Продольное соединение бруса между собой: Как крепить брус между собой: все способы соединения

в углах, между собой, по длине, ласточкин хвост, шип, нагелями, в стык – способы, виды, как сделать

В наше время все чаще при строительстве стен домов, дач, бань используется деревянный брус. Это связано с тем, что качество предлагаемого материала больших сечений улучшается, и он становится конкурентоспособным с бревном. При строительстве таких сооружений важно обеспечить надежное соединение бруса.

Строительство из профилированного бруса отличается легкостью сборки, экономией времени и сил.

Технология строительства таких домов мало отличается от изготовления бревенчатого сруба. При этом укладку и обработку производить проще и легче, а во многих районах материал доступней для приобретения. Один из важнейших этапов строительства – это соединение бревен, от чего во многом зависит надежность всей конструкции.

Основные принципы и положения укладки бруса

При стыковке необходимо иметь следующий инструмент:

Угловое соединение бруса в полдерева на вставных шпонках.

• электродрель;
• болгарка;
• рубанок;
• ножовка;
• стамеска;
• молоток;
• шкурка наждачная;
• линейка;
• штангенциркуль.

Операция по стыковке при строительстве стены производится в двух случаях: изготовление (связка) углов дома и сплетение (наращивание) бруса по длине. Особо важным процессом является стыковка в углах. Во время ее проведения закладывается надежность сооружения, его габариты и качество всей стены, а также дизайн.
Различают два вида угловых стыковок: с остатком и без остатка. Укладка с остатком основана на том, что торец выступает за место углового соединения на определенную длину. Основным преимуществом такого вида ведения работ является своеобразное деревянное утепление угла дома, что особенно заметно при ветре. Кроме того, такое исполнение создает определенный дизайн, на который есть свои любители.

Сплетение без остатка подразумевает, что их торцы расположены в одной плоскости с поверхностью стены. Основное преимущество – уменьшение габаритов дома и экономия материала при строительстве.

Вернуться к оглавлению

Соединение бруса с остатком и без остатка

Схема угловых соединений бруса «коренной шип — паз».

Самым распространенным способом стыковки с остатком является соединение при помощи прямоугольных пазов, так называемая укладка в обло. Такое сплетение имеет три модификации. Самый простой вариант – одностороннее соединение. В этом варианте на одной боковой грани прорезается прямоугольный паз. Размеры паза на обоих соединяемых брусьях должны быть одинаковыми. Ширина паза равна ширине бревна, а глубина – половине высоты его высоты. При стыковке по системе паз на паз (при перпендикулярном расположении брусьев друг к другу) боковые грани сплетенных брусьев должны быть строго в одной плоскости (стык без выступов). Расстояние от торца балки до начала паза определяет длину остатка (вылета).

Второй вариант – двухстороннее сплетение. В этом случае паз пропиливается на двух противоположных сторонах. Глубина паза должна составлять ¼ высоты бруса. При такой стыковке обеспечивается более плотная укладка материала.

Наконец, четырехстороннее соединение бруса предусматривает изготовление паза на всех гранях. При этом глубина нижнего и верхнего пазов должна быть ¼ высоты бруска, глубина боковых пазов – ¼ ширины, а ширина всех пазов – ½ его ширины. При использовании этого способа достигается максимальная плотность прилегания брусьев.

Наиболее распространенными способами стыковки без остатка являются: соединение бруса встык, сплетение на шпонках и стыковка на коренных шипах. Укладка встык – самое простое, но самое ненадежное. В этом случае торец одного бруска упирается в боковую грань другого (в следующем слое они меняются местами). Стык Закрепляется гвоздями или металлическими скобами. При такой укладке очень сложно контролировать прижатие торца, что зависит от качества его обработки, и обеспечить перпендикулярность элементов в узле. Этот способ лучше применять только при строительстве легких садовых построек (сарай и т. д).

Немного надежней способ «в полдерева», который подразумевает наложение брусьев друг на друга, при этом на их концах делается пропил длиной, равной ширине материала, и высотой, равной половине высоты. Таким образом, концы брусьев утапливаются друг в друге. Место стыковки укрепляется гвоздями.

