруса.

— Дом, возведенный из этого материала, нуждается в дополнительных вложениях.

+ Правильная геометрия упрощает процесс строительства дома и позволяет сократить расходы.

— Цена выше, чем у обыкновенного бруса. При этом стоимость на материал зависит от того, просушен он или нет.

Преимущества и недостатки различных видов бруса

В этой статье рассмотрим основные преимущества и недостатки различных видов бруса.

ЦЕЛЬНЫЙ (НЕПРОФИЛИРОВАННЫЙ) БРУС

Раньше в строительстве домов, как всесезонных (для постоянного места жительства), так и дачных, в основном использовался цельный брус. Технология его изготовления предельно проста — в промышленных условиях у бревна отпиливается четыре стороны канта. Непрофилированный брус в качестве стенового материала обычно используется естественной влажности, сечением 150×150 мм и 150×200 мм. На сегодняшний день дома из непрофилированного бруса распространены и популярны из за небольшой стоимости и простоты технологии.

Преимущества домов из непрофилированного бруса:

  1. Доступная цена. Сохранение естественной влажности непрофилированного бруса позволяет сделать процесс заготовки максимально простым, а цену материала невысокой.
  2. Широкое распространение. Непрофилированный брус является наиболее востребованным в домостроении и одновременно с этим — популярным предложением, которое можно встретить и приобрести на любом рынке стройматериалов, значительно сэкономив при этом на доставке.
  3. Минимальные сроки доставки. Благодаря простоте заготовки непрофилированного бруса и его повсеместной распространенности, нет необходимости оформлять заказ на изготовление материала и ожидать его нескорой доставки. Непрофилированный брус, купленный со склада, может оказаться на участке в срок от 1 до 10 дней.
  4. Простота сборки дома из непрофилированного бруса. При возведении дома из легкого непрофилированного бруса не требуется специальная строительная техника. Осуществить монтажные работы может бригада плотников 3-4 разряда. При этом сборка небольшого дома 6×6 метров с двускатной мансардной кровлей реализуется менее чем за неделю.

Недостатки домов из непрофилированного бруса:

  1. Дополнительные расходы на отделку или острожку. Для создания завершенного вида дома стены из обычного бруса необходимо дополнительно отделывать (или острагивать поверхности бруса). Правильнее и качественнее выглядит облицовка вагонкой, блокхаусом и другими видами материалов. Кроме того, после усадки дома и естественной усушки следует подрезать лишний джут. Несоответствие бруса ГОСТу (по допуску на размер поперечного сечения и ровность спила) приводит к тому, что стены из него не получаются ровными и имеют перепады в расположении венцов до 5 мм, а швы между венцами вовсе располагаются на разных высотах. Чтобы минимизировать эти проблемы, необходимо тщательно выбирать брус более высокого качества. Это может существенно сыграть на цене и приравнять затраты на использование непрофилированного бруса к затратам на профилированный брус.
  2. Неидеальный внешний вид. Непрофилированный брус внешне выглядит менее привлекательно, чем профилированный брус. И это особенно бросается в глаза в случае острагивания стен из бруса: становятся заметны утеплитель между венцами и швы.
  3. Поражение грибком. Непрофилированный брус является материалом естественной влажности и не подвергается при заготовке специальному высушиванию. Поэтому при неправильном хранении увеличивается вероятность поражения древесины бруса грибком. Более 15% непрофилированного бруса имеют эту проблему (визуально она выражается в специфическом окрашивании дерева). И хотя современные антисептические средства уничтожают грибок и препятствуют его повторному развитию, это увеличивает затраты и отнимает немало времени.
  4. Угловые соединения выполняются без вылетов.
  5. Значительная продуваемость межвенцовых швов. Из-за отсутствия пазов и шипов при сборке стен из непрофилированного бруса дом хуже сохраняет тепло.
  6. Повышенное растрескивание непрофилированного бруса. При усадке и усушке стен появляются заметные трещины. Если не предполагается обшивка непрофилированного бруса с двух сторон, трещины портят внешний вид дома и доставляют немало проблем.

Сейчас благодаря новым внедрениям широко используется профилированный брус.

ПРОФИЛИРОВАННЫЙ БРУС

Главной характеристикой профилированного бруса является четко заданная величина сторон. На предприятиях с точностью до миллиметра обрезается бревно и на выходе получается профиль строго определенных параметров. Использование профилированного бруса позволяет избежать щелей, а значит, внутрь стен не попадает вода и исключено гниение материала. Расход утеплителя в домах из профилированного бруса также минимален, а здание получается очень теплым.

Ровные и гладкие стены из профилированного бруса смотрятся очень красиво, и даже декоративная отделка не является обязательной. Однако есть у профилированного бруса и некоторые недостатки. Качественный профилированный брус должен быть хорошо просушен естественным образом, иначе дом со временем «поведет». Габаритность же его затрудняет просушку — необходимы большие площади. На недоброкачественных предприятиях возможны нарушения технологии просушки и тогда постройке грозит усадка и деформация.

Преимущества профилированного бруса:

  1. Отличный внешний вид. При изготовлении профилированный брус обретает гладкую поверхность и правильную форму. Собранные из такого материала стены получаются идеально ровными, выглядят натурально и красиво, утеплитель при такой сборке остается незаметным.
  2. Выполнение соединений профилированного бруса с вылетами (в чашу).
  3. Изготовление элементов сруба и угловых соединений на заводе. Соединения, выполненные в заводских условиях, идеально ровные и прочные. Использованные при сборке основной коробки деревянного дома, они служат основой крепкой конструкции сооружения и делают усадку равномерной.
  4. Более плотное соединение между венцами и в угловых соединениях — лучшие теплотехнические характеристики и минимальная продуваемость.
  5. Нет нужды в дополнительных работах во время и после усадки. Стены из профилированного бруса ровные и выполнены с максимальным прилеганием профиля друг к другу. В процессе естественной усадки дома изначальное состояние стен не меняется: конопатить и подрезать излишки джута, как это бывает при строительстве из непрофилированного бруса, не придется. Исключением могут быть угловые и концевые соединения.

Недостатки профилированного бруса:

  1. Пожалуй, основной минус профилированного бруса естественной влажности — необходимость технологического перерыва в строительстве на усадку дома. Из-за того, что профилированный брус должен высохнуть, а конструкция дома устояться, приходится делать перерыв перед отделкой (после сборки сруба из профилированного бруса естественной влажности, дом отстаивается 10-12 месяцев до начала отделочных работ).
  2. Появление трещин на поверхности. Как и любой материал из цельного массива дерева, в профилированном брусе неизбежно появляются трещины. В процессе усушки, как и любое деревянное полотно, профилированный брус трескается.

КЛЕЕНЫЙ БРУС

Исходным материалом при изготовлении такого бруса обычно являются ель, сосна, лиственница или кедр. Распиленные на доски бревна тщательно просушиваются, потом обрабатываются и по особой технологии склеиваются. Число слоев (ламелей) может быть от 2 до 5 — оно определяется желаемой толщиной бруса. Далее с ювелирной точностью вырезается сам брус. В итоге получается ровный, очень прочный и качественный материал. Усадка клееного бруса менее одного процента, что позволяет его с успехом применять при «быстром» строительстве.

Преимущества клееного бруса:

  1. Дома из клееного бруса легко собираются и практически не подвергаются усушке и усадка минимальна.
  2. Клееный брус не деформируется со временем.
  3. В процессе эксплуатации клееный брус не подвержен растрескиванию.
  4. Ровная поверхность клееного бруса не нуждается в дополнительной обработке, трудоемких и дорогостоящих отделочных работах.
  5. Оптимальная влажность клееного бруса исключает его гниение и появление в нем нежелательных микроорганизмов и бактерий.
  6. Клееный брус может быть использован для реализации самых сложных проектов.

Недостатки клееного бруса:

  1. Существенным недостатком клееного бруса является его относительно высокая цена. Дом из клееного бруса дороже в 2-3 раза такого же проекта из непрофилированного бруса.
  2. Еще один недостаток клееного бруса — использование при его производстве клея. Несмотря на то, что применяются клеи, соответствующие различным нормам, брус по экологичности проигрывает в сравнении с обычным профилированным брусом или бревном, в котором какие-либо клеи отсутствуют в принципе.
  3. Использование клея ухудшает характеристики дома, так как в результате нарушается естественная циркуляция влаги и воздухообмен, нарушается микроклимат внутри помещения.
  4. Данная технология деревянного домостроения относительно молода, поэтому данные о поведении клееного бруса через большие промежутки времени (например, через 50 лет) отсутствуют.

Профилированный брус или обычный?

Введение

Дерево – один из древнейших материалов, используемых в строительстве. Завоевало свою популярность в виду повсеместной распространенности, удобству обработки и большому сроку эксплуатации. Несмотря на обилие новых материалов, появившихся в последнее время, натуральная древесина не теряет своей актуальности по сей день.

В настоящее время существует большое количество разновидностей деревянных домов: из бруса обычного, профилированного и клееного, бревна обычного оцилиндрованного, каркасные технологии.

В данной статье мы сравним строительство домов из профилированного бруса с домами из обычного.


Брус – это бревно, обработанное с четырех сторон до прямоугольного (квадратного) сечения. Профилированный брус отличается от обычного тем, что две стороны его обработаны так, что образуют замок, в специальные пазы которого закладывается натуральный утеплитель, чаще всего это джут. Профили бывают множества видов, но суть остается одна – делается это для того, чтобы при сушке не образовывались продуваемые щели, а также, чтобы стену не уводило в сторону. Также, для этих целей используются специальные деревянные направляющие – нагели.

Производство бруса начинается с лесозаготовок. Далее древесина проходит первичную обработку и хранение, совмещенное с сушкой. После, начинается непосредственно сам процесс изготовления бруса – бревно проходит через специальный деревообрабатывающий станок, из которого выходят изделия. Сердцевину пускают на брус, а из краев делают доски и рейки разных сортов. Из полученных материалов уже можно начинать строительство.

Дерево – материал живой, и у него имеются свои особенности. Поэтому, после обработки производится сортировка полученных изделий и отбраковка непригодного материала (появление трещин, сучков, отклонение от заданных размеров)

Далее происходит непосредственная нарезка домокомплекта по определенному проекту для конкретного заказа. На данный процесс вы можете посмотреть своими глазами, посетив наш производственный цех.

Размеры

Большинство производителей профилированный брус уфа обозначают свою продукцию по размеру используемой заготовки из обычного бруса: в длину – 6 метров, сечение 150х150, 200х150, 200х200. В особых случаях, по желанию заказчика, возможно использование бруса от 100х100 до 200х250. На деле – при профилировании часть бруса обрезается и конечные размеры всегда будут меньше заявленных, даже не учитывая последующую усушку.

Порода дерева

Наиболее традиционный и популярный материал изготовления профилированного бруса – сосна, в которой соединились показатели невысокой цены и отличного качества. Также, брус может быть изготовлен из ели, лиственницы и даже липы. Для дома, конечно же, липа не используется, но бани из липы достаточно популярны в нашем регионе.

Варианты пазовых соединений

У простого бруса все четыре боковые плоскости ровные. У нестроганного бруса они «лохматые». Использование строганного по двум граням бруса весьма спорно. Казалось бы, эстетические качества постройки при ровных и гладких гранях бруса должно возрастать, но торчащая из межвенцовых соединений пакля не оставляет красоте ни малейшего шанса.

У профилированного бруса каждая грань имеет свой рисунок: две боковые чуть скашиваются на краях, образуя фаску, уменьшающую воздействие атмосферных осадков в межвенцовых соединениях, а верхняя и нижняя грани нарезаются так, чтобы получить соединение шип-паз, вариантов которого существует несколько.

Варианты угловых соединений

Весьма непростой задачей является создание надежного углового соединения бруса. Для строительства из обычного бруса, в основном, используется соединение «встык», так как это наиболее простой и экономичный способ. Исключается необходимость дополнительной обработки материалов и образование отходов. Брус укладывается в шахматном порядке. От смещений страхует только использование нагелей.

Использование шпонок при соединении встык значительно улучшает характеристики углового соединения. При этом соединение защищает от продувания и смещения брусьев в одном из направлений. Однако, спасти от расхождения во втором направлении соединение не способно.

Использование шпонки в форме «ласточкин хвост» позволяет более надежно зафиксировать брус в двух направлениях, но значительно усложняет сам процесс изготовления соединения.

Соединение в пол дерева – весьма распространенный вариант для соединения бруса. Надежность при этом достаточно низкая – угол держится исключительно на нагелях, а от продувания его ничто не защищает. При модификации данного соединения в «ласточкин хвост» происходит удерживание противоположных стен от взаимных смещений.

Соединений брусьев под названием Теплый угол достаточно хорошо защищает брус от продувания, но смещения все-таки возможны.

Односторонний замковый паз – надежное и практически непродуваемое угловое соединение. При этом выпиливается паз на половину высоты бруса. Высокая надежность обеспечивается благодаря давлению на нижние венцы сверху. Смещение стен относительно друг друга практически исключается.

Двусторонний замковый паз является улучшенным вариантом предыдущего типа соединения. С двух сторон выпиливаются пазы глубиной в 1/4 бруса. Благодаря двум пазам брус фиксируется в двух направлениях. Это повышает надежность углового соединения и исключает сдвиги при изменениях влажности и температуры.

Двусторонний замковый паз лабиринтного типа — модификация двустороннего замкового паза и соединения «теплый угол» — позволяет достичь максимальных результатов в энергоэффективности и надежности соединения. Именно данный вариант наиболее популярен у наших заказчиков.

Варианты прямых соединений

При возведении строений из обычного бруса, наиболее часто используется соединение встык. Но, для надежности рекомендуется разрабатывать проекты с соединениями в перерубах, что позволяет избежать большого количества проблем.

Варианты изготовления: на заводе или на месте

Приобретая нестроганный брус, строителям приходится выпиливать соединения на месте вручную, что долго, дорого и не всегда точно.

При покупке профилированного бруса, он поставляется уже в напиленном по точным проектным размерам виде, так называемом «дом-комплекте». Это значительно удешевляет и ускоряет сборку дома, повышает точность и надежность соединений, а также позволяет сразу добиться хороших эстетических свойств строения.

Сравнение эксплуатации

Обыкновенный брус, в отличие от профилированного, при сушке после сборки начинает уводить в стороны, появляются щели, так как пазо-гребнового соединения нет, что требует постоянной конопатки. К тому же, обычный брус не очень эстетично выглядит, особенно с торчащей паклей, что требует использование дополнительного отделочного материала как внутри дома, так и снаружи.

Чем отличается клееный брус от обычного?

Красивые, экологически чистые, простые в возведении и сравнительно недорогие строения, можно увидеть, как в элитных поселках, так и в черте крупных городов всех регионов. К приоритетным преимуществам деревянных домов, можно отнести:

  • Регулярный воздухообмен через массив, обеспечивающий проветривание.
  • Беспрецедентную экологичность.
  • Свойство дерева выделять фитонциды, обеззараживающие воздух.
  • Эстетичный внешний вид.
  • Низкую теплопроводность, позволяющую экономить на отоплении.
  • Технологичность материала, упрощающую процессы строительства.
  • Доступность обработки и декорирования.
  • Инвестиционную привлекательность проекта в целом.

Несмотря на общность основных характеристик материалов из дерева, перед началом строительства необходимо ответить на вопрос: «Какой именно брус выбрать?». Большинство современных застройщиков, отдают предпочтение клееному брусу, отличающемуся долговечностью, надежностью, доступностью и адекватной ценовой политикой.

Сравнительный анализ клееного бруса с другими видами

Чтобы получить объективную оценку клееного бруса, проведем небольшой сравнительный анализ этого материала и, скажем, цельного бруса.

Для начала определимся в понятиях:

  • Клееный брус – это строительный материал, характеристики которого соответствуют всем требованиям, необходимым для индивидуального строительства. Технология его изготовления позволяет полностью сохранять все свойства натуральной древесины. Внешнее отличие дома, построенного из клееного бруса от бревенчатого сруба, заключается в ровных и плоских поверхностях.
  • Цельный брус это строительный материал, который получается в результате четырехсторонней окантовки бревен. Его повсеместно применяют для недорогого строительства дачных домиков и приусадебных построек. Технология изготовления материала считается самой простой и малозатратной. Застройщики предупреждают, что после окончания строительных работ, дом дает существенную и продолжительную усадку ввиду большой естественной влажности.

От того, какой именно материал будет выбран для строительства деревянного дома, зависят сроки выполнения и стоимость строительных работ. Стоит отметить, что, несмотря на то, что клееный брус несколько дороже, чем цельный, в конечном итоге общая стоимость постройки и дальнейшей эксплуатации не будет существенно отличаться.

Конкурентные отличия клееного бруса

Ель и сосна чаще всего используются в производстве клееного бруса. В зависимости от предназначений будущего, дома выбирается толщина стен. Так, например, для капитального жилья, оптимальным вариантом будет 220мм, а для сезонного – 150 мм.

Исходя из этих, начальных требований, выбирается и рассчитывается материал. Основным преимуществом на этом этапе можно считать стандартные размеры заготовок, что существенно сокращает расходы и сроки монтажа.

Остальные преимущества клееного бруса, можно структурировать следующим образом:

  • Технология, используемая при производстве клееного бруса, предусматривает тщательную принудительную просушку всех пиломатериалов, обеспечивающую высокую прочность, устойчивость к влаге и ультрафиолету.
  • В процессе изготовления клееного бруса, рейки склеиваются специальным клеем, не выделяющим токсические вещества при строительстве и эксплуатации строения.
  • Клееный брус обладает идеально гладкой поверхностью, которая не требует дорогостоящих способов декорирования.
  • Эстетическая составляющая ничем не отличается от других видов деревянного материала, поскольку сохраняется естественный цвет дерева и натуральность.
  • Технология клееного бруса обеспечивает минимальный процент деформации даже при длительной эксплуатации дома в самых неблагоприятных климатических условиях. Конструкция не подвергнется усадке или растрескиванию.
  • Устойчивость к механическим повреждениям.
  • При изготовлении клееного бруса применяются защитные антисептические пропитки, которые предотвращают появление плесени, грибков и отталкивают влагу.

Таким образом, клееный брус отличается рядом преимуществ, которые делают его востребованным материалом для домов различного назначения.

Внутренняя и внешняя обработка домов из бруса

Заключительным этапом строительства деревянного дома, является его внутренняя и внешняя обработка. Стоит отметить, что данная процедура обязательна как для цельного, так и для клееного бруса. Однако и в данной плоскости имеются существенные отличия, говорящие в пользу клееного бруса.

Древесина – это натуральный материал, подверженный разрушению из-за появления плесени, грибка или гниения. Обработка специальными материалами и декорирование, помогают существенно продлить срок его службы.

Стоит отметить, что дома, построенные из клееного бруса менее уязвимыми как к вышеперечисленным факторам, так и к влаге, поскольку уже на первых этапах изготовления, рейки из которых изготовляется брус, проходят специальную обработку. В случае, если дом был построен из цельного бруса, владельцам придется несколько раз повторять процедуру нанесения защитных средств – после окончания работ, а затем и по истечению срока усадки.

Внутренняя отделка дома из клееного бруса

Отдельно стоит отметить особенности внутренней отделки деревянных домов, выполненных из цельного и клееного бруса.
Владельцев дома из цельного бруса ждет широких фронт работ, предполагающий выравнивание поверхностей, шлифовку, грунтовку, покраску или покрытие лаком. Через какое-то время, начнется процесс деформации конструкции, что может привести к растрескиванию или другим видам повреждения.

Дома из клееного бруса не нуждаются в дорогостоящей внутренней отделке. Идеально гладкая поверхность позволяет реализовывать интересные дизайнерские решения, основанные на подчеркивании натуральности и экологичности. В большинстве случаев, стены просто покрываются бесцветным лаком, позволяющим сохранять цвет и фактуру дерева.

В качестве вывода можно констатировать целесообразность использования клееного бруса, ввиду его неоспоримых преимуществ перед остальными строительными материалами этой категории. В то же время, нельзя не отметить, что для бюджетного строительства лучше использовать другие, более дешевые виды бруса.

Чем отличается профилированный брус от обычного?

При выборе материала для строительства жилого дома идеальным вариантом будет древесина. Дерево обладает многочисленными преимуществами, которые делают его самым используемым в индивидуальном строительстве. Сруб дома дышит, выделяет полезные для организма вещества, обладает хорошей теплоизоляционной способностью. В последнее время большой популярностью пользуются строения из различных видов бруса, причем производители, как бруса естественной влажности, так и профилированного, склоняют потребителя к использованию собственной продукции. При всей схожести данных материалов у них имеются существенные различия.

Производство обычного (непрофилированного) бруса

Данный материал прост в изготовлении, процедура которого заключается в кантовке цельного бревна с четырех сторон, при этом сохраняются все свойства дерева, не происходит разрыв волокнистых связей, внутри сохраняется почти вся смола, что оказывает антисептическое влияние. Производственный процесс может быть налажен на любой пилораме. В основном для производства используется древесина хвойных пород естественной влажности. Для строительства домов выпускается пиломатериал различных размеров от 150х150, хотя идеальным для возведения стопы является 200Х200.

Производство профилированного бруса

Процесс изготовления бруса с профилем более сложен. Начальная стадия схожа с обычным, происходит опиливание бревен с четырех сторон на многопильном станке, причем опять же происходит сохранение структуры дерева и антисептическое воздействие смолы. Далее брус поступает в сушильную камеру, в которой он обретает необходимую влажность. Только после этого он поступает на станок с различным расположением фрез для строгания, снятия угловых фасок и придания необходимого профиля. Чаще всего для возведения новых домов используется пиломатериал 190Х190.

Интересное видео о строительстве дома из профилированного бруса:

Сравнение важных эксплуатационных характеристик разных видов бруса

Прежде чем остановиться на том или ином строительном материале, важно изучить производственные свойства обычного и профилированного бруса, и проявление данных качеств при домостроительстве.

  1. Поведение бруса при хранении перед строительными работами. При правильном хранении бруса с профилем не возникает никаких проблем, так как сухой пиломатериал не ведет и не выворачивает. Брус естественной влажности требует специально подготовленного складирования. Важно его прокладывать, покрыть от воздействия солнечных лучей, закрасить торцы от потрескивания, и даже все эти мероприятия не могут гарантировать изгибания пиломатериала. Очень часто он принимает форму вертолетной лопасти, поэтому при возведении нового дома приходится выпиливать отдельные куски, чтобы было как можно меньше брака.
  2. Монтаж сруба. Все брусовые здания отличаются легкостью монтажных работ, которые доступны даже начинающему строителю при наличии желания и усердия. Профилированный брус, благодаря системе шип паз собирается как конструктор. Обычный требует постоянной подгонки, так как очень часто случаются перепады в размерах и выверты при естественном процессе высушивания.
  3. Влияние влаги на стопу. При наличии снятых фасок и системы шип паз у профилированного бруса влага почти не проникает в стыки между венцами, причем сухая древесина почти не впитывает воду. Брус естественной влажности работает как губка, поэтому при высокой влажности высыхание происходит в течение длительного времени.
  4. Усадка. Стопа из профилированного бревна почти не дает усадки, поэтому отделочные работы возможно проводить почти сразу после монтажа сруба. Что нельзя сказать о брусе естественной влажности, в данном случае отделка, вставление окон и дверей желательно проводить только через год после строительства стопы дома. К тому же в древесине напитанной влагой возможно образование плесени и грибка, поэтому важно защитить будущий дом от лишней влаги.
  5. Необходимость в утеплении. Сухой профилированный брус почти не требует проведения утеплительных работ, так как строительный материал плотно прилегает друг к другу. Сруб из обычного бруса требует проведения конопачения, процесса очень затратного и длительного. Также при высыхании могут образовываться разрывы древесины, поэтому необходимо использовать дополнительное утепление снаружи дома.
  6. Внешний вид. Бревна естественной влажности имеют неэстетичный вид и требуют обязательного использования отделочных материалов, второй вариант, напротив, имеет хорошо выраженную структуру, которая даже без отделки выглядит замечательно. Очень часто профилированный брус не подвергается отделке, так как древесная фактура показывает чистоту строения.
  7. Обработка специальными составами. Обе разновидности бруса в любом случае нуждаются в антисептической обработке, также желательно произвести пропитку антипиренами.
  8. Стоимость. Обычный брус является бюджетным вариантом, благодаря этому пользуется спросом, профилированный не менее чем в два раза дороже. Но если взвесить все дополнительные работы, то разница не будет выглядеть столь значительной, хотя данный показатель выглядит чисто субъективным, так как многие не учитывают вложенные собственные усилия на строительство дома.