Вернуться к оглавлению

Соединение на коренных шипах

Схема угловых соединений бруса «ласточкин хвост».

Этот способ основан на формировании шипов и соответствующих им гнезд непосредственно на торцах. На конце одного из соединяемых элементов вырезается шип посередине торца. Длина шипа равна ширине бруска, а ширина составляет 1/3 высоты. Соответственно, на втором бруске изготавливается паз шириной, равной ширине шипа. При стыковке шип плотно загоняется в паз. Для утепления угла дома, как правило, в паз перед группировкой закладывается льноджутовое полотно.

Одной из разновидностей такого соединения является стыковка «ласточкин хвост». В этом случае шип изготавливается трапециевидной формы, расширенной стороной наружу. Паз выполняется аналогичной формы. Такой стык более плотный и надежный.

Вернуться к оглавлению

Соединение на некоренном шипе

Некоренной шип, в отличие от коренного (который формируется по центру), выполняется с краю и располагается вертикально. При стыковке такой шип должен оказаться на внутренней стороне стены. На боковой поверхности второго бруса изготавливается соответствующий поперечный паз. Шип может быть двух видов: шириной, равной 1/3 ширины бруса, или шириной, равной половине ширины. Длина шипа равна половине ширины материала. Стыковка представляет собой соединение встык с шипом.

Вернуться к оглавлению

Соединение со шпонкой

Продольное соединение бруса между собой по длине при помощи шпонок.

Часто используется способ, представляющий собой сочетание соединений встык и на шипах. В этом случае на торце одного из брусьев делается паз под шпонку. Аналогичный паз изготавливается на боковой стороне второго бруса в поперечном направлении. Балки упирают друг в друга, как при сплетении встык, но в пазы вставляется деревянная шпонка на всю длину пазов. Шпонка в сечении представляет собой квадрат со стороной размером, равным 1/3 ширины основного материала. Шпонка вставляется так, чтобы одна ее половина оказалась в одном брусе, а другая – в другом. Устанавливать шпонку можно как вертикально, так и горизонтально, но чаще всего используется первый вариант как более простой в изготовлении.

Вернуться к оглавлению

Укладка с нагелем

Схема расположения нагелей в брусе.

Для упрочнения соединения в углу дома применяется дополнительное усиление штырями, которые получили название нагель. Они устанавливаются внутри брусьев и не позволяют произойти деформации при высыхании материала, принимают на себя механическую нагрузку. В качестве нагеля может использоваться металлическая труба или арматура. Можно сделать нагель из дерева.

Чаще всего нагельное упрочнение применяется в соединении на коренном шипе. В такой стыковке просверливается отверстие, диаметром на 2-3 мм больше диаметра нагеля, в вертикальном направлении. В отверстие вставляется штырь. Диаметр нагеля выбирается в пределах 25-50 мм. Длина определяется из условия, что нагель должен соединять два ряда.

Вернуться к оглавлению

Продольная стыковка

Схема соединения бруса вполдерева.

При строительстве часто возникает потребность нарастить длину, для чего используются различные способы продольного соединения. В основном используют способ стыковки в «полдерева» и совмещение бруса с продольным коренным шипом, а также соединение косым замком. Первые два способа не отличаются от аналогичных способов при изготовлении углов. Единственная разница – сами балки располагаются последовательно.

Простым и достаточно надежным способом соединения является продольное соединение в «полдерева» с использованием нагеля.

В этом случае проведение процесса очень удобно. Стык двух брусьев располагают горизонтально и дрелью просверливают 2-3 отверстия. В отверстие вставляются деревянные круглые штифты, диаметром 15-20 мм. Место стыковки можно обработать клеем. Применить деревянный нагель с последующей проклейкой можно и при использовании соединения с коренным шипом.

Соединение косым замком достаточно сложно в исполнении. На конце делается скос, причем на поверхности скоса одного бруса формируется шип, а на скосе второго – паз.

Вернуться к оглавлению

Создание теплого угла

При сочленении брусьев стены жилого дома следует позаботиться об утеплении участков стыка. В местах соединения за счет неплотных стыков, неточностей в пазах может снизиться тепловая защита. Для предотвращения этого рекомендуется использовать так называемый теплый угол. Для этого между стыками в балках помещается теплоизолятор типа пакли или льняного волокна. Это необходимо осуществить во время укладки углового узла.

Известно множество способов, как стыковать брус при его наращивании, изготавливать углы стен из бруса. Правильная укладка при таких сочленениях – важный фактор, определяющий качество работ. Какой способ применить, надо решать с учетом реальных условий и вида постройки.

Технология соединения брусьев между собой

Качественное соединение брусьев между собой при строительстве дома имеет немаловажное значение. От способа и точности соединения во многом зависит надежность всей конструкции и сохранение тепла в доме.

От качественного соединения бруса зависит прочность и теплоизоляционных характеристики будущей конструкции.

Строительство деревянных домов при новых технологиях изготовления бруса стало быстрыми темпами набирать популярность. Экологически чистый материал с хорошей теплопроводностью и привлекательным внешним видом замечательно подходит для строительства жилых домов и других зданий в любом регионе нашей страны.

Самым ответственным этапом строительства деревянных домов является сочленение брусьев между собой. Узкоспециализированное оборудование для изготовления шипов и пазов используется только на крупных производствах, ввиду высокой стоимости и больших размеров. Однако соединения профилированного бруса можно выполнить и своими руками.

Содержание

1. Необходимый инструмент для изготовления соединений
2. Основные способы соединения бруса при укладке
3. Продольное соединение материала
4. Изготовление угловых соединений бруса под непрямым углом

Необходимый инструмент для изготовления соединений

Рисунок 1. Разновидности соединения бруса.

При самостоятельном изготовлении соединений можно воспользоваться обычным ручным механизированным инструментом, имеющимся у застройщика или специалистов, таким как:

1. Цепная пила с бензиновым или электрическим приводом. Можно использовать ручную циркулярную пилу с электрическим приводом, но максимально допустимая глубина пропила устройства должна быть больше чем полдерева.
2. Набор стамесок. В торговых предприятиях не всегда можно найти инструмент нужной длины и прочности, поэтому желательно изготовить его самостоятельно или заказать у кузнеца.
3. Молоток, киянка, топор.

В старину рубка углов выполнялась с помощью одного топора, но это отнимало много времени. Современный инструмент с различными видами привода значительно облегчит труд и сократит затраты времени на работу.

Вернуться к оглавлению

Основные способы соединения бруса при укладке

По месту соединения нужно выбирать определенный метод, гарантирующий оптимальную прочность и плотность стыка. Угловые соединения можно выполнять:

• с выступающими за основные размеры концами;
• без выступов;
• укладкой встык, когда брусья не накладываются друг на друга;
• Т-образным соединением для стен внутри здания.

Рисунок 2. Устройство прямоугольного коренного шипа.

Технология способа с остатком обеспечивает лучшее качество углового соединения, но требует большего расхода материала. На каждом брусе получается от 0,4 до 0,6 метра нерационально используемой длины. При высоте в 15 венцов общая неиспользуемая длина составит от 20 до 36 м. При длине бруса 4 м это составит от 5 до 9 дополнительных изделий. Посмотреть угловое соединение с выступающими частями можно на рис. 1а.

Первый венец в здании обычно укладывается в сочленение с замочным пазом со специфическим названием стыка — «обло». Такой способ применяется при любом методе укладки материала, с выступами или без. Выборка выполняется на половину толщины изделия. Сочленение углов дома без выступов можно посмотреть на рис. 1б. Последующие венцы для предотвращения смещения в основных плоскостях нужно стыковать по типу «коренные шипы» с установкой нагелей. Устройство прямоугольного коренного шипа показано на рис. 2.

Нагель представляет собой деревянный брусок круглого сечения длиной 25 см и толщиной около 30 мм. В уложенном на прокладочный материал брусе нужно просверлить отверстие глубиной, превышающей длину нагеля на 20-40 мм, и в него забить деталь.