При выборе строительного материала каждый самостоятельно принимает решения. Но прежде, чем приступить к планировке и отдать предпочтение тому или иному пиломатериалу, необходимо посоветоваться со специалистами, изучить всю имеющуюся информацию, выяснить существующие отзывы. И тогда новый возведенный собственными усилиями деревянный дом будет радовать своим видом и параметрами на протяжении длительного времени, так как древесина это экологически чистый материал, который по преданиям питает жизненные силы.




























Чем отличается профилированный брус от обычного

Для строительства дома брус является наиболее востребованным материалом. Он экологичный и тёплый, имеет невысокую стоимость. Дерево, которое было срублено на лесозаготовке, опиливают и по всей длине придают ему прямоугольную форму. При этом влажность его составляет примерно 22%. После дальнейшей обработки материал превращается в брус.

Профилированный брус имеет свои отличительные особенности. Перед началом обработки вся древесина подвергается контролю качества. При этом все пораженные и нарушенные изделия убираются. Влажность материала, которая превышает 22%, не допустима. Сухой профилированный брус от производителя по доступным ценам можно выбрать тут.

Брус может иметь длину в пределах 2 – 9 метров, а также сечение 95*95 – 320*250. Основными преимуществами профилированного бруса являются проницаемость воздуха и пара, а также простота крепления и относительно низкая стоимость.

Самым применяемым материалом для производства профилированного бруса является сосна. В ней совмещены показатели качества и невысокой стоимости. Помимо сосны разрешено применять лиственницу или же ель. Иногда его изготавливают и из липы.

Вариации соединений

Простой брус имеет ровные боковые плоскости. У бруса нестроганного они имеют лохматую поверхность. Применение такого материала довольно спорное. Многим кажется, что при гладких и ровных гранях эстетический вид постройки становится лучше, но пакля, которая торчит из межвенцовых соединений не оставляет ни единого шанса красоте.

Профилированный брус на каждой грани имеет определённый узор. С двух боков на краях грани немного скашиваются. При этом образуется фаска, благодаря которой в соединениях влияние атмосферных явлений уменьшается. При этом низ и верх нарезается таким образом, чтобы получилось соединение паз-шип. Оно имеет несколько вариаций.

Создать надёжное соединение бруса очень проблематично. В случае обычного бруса используется метод укладки «встык». Он наиболее эффективный и при этом простой. Монтаж производится в шахматном порядке. Смещение не допускается благодаря нагелям.

Для лучшей надёжности рекомендовано использовать соединение в перерубах. Благодаря ему можно избежать множества проблем.

Смотрите также:

Какую столешницу лучше выбрать для кухни http://domkrat.org/kakuyu-stoleshnitsu-luchshe-vyibrat-dlya-kuhni/.

Интересное по теме: Спальный гарнитур — что это и какие есть виды

Советы в статье «Навесные системы для шкафов: виды и монтаж» здесь.

Стоит заметить, что в сравнении с профилированным обычный брус при сушке уводится в сторону. При этом возникают щели. Внешний вид обычного бруса, особенно с торчащей паклей, не эстетичный. Именно по этой причине необходимо применение отделочных материалов снаружи и внутри пространства.

Tweet
Основы стальных балок

— двутавровая балка и двутавровая балка с широким фланцем

Стальные двутавровые балки — это высокопрочные, длиннопролетные деревянные балки, которые широко используются в строительных и инженерных проектах. Вообще говоря, двутавровые балки содержат S-образную балку, универсальную балку, двутавровую балку или широкополочную балку. Однако эти секции балки различаются по размерам, прочности и применению.

Двутавровая балка состоит из горизонтального элемента — полки и вертикального элемента — стенки.Перегородка сопротивляется силам сдвига, в то время как фланцы выдерживают большую часть изгибающего момента. Благодаря своей способности выдерживать как изгибающие, так и поперечные нагрузки, он наиболее часто используется для стальных зданий, мостов и гражданских объектов.

Балка стальная с W-образным и S-образным сечениями

Балка стальная горячекатаная

По профилю стальные балки можно разделить на двутавровую S-образную балку и двутавровую балку с широкими полками. Чем отличается S-образная балка сечением от широкополочной двутавровой балки? Во-первых, стальная балка с широкими полками имеет параллельные полки, в то время как S-образная двутавровая балка имеет конические полки, которые имеют наклон на внутренней поверхности.Во-вторых, для широкой полки балки ширина стенки и полки почти равна, в то время как для S-образной балки полка намного уже, чем стенка. В-третьих, из-за вышеупомянутых различий их механические свойства и области применения сильно различаются.

Размеры стальной двутавровой балки:

Согласно европейским стандартам, размеры стальных двутавровых балок содержат IPN и IPE. Найдите следующие профили и детали в конкретных стальных двутавровых балках.

Балка ИПН с коническим фланцем

Балка IPE с параллельными полками

Стальные двутавровые балки :

  • Опорные балки для строительства, сооружений и инженерии.
  • Швеллеры опорные стальные, уголки стальные.
  • Платформы для рабочих мест.
  • Заводские магазины, склады.
  • Каркас кузова тележки.

Размеры двутавровой балки с широкой полкой :

  • Облегченная версия — HEA согласно DIN 1025-3.
  • Обычная версия — HEB согласно DIN 1025-2.
  • Heavy Version — HEM согласно DIN 1025-4.

Применение двутавровых балок с широкими полками :

  • Строительные опорные балки для заводских цехов, металлоконструкций.
  • Заводские площадки.
  • Мосты.
  • Рамы для кузова грузовика.
  • Машинный.

Балка двутавровая широкополочная для цехового строительства.

Запрос на нашу продукцию

Когда вы свяжетесь с нами, просьба предоставить подробные требования.
Это поможет нам дать вам правильное предложение.

Двутавровая балка и стальная двутавровая балка (14 Анализ различий)

Процесс производства двутавровой балки

Часто спрашивают, что двутавр и двутавр похожи по форме, как выбрать в практическом применении?

Многие люди, проработавшие в строительной отрасли много лет, не могут подробно объяснить.

Вот подробное объяснение.

Если вы хотите рассчитать вес двутавровой или стальной двутавровой балки, вы можете использовать наш онлайн-калькулятор веса двутавровой и двутавровой балок.

Двутавровая и двутавровая балки различаются по форме, как показано ниже:

Балка двутавровая Сталь

Сталь двутавровая Сталь

Сталь двутавровая, как указано в названии, представляет собой тип стали, поперечное сечение которой имеет вид символа «I».

Внутренняя поверхность верхней и нижней полок двутавровой балки имеет наклон, обычно 1: 6, что делает полки тонкими снаружи и толстыми внутри.

В результате характеристики поперечного сечения двутавровых балок в двух основных плоскостях сильно различаются, и их трудно применить на практике.

Несмотря на то, что на рынке стальных двутавровых балок есть более толстые двутавровые балки, структура двутавра уже определила его недостаток в сопротивлении кручению.

Балка двутавровая Сталь

Сталь H-профиля

широко используется в современных зданиях со стальными конструкциями. У него много отличий от двутавров.

Первое — это различие фланца, второе — то, что у него нет наклона внутри фланца, а верхняя и нижняя поверхности параллельны.

Характеристики поперечного сечения стали для двутавровых балок значительно лучше, чем у традиционных двутавровых балок, швеллеров и уголков.

Сталь для двутавровых балок

, названная в честь буквы «H», потому что ее форма поперечного сечения аналогична этой букве, представляет собой экономичную профильную сталь с более оптимизированным распределением площади поперечного сечения и более разумным соотношением прочности к весу.

Между двумя внешними балками из двутавровой стали нет наклона, а именно, они прямые.

Это делает сварку стали для двутавровых балок проще, чем сварку двутавровых балок.

Сталь для двутавровых балок

имеет лучшие механические свойства на единицу веса, что позволяет сэкономить много материала и времени на строительство.

Поперечное сечение двутавровой балки из стали лучше выдерживает прямое давление и устойчиво к растяжению. Однако размер секции слишком узкий, чтобы сопротивляться скручиванию. Стальная двутавровая балка — наоборот.

У обоих есть достоинства и недостатки.

Двутавровая балка и двутавровая балка (различия и применение)

Момент инерции секции совершенно другой, поскольку поперечное сечение двутавровой балки относительно высокое и узкое, неважно, обычная ли это двутавровая балка или легкая двутавровая балка.

Следовательно, они, как правило, могут применяться только непосредственно к деталям с изгибом в плоскости перемычки или для формирования силовых частей решетчатого типа.

Не подходит для сжатых в осевом направлении конструктивных элементов или изгибаемых частей, перпендикулярных плоскости полотна, что делает его применение очень ограниченным.

Сталь двутавровая

относится к высокоэффективным экономичным режущим профилям (к прочим относятся холодногнутый тонкостенный профиль, профилированные стальные пластины и т. Д.)

Благодаря разумной форме поперечного сечения они могут улучшить работу стали и выдержать более высокую нагрузку.

В отличие от обычной двутавровой балки, полки из стали двутавровой балки расширены, а внутренняя и внешняя поверхности обычно параллельны, что делает их прочными при соединении высокопрочных болтов и других компонентов.

Имея разумные размеры и полные модели, они удобны для проектирования и выбора (кроме стальной двутавровой балки для подкрановых балок).

Фланцы из стали двутавровой балки одинаковой толщины с прокатными профилями. Двутавровые балки также имеют комбинированное сечение, состоящее из 3 сваренных между собой пластин.

Балка двутавровая сортовая. Внутренние кромки внутренних фланцев имеют наклон 1:10 из-за плохой технологии изготовления.

Прокат стальной двутавровой балки отличается от прокатки обычной двутавровой балки, в которой используется только один комплект горизонтальных валков.

Из-за широкого фланца и отсутствия уклона (или очень небольшого уклона) для одновременной прокатки необходимо добавить набор вертикальных валков. В результате процесс прокатки и оборудование сложнее, чем на обычном прокатном стане.

Максимальная высота катаной двутавровой балки, которая может быть произведена в Китае, составляет 800 мм, и если требуется большая высота, ее необходимо приварить.

В Китае национальный стандарт горячекатаной стали для двутавровых балок (GB / t11263-1998) делит сталь для двутавровых балок на три категории с кодами hz, hk и hu соответственно:

  • узкий фланец
  • широкий фланец
  • свая стальная

Узкая двутавровая балка с полками подходит для балок или изгибаемых деталей, тогда как стальная двутавровая балка с широкими полками и стальная свая двутавровой балки подходят для осевого сжатия конструктивных деталей или изгибаемых деталей.

Сравнивая двутавровую балку со сталью двутавровой балки при том же весе, w, ix и iy двутавровой балки не так хороши, как сталь двутавровой балки.

Двутавровая балка имеет небольшую длину, большую высоту и может выдерживать усилие только в одном направлении.

Стальная двутавровая балка

имеет глубокую канавку, большую толщину и выдерживает нагрузки в двух направлениях.

Поскольку спрос на строительство стальных конструкций растет, одна двутавровая балка не может удовлетворить спрос, потому что даже утолщенные двутавровые балки нестабильны при использовании в несущих колоннах.

Двутавровая балка

может использоваться только для балок, а стальная двутавровая балка может использоваться для несущих колонн.

Сталь для двутавровой балки

— это экономичная профильная сталь с лучшими механическими свойствами в поперечном сечении, чем двутавровая балка.

Он назван так потому, что форма его поперечного сечения такая же, как английская буква «H».

Фланцы горячекатаной двутавровой стали шире, чем у двутавров, имеют большую поперечную жесткость и более устойчивы к изгибу.

Двутавровые балки легче двутавровых балок при тех же характеристиках.

Полка двутавровой балки толстая у стенки и тонкая снаружи. Фланец из стали двутавровой балки в поперечных сечениях одинаковый.

HW, HM, HN, H — общие названия стали для двутавровых балок. Сталь двутавровой балки сваривается, а HW, HM, HN — горячекатаной.

HW относится к стальной двутавровой балке, которая в основном имеет одинаковую высоту и ширину полки, в основном используется для стальной основной колонны в железобетонной колонне каркаса, также известной как жесткая стальная колонна.В основном он используется для колонны в стальной конструкции.

HM относится к стали двутавровой балки с отношением высоты к ширине полки примерно 1,33 ~ 1,75; HM в основном используется в стальных конструкциях: в качестве стальных колонн или рамных балок в каркасной конструкции, несущей динамическую нагрузку, например: платформы оборудования.

HN относится к стали двутавровой балки, отношение высоты которой к ширине полки больше или равно 2; HN в основном используется в балках, что аналогично использованию стали для двутавровых балок.

RP Photonics Encyclopedia — гауссовы лучи, лазерный луч, фундаментальные поперечные моды

Энциклопедия> буква G> гауссовы лучи

Определение: световые лучи, в которых профиль электрического поля в плоскости, перпендикулярной оси луча, может быть описан с помощью функции Гаусса, возможно, с добавлением параболического профиля фазы

Более общий термин: световые лучи

Немецкий: Gauß-Strahlen

Категория: общая оптика

Как цитировать статью; предложить дополнительную литературу

Автор: Dr.Rüdiger Paschotta

URL: https://www.rp-photonics.com/gaussian_beams.html

В оптике и особенно в лазерной физике лазерные лучи часто встречаются в форме гауссовых лучей, названных в честь математика и физика Иоганна Карла Фридриха Гаусса.
Здесь поперечный профиль оптической интенсивности пучка мощностью P можно описать функцией Гаусса:

Название «гауссовы лучи» произошло от использования функций профиля гауссовой амплитуды и интенсивности; это , а не концепция в гауссовой оптике.

, где радиус луча w ( z ) — это расстояние от оси луча, на котором интенсивность падает до 1 / e 2 (≈ 13,5%) от максимального значения.
Жесткая апертура с радиусом w может пропускать ≈ 86,5% оптической мощности.
Для радиуса апертуры 1,5 w или 2 w эта доля увеличивается до 98,9% и 99,97% соответственно.
(Обычная ошибка интеграции приводит к существенно разным результатам — см. Ниже раздел «Вопросы и комментарии пользователей».)

Обратите внимание, что коэффициент 1/2 в знаменателе в уравнении, к сожалению, часто забывают, так что осевая интенсивность луча занижается в 2 раза.
Например, указанные числа для измеренного порога повреждения оптических компонентов часто связаны с этой проблемой; пиковая интенсивность на пороге повреждения с точки зрения оптической силы может быть рассчитана с указанным коэффициентом или без него, так что для читателя остается значительная количественная неопределенность.

Полная ширина на половине высоты (FWHM) профиля интенсивности примерно в 1,18 раза больше радиуса гауссова луча w ( z ).

Гауссовы лучи имеют гладкие фазовые профили — это не многомодовые лучи!

Помимо гауссовой формы профиля интенсивности, гауссов пучок имеет поперечный фазовый профиль, который можно описать полиномом не более второго порядка.
Линейное изменение фазы в одном направлении (здесь не рассматривается) описывает наклон, а квадратичное изменение фазы связано с расходимостью или схождением луча.Существуют также многомодовые лучи с гауссовым профилем интенсивности, но со сложными фазовыми диаграммами, и это , а не , называемые гауссовыми лучами.

Распространение гауссовых лучей

Гауссовы пучки обычно рассматриваются в ситуациях, когда расходимость пучка относительно мала, поэтому можно применить так называемое параксиальное приближение .
Это приближение позволяет опустить член со второй производной в уравнении распространения (как получено из уравнений Максвелла), так что получается дифференциальное уравнение первого порядка.В этом приближении гауссов пучок, распространяющийся в свободном пространстве, остается гауссовым, за исключением того, что, конечно, его параметры меняются.
Для монохроматического луча, распространяющегося в направлении z с длиной волны λ, комплексная амплитуда электрического поля (вектор) равна

с максимальной амплитудой | E 0 | и радиус балки w 0 на перетяжке балки, волновое число k = 2π / λ, длина Рэлея z R (см. ниже) и радиус кривизны R ( z ) волновых фронтов.Осциллирующее реальное электрическое поле получается путем умножения вектора на exp (- i c t / λ) и взятия действительной части.

Фигура 1:
Снимок распределения электрического поля вокруг фокуса гауссова луча. В этом примере радиус луча лишь немного больше длины волны, а расходимость луча большая. Согласно приведенному выше уравнению диаграмма поля перемещается слева направо (то есть в сторону большего z ).

Из-за основного явления дифракции радиус луча не может просто оставаться постоянным — он изменяется вдоль направления распространения.Математически это можно описать как

.

с длиной Рэлея

, который определяет длину, на которую луч может распространяться без значительного расхождения.
(В более старых литературных источниках часто упоминается конфокальное расстояние b , что всего в два раза больше длины Рэлея.)
Так называемый коллимированный луч (с приблизительно постоянным радиусом луча) должен иметь большую длину Рэлея по сравнению с предполагаемым расстоянием распространения.

Фигура 2:
Эволюция радиуса луча гауссова луча (синяя кривая). Две вертикальные линии указывают длину Рэлея, а пунктирные линии показывают асимптотику вдали от перетяжки пучка.

Положение z = 0 в приведенном выше уравнении соответствует перетяжке луча или фокусу , где радиус луча минимален, а профиль фазы плоский.
Радиус кривизны R волновых фронтов изменяется согласно

.

Для распространения в прозрачных средах λ — длина волны в среде (т.е.е., а не длину волны вакуума).
В противном случае описанный выше формализм можно использовать без изменений, предполагая, что среда является однородной, изотропной и без потерь.

Фигура 3:
Гауссов пучок с изогнутыми волновыми фронтами. Кривизна слабая как очень близко к фокусу, так и далеко от фокуса.

Член с функцией арктангенса в выражении для электрического поля описывает фазовый сдвиг Гуи , который важен, например, для резонансных частот оптических резонаторов.

Расходимость луча в дальней зоне (т. Е. Для z значений намного больше, чем z R ) составляет

, который показывает, что чем меньше радиус перетяжки и больше длина волны, тем сильнее расходимость луча вдали от перетяжки.
Произведение параметров пучка (произведение радиуса перетяжки и угла расходимости в дальней зоне) гауссова пучка равно λ / π, то есть зависит только от длины волны.
Для лазерных лучей с неидеальным качеством луча (см. Ниже) это значение больше.

Что касается параметров гауссова луча, параксиальное приближение требует, чтобы радиус луча в фокусе был большим по сравнению с длиной волны.
Это означает, что расходимость луча не становится слишком большой и что длина Рэлея существенно больше радиуса луча.
Для очень сильно сфокусированных лучей параксиальное приближение не удовлетворяется, и для расчета распространения луча требуется более сложный метод.

В статье о лазерных лучах есть параграф «Ограничения фокусировки лазерных лучей».Представленные правила могут быть применены к гауссовым пучкам, а также к обобщенным пучкам с некоторым большим коэффициентом M 2 .

Комплекс

q Параметр

Состояние гауссова луча в определенной позиции z может быть задано с помощью комплексного параметра q

, так что комплексное электрическое поле можно записать как

Распространение на некоторую длину тогда просто увеличивает параметр q на эту длину.Когда гауссов луч проходит через оптический элемент, такой как изогнутое зеркало или линзу, это можно описать путем преобразования его параметров с помощью матрицы ABCD в соответствии с

.

Астигматические лучи

Гауссовы лучи могут иметь разные радиусы и значения расходимости для двух перпендикулярных поперечных направлений, обозначенных, например, x и y .
Уравнения, подобные приведенным выше, можно использовать для описания практически независимой эволюции радиусов пучка в обоих направлениях.Если положения фокуса для обоих направлений не равны, луч называется астигматическим .

Гауссовы пучки и режимы резонатора

Моды оптического резонатора с самым низким порядком в поперечном направлении (называемые ТЕМ 00 или фундаментальные поперечные моды ) являются гауссовыми модами, если резонатор устойчив, все оптические среды в резонаторе однородны и все поверхности между средами бывают плоские или параболические.Поэтому лазеры, излучающие только на основной поперечной моде, часто излучают пучки с формой, близкой к гауссовой.
Отклонения от указанных условий, например за счет теплового линзирования в усиливающей среде может вызывать негауссовы формы пучка и / или одновременное возбуждение различных поперечных мод.
Можно описать моды более высокого поперечного порядка, например, с помощью функций Эрмита – Гаусса или Лагерра – Гаусса .
В любом случае отклонение от формы гауссова луча можно количественно оценить с помощью коэффициента M 2 .Гауссов луч имеет максимально возможное качество луча, которое связано с наименьшим возможным произведением параметров луча и соответствует M 2 = 1.

Основные моды распространения волокон обычно не совсем гауссовы, но и не слишком далеки от этой формы.
Следовательно, гауссов пучок обычно может быть введен в одномодовое волокно с высокой эффективностью (80% или больше) при условии использования подходящей оптики.

Важность гауссовых пучков

Важность гауссовых пучков обусловлена ​​рядом особых свойств:

  • Гауссовы лучи имеют гауссов профиль интенсивности в любом месте вдоль оси луча; меняется только радиус луча.
  • Гауссов луч остается гауссовым даже после прохождения через простые типы оптических элементов (например, линзы без оптических аберраций).
  • Гауссовы пучки являются самосогласованным распределением поля самого низкого порядка в оптических резонаторах (→ моды резонатора ) при условии, что нет внутрирезонаторных элементов, вызывающих искажения пучка.
    По этой причине выходные лучи многих лазеров гауссовы.
  • Одномодовые волокна имеют профиль пучка, который обычно близок к гауссову.Даже в случаях, когда подгонка не идеальна, приближение Гаусса пользуется популярностью из-за относительно простых правил расчета распространения луча.
  • Существуют так называемые моды высшего порядка , например типа Эрмита – Гаусса.
    У них более сложная структура поля и большее произведение параметров луча.
  • Для лучей с плохим качеством, анализ гауссовых мод можно обобщить, используя так называемый коэффициент M 2 .

Вопросы и комментарии пользователей

Здесь вы можете оставлять вопросы и комментарии.Если они будут приняты автором, они появятся над этим абзацем вместе с ответом автора. Автор принимает решение о приеме на основании определенных критериев. По сути, вопрос должен представлять достаточно широкий интерес.

Пожалуйста, не вводите здесь личные данные; в противном случае мы бы скоро удалили его. (См. Также нашу декларацию о конфиденциальности.) Если вы хотите получить личный отзыв или консультацию от автора, пожалуйста, свяжитесь с ним, например по электронной почте.

Отправляя информацию, вы даете согласие на возможную публикацию ваших материалов на нашем веб-сайте в соответствии с нашими правилами.(Если вы позже откажетесь от своего согласия, мы удалим эти данные.) Поскольку ваши материалы сначала проверяются автором, они могут быть опубликованы с некоторой задержкой.