Соединение углов встык является самым простым способом. Качество таких стыков крайне низкое, создать теплый угол таким способом нереально. Крепление бруса при такой стыковке выполняют металлическими кронштейнами с шипами, прибиваемыми гвоздями. Укладка бруса встык показана на рис. 1в. Как крепить брус металлическим кронштейном, можно увидеть на рис. 1е.

Рисунок 3. Ласточкин хвост.

Т-образное соединение капитальных и внутренних перегородок имеет несколько вариантов:

• стык с использованием замочного паза;
• сочленение «паз-шип» в виде симметричной трапеции;
• сочленение «паз-шип» в виде несимметричной трапеции с прямым углом;
• использование сочленения «паз-шип» прямоугольной формы.

Шипы в виде трапеций предназначены для сохранения соединения при расшатывании конструкции и усилиях, направленных на растаскивание в разные стороны. Устройство таких сочленений является сложным, но и более надежным креплением. Из-за внешнего вида соединение получило название «ласточкин хвост». Устройство такого сочленения можно посмотреть на рис. 3. Изготовление «ласточкиного хвоста» требует тщательности и терпения при подгонке поверхностей.

Собрать и разобрать соединение можно, только перемещая изделия в вертикальной плоскости.

Многие мастера предпочитают крепить стены при помощи прямоугольных коренных шипов. Часто на Т-образных соединениях применяют крепление специальными скобами, длинными болтами с шайбами большого диаметра или гвоздями. Пример соединения шипами с прямым углом показан на рис. 1г.

Вернуться к оглавлению

Продольное соединение материала

Рисунок 4. Соединение впритык и внакладку.

Одним из основных недостатков бруса является его ограничение по длине. Стандартные размеры изготавливаемых изделий составляют от 4 до 6 м. При стенах большой длины или при использовании обрезков необходимо выполнять продольное соединение. Такие соединения нежелательны при строительстве капитальных стен из-за возможной деформации. При необходимости устройства продольных стыков в нескольких венцах их нельзя располагать в соседних венцах по одной вертикальной линии. Для внутренних стен ограничения по сращиванию бруса отсутствуют из-за более стабильного температурного режима.

При сращивании бруса по длине используют центральный шип или разнообразные сочленения замком. Чаще всего используется прямой замок из-за несложного процесса изготовления. В брусе делаются выборки в половину толщины бруса. Полученные поверхности доступны для обработки и могут быть тщательно подогнаны.

Надежное к смещениям соединение бруса можно получить при использовании центрального шипа. Гнездо необходимо делать немного больше длины шипа. Длина шипа должна превышать вдвое ширину бруса. Чтобы соединить более прочно, можно установить два шипа.

Удлинение бруса также можно выполнять внакладку. Соединение внакладку может быть косым или прямым. Виды соединений можно посмотреть на рис. 4. Торцам изделий нужно придать выбранную форму и уложить на место. Последующие венцы своим весом сожмут и зафиксируют соединение. При удлинении бруса в капитальных стенах желательно использовать комбинацию различных креплений. Подогнанные под соединение внакладку изделия нужно дополнительно зафиксировать одним или двумя клиньями. Вид стены со сращенным брусом можно увидеть на рис. 1д. Во всех соединениях обязательно прокладывают уплотняющий материал.

Вернуться к оглавлению

Изготовление угловых соединений бруса под непрямым углом

В конструкциях зданий всегда имеются угловые соединения бруса, размер которых не соответствует 90°. На большинстве зданий такие углы расположены в чердачной части помещения. Их размер зависит от наклона крыши. На капитальных стенах углы различной величины могут возникнуть при устройстве выступающих или утопленных элементов.

Устройство сочленений под тупой или острый угол желательно выполнять по принципу «паз-шип». Выступы и углубления выпиливаются под необходимым углом, их поверхности, соответственно, подгоняются. Для увеличения прочности можно использовать дополнительное крепление болтами, шурупами или гвоздями необходимой длины. Если толщина изделий большая, нужно использовать металлические кронштейны необходимой формы с соответствующим креплением.