Библиография

[1] Х. Когельник и Т. Ли, «Лазерные лучи и резонаторы», Appl. Опт. 5 (10), 1550 (1966), DOI: 10.1364 / AO.5.001550
[2] П. А. Беланжер, «Распространение луча и лучевые матрицы ABCD», Опт. Lett. 16 (4), 196 (1991), DOI: 10.1364 / OL.16.000196
[3] U.Леви, Ю. Силберберг и Н. Дэвидсон, «Математика векторных гауссовых пучков», Успехи в оптике и фотонике 11 (4), 828 (2019), DOI: 10.1364 / AOP.11.000828
[4] AE Siegman, Lasers , University Science Books, Mill Valley, CA (1986)
[5] Дж. Альда, «Распространение и преобразование лазерных и гауссовых лучей», https://www.researchgate.net/ публикация / 255041663_Laser_and_Gaussian_Beam_Propagation_and_Transformation

(Предложите дополнительную литературу!)

См. Также: лазерные лучи, фазовый сдвиг Гуи, моды, многомодовые лучи, моды Эрмита – Гаусса, качество луча, дифракционно-ограниченные лучи, M 2 фактор , произведение параметров луча, радиус луча, перетяжка луча, коллимированные лучи, ABCD matrix
и другие товары в категории общая оптика


Если вам понравилась эта страница, поделитесь ссылкой со своими друзьями и коллегами, e.грамм. через соцсети:

Эти кнопки общего доступа реализованы с учетом конфиденциальности!

Код для ссылок на других сайтах

Если вы хотите разместить ссылку на эту статью на каком-либо другом ресурсе (например, на своем веб-сайте, в социальных сетях, дискуссионном форуме, Википедии), вы можете получить здесь требуемый код.

HTML-ссылка на эту статью:

   
Статья о гауссовых лучах

в
Энциклопедия фотоники RP

С изображением для предварительного просмотра (см. Рамку чуть выше):

   
alt = "article">

Для Википедии, например в разделе «== Внешние ссылки ==»:

  * [https://www.rp-photonics.com/gaussian_beams.html 
статья о «Гауссовых пучках» в энциклопедии RP Photonics]

Сталь

— В чем разница между профилями W, S, I, H?

Для ясности полезно провести различие между общими словами о «H-образных» и «I-образных» элементах, что несколько расплывчато, и фактическими обозначениями стандартизованных профилей прокатки.Руководство AISC по стальным конструкциям включает информацию по разделам для стандартных профилей W, S, HP и M, которые будут довольно часто доступны на сталелитейных заводах (некоторые формы больше, чем другие). Каждая форма имеет разные пропорции поперечного сечения и доступные диапазоны размеров, поэтому они лучше всего подходят для различных применений.

Каждая секция имеет обозначение формы, приблизительную глубину и вес на фут. Например, W24x62 представляет собой широкую балку с полками, глубиной 24,5 дюйма и весом 62 фунта / фут.

W-образные

  • Имеют практически параллельные внутреннюю и внешнюю поверхности фланца
  • Общая глубина балки, по крайней мере, равна ширине полки, а часто значительно превышает ее. Это оптимизирует секцию для приложений, в которых нагрузка вызывает изгиб в основном вокруг одной оси.
  • Фланцы толще стенки (опять же, конфигурация, оптимизированная для одноосного изгиба)
  • В 14-м издании Руководства самый маленький размер — W4x14, а самый большой — W44x355.Есть много стандартных секций на выбор, гораздо больше, чем S-, HP- или M-образные формы.

S-образные формы

  • Наиболее очевидным отличием от W-образных профилей является уклон 2:12 (приблизительно 16,67%) на внутренних поверхностях фланца. Одним из следствий этого является то, что для болтовых соединений необходимы конические шайбы. Но с другой стороны, у многих из этих секций фланцы слишком малы, чтобы иметь подходящий калибр для крепления болтами.
  • Диапазон доступных размеров более ограничен, чем у W-образных форм, и они не доходят до больших размеров W-образных форм.Самый маленький — S3x5.7, самый большой — S24x121.
  • Разумное обобщение состоит в том, что дизайнер не выбрал бы S-образную форму вместо W-образной. S-образные формы остаются в текущем Руководстве и, как таковые, не являются «историческим разделом», но, насколько мне известно, они редко уточняются. Лучше всего использовать W-образные балки.

HP-формы

  • Также называемые «H-образные сваи», обычно забиваются как сваи.
  • Как и W-образные, они имеют параллельную внутреннюю и внешнюю поверхности фланца.В отличие от W-образных форм, ширина полок примерно равна глубине балки, а толщина стенки такая же, как и у полок. Это лучше, чем W-образная форма для применений, в которых возможно сжатие или некоторый двухосный изгиб.
  • Наименьшее — HP8x36, наибольшее — HP18x204

М-образная форма

  • Функционально универсальная категория. Согласно Руководству, это «Н-образные элементы, которые не классифицируются как W-, S- или HP-формы». Как и S-образные формы, они обычно не используются.W- и HP-формы хорошо удовлетворяют потребности в проектировании конструкций.

Итак, почему существуют S-образные формы?

У меня нет однозначного ответа на этот вопрос. Насколько мне известно, профиль, обозначенный теперь как «S-«, предшествует профилю, обозначенному теперь как «W-«. Возможно, на это повлияли производственные возможности и материальные ограничения. Это также может быть связано с S-образной формой, имеющей корни в железнодорожной промышленности, или даже быть отражением перехода от чугуна к горячекатаной стали.Изучение истории сталелитейных компаний и стандартов ASTM может помочь выяснить точные причины и причины эволюции стальных конструкционных профилей, но это усилие без особой практической пользы. Суть в том, что со временем все эволюционировало, и сегодня W-образные профили в основном удовлетворяют потребности проектировщиков, ищущих прокатные профили балок.

Изделия из металлоконструкций — SteelConstruction.info

 

Щит управления толстолистового стана

Полуфабрикаты, блюмы, балочные заготовки и слябы, полученные в процессе непрерывной разливки, превращаются в различные строительные изделия с помощью различных процессов нагрева и механической обработки.Полученные продукты используются либо непосредственно в производстве стальных компонентов, которые впоследствии собираются в конструкции на месте, либо превращаются в другие продукты для использования в строительстве.

В этой статье рассматриваются различные формы изделий из стальных конструкций и описывается, как они производятся. Свойства материалов для изделий обсуждаются в отдельной статье.

[вверху] Профилированная сталь

 

Прокатные балки универсального стана

Сталь

— прочный материал, обладающий высокой устойчивостью к деформированию при нормальных температурах, но это сопротивление значительно снижается при более высоких температурах.По этой причине заготовки, блюмы, заготовки балок и слябы, полученные в процессе выплавки стали, формуются в основные продукты при тщательно контролируемых повышенных температурах.

Метод, который чаще всего используется для формовки, заключается в нагреве стали примерно до 1280 ° C в печи для повторного нагрева и затем прокатке стали, сжимая ее между наборами валков. Рулоны располагаются попарно, либо просто по горизонтали, либо по горизонтали и вертикали, и помещаются в «стойку».

Чтобы изменить форму такого прочного материала, как сталь, валки должны прилагать усилия, измеряемые сотнями тонн, а также должны непрерывно протягивать сталь через валки при уменьшении толщины.Производятся два основных класса продукции — плоские изделия, такие как пластины, листы или полосы одинаковой толщины, и длинномерные изделия, которые имеют длину определенного поперечного сечения, от прямоугольных стержней до двутавровых H-образных профилей.

Для плоских изделий два горизонтальных валка устанавливаются один над другим в открытом корпусе. Эти рабочие валки, которые контактируют с горячей сталью, часто поддерживаются валками большего диаметра, чтобы предотвратить их изгиб под нагрузкой прокатки, чтобы гарантировать однородную толщину продукта.

Для сортового проката есть два типа станов; конструкционные и универсальные. В строительном стане имеется несколько клетей, каждая из которых содержит валки особой формы, где полный набор валков постепенно формирует горячую сталь, последовательно проходя через отдельные зазоры валков. Продукт проходит через каждый зазор между валками только один раз. В универсальном стане клети содержат как вертикальные, так и горизонтальные валки, и горячая сталь проходит вперед и назад через один и тот же стан несколько раз, при этом форма формируется за счет уменьшения зазора между валками при последовательных проходах.На рисунке изображена клеть универсального стана для создания открытых профилей.

Формовка готовых металлоконструкций

Прокат стальной

[вверх] Плоский прокат — плиты

 

Станина толстолистовая

Таблички доступны в широком диапазоне марок и размеров. Для использования в строительных конструкциях плиты обычно привариваются к сборным секциям.

Обычные размеры листов варьируются от 5 до 200 мм толщиной, шириной до 3,5 м и длиной до 18,0 м. Плиты с номинальным пределом текучести 275 МПа или 355 МПа, обычно используемые в строительстве, могут поставляться в состоянии прокатки, нормализованной (N) или нормализованной прокатки (NR) и прокатываются из непрерывнолитых слябов.

Поддерживается тщательный контроль химического состава для производства чистых сталей с постоянными характеристиками прочности и ударной вязкости, которые соответствуют всем соответствующим национальным стандартам, как и для всех конструкционных изделий, а современные выравниватели производят плоские листы с контролируемым остаточным напряжением.

Стальной лист обычно используется во многих различных и сложных приложениях, включая:

  • Строительство
  • Землеройное оборудование
  • Машиностроение и машиностроение
  • Горнодобывающая промышленность и разработка карьеров
  • Морская нефть, газ и трубопроводы
  • Сосуды под давлением
  • Возобновляемая энергия
  • Судостроение.

[наверх] Плоский прокат — полоса

 

Тонкая полоса стальная, свернутая в рулон

Стальная лента

используется для производства множества различных продуктов и во многих сферах применения.Он доступен в трех основных формах.

Самая распространенная форма стальной полосы, используемой в строительстве, — это горячеоцинкованные рулоны. Типичная толщина, используемая в строительстве, составляет от 0,4 до 3,2 мм. Обычно он выпускается в рулонной форме шириной от 900 до 1800 мм.

Черновая клеть уменьшает непрерывнолитые слябы до промежуточных размеров за счет серии реверсивных сквозных проходов через стан. Затем этот промежуточный сляб прокатывают до окончательного размера в чистовой клети.

В процессе непрерывного горячего цинкования рулоны стального проката непрерывно разматываются и проходят через секции очистки и отжига перед поступлением в ванну с расплавленным цинком со скоростью до 200 метров в минуту. Когда сталь выходит из ванны с расплавленным цинком, газовые «ножи» стирают излишки покрытия со стального листа, чтобы контролировать толщину покрытия. Затем стальная полоса подвергается серии механических или химических обработок. В зависимости от требований заказчика листовая сталь с покрытием может быть пассивирована, смазана и размотана, разрезана по длине и укладывается на поддоны перед отправкой производителю.Все оцинкованные покрытия металлургически связаны со сталью, которую они защищают. Это обеспечивает адгезию покрытия, что имеет решающее значение для производственных процессов, когда сталь штампуется, прокатывается или вытягивается в конечную форму изделия.

Помимо металлических покрытий, некоторые строительные изделия из полосовой стали, в частности изделия для облицовки, имеют органические покрытия, наносимые для улучшения долговечности и эстетических свойств изделия.

Механические свойства полосовой стали, используемой в строительстве, приведены в BS EN 10346 [1] и кратко изложены ниже.

Механические свойства горячеоцинкованной полосовой стали из Таблицы 7 BS EN 10346 [1]
Обозначение Механические свойства
Марка стали Обозначения типов имеющихся покрытий Мин. Прочность 0,2% (Н / мм 2 ) Мин. предел прочности при растяжении (Н / мм 2 ) Мин.удлинение (%)
Название стали Стальной номер
S220GD 1.0241 + Z, + ZF, + ZA, + ZM, + AZ 220 300 20
S250GD 1.0242 + Z, + ZF, + ZA, + ZM, + AZ, + AS 250 330 19
S280GD 1.0244 + Z, + ZF, + ZA, + ZM, + AZ, + AS 280 360 18
S320GD 1.0250 + Z, + ZF, + ZA, + ZM, + AZ, + AS 320 390 17
S350GD 1,0529 + Z, + ZF, + ZA, + ZM, + AZ, + AS 350 420 16
S390GD 1.0238 + Z, + ZF, + ZA, + ZM, + AZ 390 460 16
S420GD 1.0239 + Z, + ZF, + ZA, + ZM, + AZ 420 480 15
S450GD 1.0233 + Z, + ZF, + ZA, + ZM, + AZ 450 510 14
S550GD 1.0531 + Z, + ZF, + ZA, + ZM, + AZ 550 560

В обозначениях марок, приведенных в таблице:

  • S — обозначает конструкционную качественную сталь
  • Значение, например 220, обозначает предел текучести стали в Н / мм²
  • GD — указывает, что изделие окунутое, оцинкованное
  • Z и ZF и т. Д. Указывают на металлическое покрытие, нанесенное на сталь, т.е.е. цинк (Z) и сплав цинк-железо (ZF), сплав цинк-алюминий (ZA), сплав цинк-магний (ZM), сплав алюминий-цинк (AZ) или сплав алюминий-кремний (AS).
 

Стальные прогоны для холодной прокатки

Количество металлического покрытия, нанесенного на сталь, варьируется в зависимости от нанесенного покрытия и области применения. Для строительных изделий из полосовой стали обычно наносится покрытие из цинка 275 г / м².Это общий вес покрытия на обеих поверхностях. Он указан как Z275. Для внутренних легких компонентов, не несущих нагрузку, таких как перегородки шпилек, стандартный вес покрытия составляет Z140.

Оцинкованный методом горячего цинкования рулон используется для изготовления многих различных строительных изделий, в том числе:

В конечном производственном процессе рулоны стали разматываются, разрезаются на соответствующую ширину, а затем в холодном состоянии формируются в рулонах в конечную форму продукта. Некоторые более мелкие и более сложные изделия, такие как перемычки, формуются с помощью листогибочного пресса.На изображении показана профилированная обрешетка из полосовой стали, оцинкованной горячим способом.

[вверх] Сортовой прокат — открытые профили

 

Стан средний сортовой

Открытые секции варьируются от больших балок и свай, которые в основном используются в строительстве, до небольших изделий, включая рельсы, стержни и стержни. Для производства сортового проката используются разные типы станов. Станы тяжелого и среднего сортового проката имеют три или четыре клети с рифлеными валками, соответствующими начальной черновой, промежуточной и чистовой стадиям прокатки.Балочные станы включают клети с горизонтальными и вертикальными валками, опирающимися на заготовку. Высокоскоростные стержневые и прутковые мельницы используются для прокатки изделий небольших размеров, иногда квадратных или шестиугольных, а также круглых.

[вверху] Стандартные открытые профили

Британские, европейские и международные стандарты определяют размеры для самых разных форм открытых профилей, таких как двутавровые и Н-образные профили, уголки и швеллеры.

Номинальные размеры «универсальных балок» (UB), «универсальных колонн» (UC) и «параллельных фланцевых каналов» (PFC) указаны в BS EN 10365 [2] .Эти секции обычно определяются серийным размером (номинальной шириной фланца и глубиной профиля) и весом на метр, полученным путем изменения толщины стенки и фланцев. (Обратите внимание, что «внутренняя» ширина между фланцами постоянна для любого серийного размера — она ​​определяется роликами — и увеличение толщины фланца приводит к соответствующему увеличению глубины.)

Номинальные размеры «углов» приведены в BS EN 10056 [3] , и эти секции обычно определяются последовательным размером, включающим длину ножек, равную или неравную, и толщину ножек.

Размеры для проектирования и детализации приведены в SCI P363.

Профили открытые горячекатаные выпускаются длиной до 25 м. В строительстве чаще всего используется номинальный предел текучести 355 МПа, хотя также доступны секции S460 МПа. Такие секции обычно поставляются в состоянии поставки в виде прокатки (AR) или термомеханической прокатки (TM) и прокатываются из непрерывнолитых блюмов, заготовок или «собачьих костей».

Европейские балки (секции IPE, HE и HL) и колонны (секции HD) также определены в BS EN 10365 [2] .

 

Стандартные открытые секции

[вверх] Собственные открытые секции

[вверх] Асимметричные балки перекрытия неглубокие
 

Система USFB
(Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

Асимметричные стальные балки часто используются как часть системы неглубокого перекрытия. Их ключевой особенностью является более широкий нижний фланец, чем верхний фланец, что позволяет плите располагаться на верхней поверхности нижнего фланца с соответствующей опорой, а не на верхней поверхности верхнего фланца, как это бывает с балками, выступающими вниз.Плита перекрытия в таких системах может быть в виде сборной бетонной плиты или композитной плиты с металлическим настилом (может использоваться как неглубокий, так и глубокий настил).

Доступен ряд асимметричных неглубоких балок перекрытия, в том числе балки сверхмалого перекрытия (USFB) от Kloeckner Metals UK Westok.

Kloeckner Metals UK USFB компании Westok — это мелкие и асимметричные ячеистые балки Westok, которые изготавливаются из стандартных прокатных профилей и доступны с шагом в 1 мм.Обычно они имеют глубину 150–300 мм, размеры и дизайн разработаны с использованием свободно доступного программного пакета Westok Cellbeam. USFB могут экономично пролетать до 10 м со структурной глубиной, которая очень выгодна по сравнению с R.C. плоские плиты. Таким образом, они популярны во многих секторах, особенно в образовании, коммерции и жилом секторе.

[вверх] Профили конструкционные полые

Существует два основных метода производства полых профилей: цельный процесс, при котором отверстие пробивается в горячем сплошном стержне, чтобы сформировать отверстие, а затем стержень прокатывается для образования круглой трубы, и процесс сварки, при котором стальная пластина или полосе придают цилиндрическую форму и края сваривают вместе.Последний чаще всего используется для строительных работ. Метод высокочастотной электросварки сопротивлением (HFERW) составляет основную часть производства труб малых и средних размеров до 508 мм в диаметре. Стальная полоса разматывается и направляется в холодном состоянии через комплекты формовочных валков для получения цилиндрической формы. В точке пересечения кромок на кромки полосы вводится высокочастотный ток либо за счет индукции с использованием окружающей катушки, либо за счет скольжения контактов по поверхности полосы.Электрический ток производит достаточно тепла, чтобы расплавить края полосы, когда они свариваются. Сварной шов образуется мгновенно. Трубы с толщиной стенки более 16 мм или диаметром более 508 мм производятся несколькими последовательными процессами формовки и дуговой сваркой под флюсом (SAW).

Квадратные и прямоугольные полые профили получают «квадратную форму», пропуская их через подходящую серию рабочих валков, которые постепенно меняют форму. Этот процесс восстановления и изменения формы может осуществляться горячим или холодным способом, что приводит к различию между продуктами «горячей обработки» и «холодной штамповки».Для прямоугольного профиля холодной штамповки радиус закругления не такой узкий, как это может быть достигнуто с помощью горячего процесса (что позволяет легко различать два типа визуально).

Полые профили обычно производятся длиной от 6 до 14,5 м, в зависимости от размера и толщины. В строительстве чаще всего используется номинальный предел текучести 355 МПа, хотя доступны также полые профили с горячей обработкой 420 МПа. Полые секции обычно определяются серийным размером, включающим внешний размер (размеры) и толщину стенки.Размеры полых профилей определены в BS EN 10210-2 [4] для горячекатаных профилей и BS EN 10219-2 [5] для холодногнутых профилей.

Определения охватывают очень широкое сочетание ширины поперечного сечения и толщины стенки; производится только ограниченный выбор, и этот выбор может время от времени меняться в зависимости от спроса и коммерческого мнения. Помимо различий в размерах (и, следовательно, свойств сечения) между горячими и холодными прямоугольными размерами, выбор процесса влияет на остаточное напряжение в сечении, что приводит к требованию стандарта BS EN 1993-1-1 [6] . для различных кривых продольного изгиба.Следовательно, замена горячекатаных профилей на холодногнутые профили не должна производиться без предварительной проверки последствий для конструкции.

  • Технологический процесс изготовления полых профилей

Tata Steel производит полые профили под торговыми марками Celsius® 355 NH для горячекатаных профилей и Hybox® 355 для холодногнутых профилей.

 

Профили конструкционные пустотелые

[вверх] Готовые изделия

[вверху] Плоские балки

 

Балки плоские.
(Изображение любезно предоставлено William Hare Ltd.)

Современные плоские балки изготавливаются путем сварки двух фланцев и перемычки. Пластинчатые балки используются там, где стандартные прокатные профили недостаточны с точки зрения несущей способности или жесткости. Типичное применение — длиннопролетные полы в зданиях, мосты и подкрановые балки в промышленных зданиях.

Пластинчатые балки спроектированы таким образом, чтобы противостоять приложенным воздействиям, и имеют пропорции, обеспечивающие низкий собственный вес и высокое сопротивление нагрузке.Для эффективного проектирования обычно используют относительно глубокую балку, чтобы минимизировать площадь полки для заданного приложенного момента. Глубокая балка также обеспечивает глубокую перегородку, площадь которой можно минимизировать, уменьшив ее толщину до минимума, необходимого для выдерживания приложенного сдвига. Такая глубокая стенка может быть довольно тонкой (высокое отношение глубины стенки к толщине) и может быть подвержена сдвигу и местному короблению. Поэтому относительно часто используются поперечные или продольные ребра жесткости.

[вверх] Ячеистые балки

Ячеистые балки с равномерно расположенными отверстиями в стенке двутавровой балки можно изготавливать одним из двух способов.

  1. Путем разрезания вдоль стенки секции балки (обычно универсальной балки) до определенного профиля, разделения двух частей и затем сварки этих тройников вместе, чтобы сформировать более глубокую секцию балки. Этот процесс проиллюстрирован ниже. Обычно для обеих половин ячеистой балки используется один размер секции, но асимметричные секции могут быть созданы путем использования различных прокатных секций для каждой части новой секции.
  2. Путем вырезания отверстий в перегородке и затем приваривания двух фланцевых пластин.Примеры ячеистых балок, произведенных с помощью этого процесса, доступны здесь.

Эти сборные секции производятся такими специализированными компаниями, как Kloeckner Westok, Fabsec и Jamestown, и закупаются подрядчиком по изготовлению стальных конструкций для изготовления элементов для конкретного проекта.

  • Изготовление ячеистой балки

(изображения любезно предоставлены Kloeckner Metals UK Westok)

[вверх] Профили из легкой стали

 

Типовые легкие стальные профили

Путем холодной формовки тонких полос из тонкого материала до определенных профилей сечения производится очень широкий спектр легких конструктивных профилей.Их часто называют легкими стальными профилями. В большинстве случаев используется стальная оцинкованная лента. Легкие стальные профили производятся в больших объемах путем холодной прокатки и в небольших объемах путем листогибания. Толщина обычно варьируется от 1,2 до 3,2 мм.

Легкие стальные профили производятся многими различными компаниями, и их форма и размеры различаются. Наиболее распространенные разделы показаны справа; Использование кромок на свободных краях и профилей с выемками (таких, как показано в среднем примере ниже) позволяет использовать тонкие элементы, которые не выходят из строя преждевременно из-за местного коробления.

Легкие стальные профили широко используются в качестве второстепенных металлоконструкций в одноэтажных зданиях.

Для таких вторичных стальных конструкций (например, холоднокатаные прогоны), изготовленных из предварительно оцинкованной стальной полосы (например, марки S450GD + Z275 в соответствии с BS EN 10346 [1] , оцинкованное покрытие имеет среднюю толщину 20 микрон с каждой стороны. Расчетный срок службы такого покрытия зависит от коррозионной активности окружающей среды вокруг стальных конструкций.Рекомендации по скорости коррозии цинка в различных средах доступны в Руководстве инженера и архитектора: горячее цинкование

Процесс холодной прокатки

Листогибочный пресс

[вверх] Профнастил

Тонкую оцинкованную стальную полосу также формуют холодным способом в листы правильного профиля.Такие листы сначала производились с простым изогнутым профилем и хорошо известны как «гофрированные крыши». Сегодня были разработаны более эффективные профили для использования в качестве кровельного покрытия, облицовки стен и настила полов, которые производятся рядом специализированных производителей.

[вверх] Профнастил для полов

Профнастил для полов в первую очередь предназначен для использования с бетоном для создания композитных плит перекрытия. Существует два широких класса: мелкие профили глубиной до 175 мм, которые используются для небольших пролетов, и «глубокие профили», обычно глубиной 225 мм, для более длинных пролетов.Неглубокие профили обычно имеют либо «трапециевидный», либо «возвратный» профиль, как показано ниже. Глубокий настил — это трапециевидный профиль с углублениями и рельефами, предназначенными для улучшения структурных характеристик. Большинство профилей изготавливаются из полосы толщиной не более 2 мм.

  • Профили настилочные
[вверх] Облицовка и кровля

Профилированная пленка часто используется для формирования водонепроницаемой оболочки здания, и для этой цели листы производятся с профилями, которые эффективны при перекрытии между опорными элементами и отводом стока, размеров, которые легко обрабатываются на месте и которые легко притираются во время монтаж.Поскольку конверт является основным видимым элементом, предлагаются системы цветного покрытия.

Составные листовые системы состоят из двух отдельных профилированных листов, внешнего листа с высоким профилем и слегка профилированного внутреннего листа облицовки. Листы разделены распорными планками и изоляцией. Лист футеровки и распорки прикреплены к конструкции, а внешний лист прикреплен к распорке. Обычный метод крепления — саморезы.

Система сборной облицовки Изолированная панель

Облицовочные системы из композитных панелей производятся в виде многослойной конструкции, состоящей из двух профилированных листов, скрепленных с обеих сторон изоляционного сердечника из пенопласта, минерального волокна или аналогичного материала.Поскольку панели действуют составно, можно использовать неглубокие профили.

Отдельные производители производят широкий спектр систем облицовки и кровли и предоставляют исчерпывающую литературу с деталями крепления и таблицами, показывающими допустимые нагрузки. Более подробную информацию о системах облицовки можно найти на сайте Tata Colorcoat в Интернете.

Цветное покрытие

[вверх] Изделия из нержавеющей стали

Нержавеющая сталь — это семейство коррозионно-жаропрочных сталей, содержащее не менее 10.5% хрома. Существует широкий ассортимент нержавеющих сталей с различными уровнями коррозионной стойкости и прочности благодаря контролируемым добавкам легирующих элементов. Для достижения оптимальной экономической выгоды важно выбрать нержавеющую сталь, которая подходит для применения, но не является излишне высоколегированной и, следовательно, дорогой.

[вверху] Подходящие нержавеющие стали для строительных конструкций

 

Защита от коррозии нержавеющей стали

Нержавеющая сталь подходит для применения в конструкциях, требующих длительного срока службы, хорошей коррозионной стойкости и / или высококачественной обработки поверхности.Аустенитные нержавеющие стали обычно выбирают для структурных применений, которые требуют сочетания коррозионной стойкости, формуемости и отличной свариваемости в полевых и заводских условиях. Там, где требуется более высокая прочность, лучше всего подходят дуплексные нержавеющие стали, поскольку за счет использования более тонких профилей часто можно сэкономить средства. Следующие нержавеющие стали чаще всего встречаются в конструкциях (хотя теперь доступны рекомендации по использованию ферритной нержавеющей стали в конструкционных конструкциях [7] ).

[вверх] Аустенитные нержавеющие стали

1.4301 (ранее известная как 304) и 1.4307 (ранее известная как 304L) 1.4401 (316) и 1.4404 (316L) Типы 1.4301 / 1.4307 являются наиболее часто используемыми стандартными аустенитными нержавеющими сталями и содержат 18-20% хрома и 8-11% никель. Типы 1.4401 / 1.4404 содержат около 17-18% хрома, 8-11% никеля и добавку 2-3% молибдена, улучшающего коррозионную стойкость. Примечание. 1.4307 и 1.4404 — это низкоуглеродистые нержавеющие стали с пониженным риском сенсибилизации и повышенной коррозионной стойкостью при сварке сечений толщиной более 3 мм.Когда производители используют самые современные методы производства, коммерчески производимые нержавеющие стали часто имеют низкоуглеродистую основу и имеют «двойную сертификацию» для обоих обозначений. Когда используются менее современные технологии, этого нельзя предполагать, и может возникнуть надбавка к цене за низкоуглеродистую спецификацию. Таким образом, низкоуглеродистая версия должна быть явно указана в проектной документации, когда должны свариваться более тяжелые секции.

[вверх] Дуплексные нержавеющие стали

1.4162 (широко известный как LDX 2101®) 1.4462 (2205) 1.4162 — дуплексная нержавеющая сталь с бедным химическим составом. Он обладает высокой прочностью, характерной для всех дуплексных нержавеющих сталей, с коррозионной стойкостью между аустенитными нержавеющими сталями 1.4301 и 1.4401. Все дуплексные стали поддаются сварке, и их предел прочности примерно в два раза выше, чем у аустенитных нержавеющих сталей. Поэтому они хорошо подходят для использования в качестве структурных секций.

[вверх] Наличие конструктивных профилей

Листы, пластины, прутки и полые круглые профили широко доступны из нержавеющей стали, упомянутой выше.Ряд конструкционных профилей (двутавры, уголки, швеллеры, тройники, полые прямоугольные профили) поставляются из аустенитных марок. Стандартный ассортимент дуплексных профилей из нержавеющей стали доступен от избранных производителей и складов, а размеры, выходящие за рамки стандартного диапазона, могут быть изготовлены по специальному заказу. Как правило, профили можно изготавливать путем холодной штамповки, горячей прокатки, экструзии, сварки или лазерного плавления.

[вверх] Отливки

 

Втулка для остекления из нержавеющей стали

В некоторых случаях, особенно с очень сложными деталями, стальная отливка может быть более эффективной, чем сборная деталь.Стальные отливки формуются путем заливки расплавленного металла в форму, содержащую полость, имеющую желаемую форму детали. Жидкий металл охлаждается и затвердевает в полости формы, а затем удаляется для очистки. Для достижения желаемых свойств может потребоваться термообработка, но нет необходимости в последующей горячей или холодной обработке.

Отливки могут изготавливаться как единичные детали, так и многие тысячи. Они могут быть изготовлены в широком диапазоне размеров и веса, причем верхние пределы зависят от конкретного используемого процесса литья, а также требуемых механических свойств и качества поверхности.В литой форме можно добиться высокой прочности, высокой пластичности и высокой ударной вязкости. Отливки могут иметь отличную чистоту поверхности и хорошие сварочные и механические характеристики.

Отливки могут работать при высоких и низких температурах, под высоким давлением и в суровых условиях. Они не проявляют влияния направленности на механические свойства, присущие некоторым деформируемым сталям. При условии, что выбран правильный сорт материала и реализован соответствующий режим проверки и испытаний, нет причин, по которым состав, свойства или характеристики отливок каким-либо образом должны быть хуже, чем у изготовленных компонентов.Механические свойства, качество, целостность и консистенция литых сталей в целом сопоставимы с характеристиками горячекатаных и готовых конструкционных сталей. Дополнительная информация о конструкциях отливок приведена в SCI P172.

[вверху] Крепежные детали

Наиболее часто используемый крепеж в стальных конструкциях — это знакомая гайка и болт. Болты изготавливаются методом ковки из прутков круглого сечения, обычно с шестигранной головкой. Стальной материал для болтов имеет более высокую прочность, чем обычная конструкционная сталь, обычно с пределом прочности на растяжение 800 или 1000 Н / мм², а материал для гаек имеет аналогичную или более высокую прочность.Существует ряд международных стандартов на материалы и размеры болтов и гаек, включая различные стандарты, определяющие форму резьбы.

Существует множество запатентованных крепежей для специальных применений, например, для глухого крепления или для соединения деталей без сверления отверстий, а также креплений для крепления к бетонному фундаменту или другим конструкциям. Размеры и свойства этих крепежных элементов и креплений предоставлены производителями.

[вверху] Крепеж и детали из нержавеющей стали

Требования к химическому составу и механическим свойствам крепежных изделий из нержавеющей стали указаны в BS EN ISO 3506 [8] .Стандарт был пересмотрен в конце 2009 года (и в настоящее время проходит новый пересмотр, который впервые будет включать дуплексные стали) и теперь состоит из четырех отдельных частей. Часть 1 охватывает болты, винты и шпильки; Часть 2 охватывает орехи; Часть 3 охватывает установочные винты; и Часть 4 охватывает саморезы. В настоящем стандарте болты, винты и шпильки обозначаются буквой, за которой следуют три цифры, например А2-70 или А4-80. Буква относится к группе нержавеющих сталей: аустенитной (А), мартенситной (С) или ферритной (F).За буквой следует число (1, 2, 3, 4 или 5), которое определяет диапазон композиции. Последние два числа обозначают класс прочности, который описывает механические свойства болта, винта, шпильки или гайки — см. Таблицу ниже.

Механические свойства болтов, винтов, шпилек и гаек аустенитного класса в соответствии с BS EN ISO 3506 [8] .
(из AD342)

Класс имущества Болты, винты и шпильки Гайки
Предел прочности на разрыв (Н / мм 2 ) Напряжение 0.2% остаточная деформация (Н / мм 2 ) Испытательное напряжение нагрузки (Н / мм 2 )
50 500 210 500
70 700 450 700
80 800 600 800

Для большинства конструкций, как правило, рекомендуется использовать аустенитные болты класса A2 или A4 и класса прочности 70 или 80.Сталь марки А2 по коррозионной стойкости эквивалентна марке 1.4301. Стали марки А4 содержат молибден и обладают коррозионной стойкостью, эквивалентной марке 1.4401. Крепежные изделия класса прочности 70 изготавливаются из холоднотянутого проката. Крепежные детали класса прочности 80 изготавливаются из прочного холоднотянутого прутка с механическими свойствами, аналогичными болтам из углеродистой стали и легированной стали класса 8.8 в соответствии с BS EN ISO 898 [9] .

При выборе крепежа из нержавеющей стали следует учитывать соответствие прочности и коррозионной стойкости болтов и основного материала.Во избежание риска биметаллической коррозии при соединении элементов из нержавеющей стали всегда следует использовать болты из нержавеющей стали. Болты из нержавеющей стали также подходят для соединения элементов из оцинкованной стали и алюминия.

[вверх] Исторические металлоконструкции

Время от времени необходимо отремонтировать существующие здания, о которых мало что известно, кроме приблизительного периода, когда строительство велось. Определить форму и размеры существующих металлоконструкций можно путем тщательного обследования помещения.После получения этой информации все еще требуется много дополнительных деталей, таких как:

  • Возможный материал, например, чугун, кованое железо или сталь
  • Геометрические свойства различных элементов
  • Механические свойства стальных конструкций, такие как прочность, ударная вязкость, пластичность и свариваемость

Пара очень полезных ресурсов для получения таких данных — это Справочник по историческим конструкционным стальным конструкциям и справочный документ Исторические профили конструкционного железа и стали — свойства исторического чугуна , кованые и стальные профили

Этот веб-сайт поддерживается Steel for Life при финансовой поддержке ряда отраслевых участников BCSA.К спонсорам, имеющим отношение к этой статье, относятся:

Заголовок
Группа Barrett Steel, являющаяся ведущими британскими акционерами сталелитейной отрасли, состоит из четырех подразделений: General Steels; Машиностроительная сталь; Tubes and Energy Products работают в Великобритании, Ирландии и США. Обслуживание клиентов по всему миру Barrett Steel стратегически работает вместе, руководствуясь дальновидной философией. Barrett Steel имеет международные аккредитации, включая сертификаты ISO 9001: 2008, ISO 14001: 2004 и CE до класса исполнения 4 в BS EN 1090-1: 2009.
Jamestown — ведущий поставщик структурных компонентов для промышленного, железнодорожного и автомобильного секторов. Имея многолетний опыт работы в тяжелом машиностроении, Джеймстаун вложил значительные средства в оборудование, предназначенное для производства тяжелых длиннопролетных мостов, каркасов из листовых балок, полностью изготовленных листовых балок, компонентов кранов, секций настила мостов и ячеистых балок.
Золото
акционеров National Tube (NTS) и Cleveland Steel & Tubes (CST) являются частью частной группы Bianco.Компания NTS специализируется на производстве полых профилей с горячим и холодным заполнением. CST специализируется на трубах для строительства и свай. У нас есть более 100 000 тонн стали на складе, и мы можем предложить дополнительные услуги по обработке.
voestalpine Metsec plc — одна из крупнейших в Великобритании компаний по производству холодной прокатки, специализирующаяся на строительстве, и часть крупнейшего мирового лидера в области технологий и капитальных товаров. Предлагая продукцию для строительной и обрабатывающей промышленности, мы уделяем особое внимание повышению ценности за счет квалифицированного проектирования, точного производства и своевременной поставки всей продукции.

Бронза

[вверх] Список литературы

  1. 1,0 1,1 1,2 BS EN 10346: 2015 Стальной плоский прокат с непрерывным горячим покрытием для холодной штамповки. Технические условия поставки. BSI
  2. 2,0 2,1 BS EN 10365: 2017 Швеллеры стальные горячекатаные, двутавровые и двутавровые. Размеры и масса. BSI
  3. ↑ BS EN 10056-1: 2017 Конструкционная сталь с равными и неравными углами опор.Размеры, BSI.
  4. ↑ BS EN 10210-2: 2019 Стальные конструкционные полые профили с горячей обработкой. Допуски, размеры и характеристики сечения, BSI.
  5. ↑ BS EN 10219-2: 2019 Стальные конструкционные полые профили из холодногнутой сварной стали. Допуски, размеры и характеристики сечения, BSI.
  6. ↑ BS EN 1993-1-1: 2005 + A1: 2014, Еврокод 3: Проектирование стальных конструкций. Общие правила и правила для зданий, BSI
  7. ↑ Технический паспорт ED023. Конструктивное проектирование ферритных нержавеющих сталей.SCI
  8. 8,0 8,1 BS EN ISO 3506-1: 2020. Крепеж. Механические свойства крепежа из коррозионно-стойкой нержавеющей стали. Болты, винты и шпильки с указанными марками и классами прочности. BSI
  9. ↑ BS EN ISO 898-1: 2013 Механические свойства крепежных изделий из углеродистой и легированной стали. Болты, винты и шпильки с указанными классами прочности. Крупная резьба и резьба с мелким шагом. BSI

[вверх] Дополнительная литература

[вверх] Ресурсы

  • SCI P172 Отливки в строительстве, 1996
  • SCI P363 Проектирование стальных зданий: проектные данные, 2013 г.
    Также доступна интерактивная веб-версия «Синей книги».
  • Листы технических данных на продукцию британских профилей, British Steel
  • Celsius® 355 NH, техническое руководство, Конструкционные полые профили. 2018 г., Tata Steel
  • Hybox® 355, техническое руководство, Конструкционные полые профили. 2010 г., Tata Steel
  • AD 342 Крепеж из нержавеющей стали
  • Справочник по историческим конструкционным металлоконструкциям, публикация № 11/84, BCSA 1984
  • Исторические профили конструкционного железа и стали, Свойства исторического чугуна, кованого железа и стальных профилей, Публикация No.61/19, BCSA 2019

[вверху] См. Также

уровней двутавровой балки по сравнению с балкой прямоугольного сечения: в чем разница?

Если вы выполняете какие-либо строительные работы, вам понадобится уровень в какой-то момент процесса. Уровень может помочь вам определить, является ли что-то истинным, вертикальным или ровным, и поможет обеспечить точность вашего готового проекта.

Когда придет время покупать уровень, вы заметите, что есть много разных стилей и вариантов на выбор.Некоторые уровни предназначены для очень специфического использования, в то время как другие предназначены для использования в качестве универсального инструмента.

Двумя наиболее распространенными стилями уровня являются двутавровая балка и коробчатая балка . Оба варианта дадут вам точные результаты, но у них есть некоторые отличия, о которых вам следует знать, прежде чем делать выбор. Узнайте, в чем эти различия и сходства, чтобы принять наиболее обоснованное решение о том, какой уровень лучше всего соответствует вашим потребностям.

Строительство

Самая большая разница между уровнем двутаврового профиля и уровнем коробчатого сечения заключается в их конструкции.

Если бы вы разрезали двутавровый уровень пополам и повернули его так, чтобы смотреть вниз по длине, его форма была бы большой I. Длинные горизонтальные части вверху и внизу уровня называются фланцами. , а тонкая внутренняя часть, в которой находятся уровни, называется паутиной. Уровень I-Beam разработан таким образом, чтобы сделать его легким. Уровни с двутавровыми балками часто снабжены пробирками, которые при неправильном обращении могут быть более подвержены повреждениям, чем акриловые.

Уровень коробчатой ​​балки также получил свое название от своей формы. В этом случае уровень построен в виде коробки, обычно с ручками или ручками к центру, чтобы его было легче удерживать. Уровни из коробчатых балок хорошего качества имеют прочную конструкцию с особо прочным профилем, который хорошо заметен в толщине стен. Чем толще стены, тем прочнее уровень . Некоторые также могут иметь большой вес профиля, чтобы выдерживать интенсивное использование без ущерба для уровня.

Прочность

Когда дело доходит до прочности любого уровня , материал, из которого он сделан, является самым большим фактором.Коробчатая балка, которая имеет прочную конструкцию и изготовлена ​​из акрила или алюминия, будет в целом более прочной, чем двутавровая балка, поскольку дополнительный прочный материал затрудняет изгиб, трещину, скручивание или поломку с течением времени.

Уровни

I-Beam изготовлены из более легких материалов, поэтому они более подвержены трещинам и поломкам, хотя торцевые крышки могут помочь обеспечить некоторую защиту в случае аварий и падений. При регулярной проверке на точность и зарезервированном для обычных, не требующих больших усилий использования, вы можете продлить срок службы вашего уровня I-Beam.

Использовать

Уровни для двутавровых балок и коробчатых балок используются одинаково. Оба они содержат спиртовые уровни, которые дают точные показания. Хотя пузырьки I-Beam обычно не такие прочные, они могут эффективно выдерживать как уровень, так и отвес объекта.

Уровни обоих типов также бывают разных размеров, так что вы можете найти тот, который соответствует вашим целям. Также можно найти уровни как двутаврового, так и прямоугольного сечения с магнитной опцией, что позволит вам легко прикрепить их к металлической поверхности во время измерения.

Из этих двух двутавровая балка легче по весу, что в некоторых случаях может облегчить использование, если ее держать или переносить в течение более длительного периода времени. Форма уровня позволяет легко удерживать его, так как сам уровень довольно тонкий. У некоторых также может быть рукоятка к центру.

Полностью сплошные балки коробчатого сечения может быть немного труднее удерживать. Форма требует другого сцепления, и массивная балка коробчатого сечения также будет тяжелее.

Тем не менее, многие качественные уровни с коробчатой ​​балкой разработаны с удобными ручками, чтобы их было легче удерживать и использовать.Эти ручки проходят через центр уровня, что упрощает использование инструмента на загруженной рабочей площадке. Некоторые качественные балки коробчатого сечения также разработаны из более легких материалов, что дает вам лучшее из обоих миров: долговечность и простоту использования.

Получите правильный уровень

Уровни с двутавровой балкой и прямоугольной балкой дадут вам точные показания, которые помогут вам выполнить ваш проект правильно. Когда оба устройства изготовлены из качественных материалов и разработаны с учетом потребностей пользователя, их будет легко использовать, носить с собой и брать в руки.

Выбор уровня двутавровой балки или уровня коробчатой ​​балки будет зависеть от выполняемой работы и уровня точности и долговечности, необходимых для вашего проекта. Обязательно изучите спецификации каждого из них при принятии решения, чтобы ваш проект мог быть построен как можно более плавно и эффективно.

Если вам нужны уровни качества, которых хватит на годы, ознакомьтесь с линейкой уровней Keson. Эти уровни, сделанные с использованием флаконов SOLA FOCUS, всегда будут давать вам точные показания.

Глубинное профилирование — обзор

3.3.2 Важность нейтронной отражательной способности в исследованиях межфазной и фазовой сегрегации

Часто бывает необходимо использовать методы профилирования по глубине для определения межфазной морфологии или профилей диффузии полимерных образцов. Такие экспериментальные методы, которые использовались в прошлом для изучения процессов диффузии и сегрегации полимеров, включают инфракрасную спектроскопию ослабленного полного отражения, обнаружение упругой отдачи, спектроскопию прямой отдачи, отражательную способность нейтронов и анализ ядерных реакций.Отражательная способность нейтронов (NR) имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами профилирования по глубине, включая неразрушающее поведение, повышенное разрешение и способность точно строить межфазные профили [78–84]. Радиационные повреждения образцов незначительны, поскольку нейтроны взаимодействуют с ядрами атомов, а не с электронами. Наиболее примечателен высокий контраст между длинами рассеяния нейтронов в водороде и дейтерии: -0,374e-12 см против 0,6674e-12 см для водорода и дейтерия, соответственно.Благодаря малой длине волны и высокому контрасту между дейтерием и водородом NR имеет субнанометрическое разрешение [78–84]. Конкретные области и границы раздела также могут быть помечены дейтерием, и могут быть исследованы границы раздела скрытых полимеров. Таким образом, возможно точное моделирование ширины границы раздела и межфазного профиля взаимодиффундирующих полимеров.

Чтобы воспользоваться преимуществом отражательной способности нейтронов, системы должны быть тщательно спроектированы для анализа. Дейтерированные полимеры имеют особое значение для этого обсуждения, поскольку они обладают более низкой поверхностной энергией, чем их протонированные аналоги, что является результатом меньшей поляризуемости связи углерод-дейтерий (C-D) по сравнению с углерод-водородом (C– H) связывают и обеспечивают высокий контраст между дейтерированными и недейтерированными материалами [81].Многие исследования диффузии и сегрегации полимеров используют преимущества более низкой поверхностной энергии дейтерированных полимеров. В этих исследованиях часто используется дейтерированный PS (dPS) в качестве индикатора, чтобы проследить цепное движение отожженных тонких пленок, понимая, что dPS неизбежно будет выделяться на поверхность воздуха в тщательно спланированном эксперименте. NR часто используется для мониторинга поведения сегрегации путем моделирования профилей плотности длины рассеяния (профили SLD) и профилей концентрации dPS на основе собранных данных по отражательной способности [78–87].Модели позволяют рассчитать избыточный dPS на поверхности и ширину границы раздела при отжиге, что дает представление о термодинамической движущей силе, которая избирательно выделяет dPS на поверхность [78–87].

В качестве дополнительного доказательства, моделирование методом Монте-Карло также показало, что dPS будет сегрегировать на поверхности воздуха в смесях dPS / протонированный PS (pPS), если цепи pPS имеют большую длину цепи, потому что разница в поверхностной энергии тонкой пленки является движущей силой этой сегрегации [78–87].Кумар и Рассел изучили ряд дейтерированных и протонированных полимеров, и во всех случаях, когда молекулярная масса протонированных частиц снижается, энтропийная движущая сила для секвестрации более короткой протонированной цепи доминирует над энтальпийным вкладом, что приводит к селективной сегрегации протонированный полимер на поверхность [75].

Исследование Хонга и Боэрио также иллюстрирует эту точку зрения [81]. Были приготовлены смеси dPS и pPS с эквивалентной молекулярной массой, и было обнаружено, что дейтерированный полимер обогащает поверхность при отжиге [81].Однако, что еще больше усложняет ситуацию, когда молекулярная масса pPS была снижена, оказалось, что вместо этого он обогащает поверхность воздуха. Важно понимать энергетические и энтропийные эффекты, которые способствуют поверхностной сегрегации в системе, и когда цепи pPS были короткими по сравнению с dPS, энтропия является движущей силой для сегрегации pPS на поверхность воздуха [81]. Авторы подтвердили это явление, приготовив смесь 70 K pPS и 1950 K dPS, которую отжигали при 200 ° C в течение 24 часов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *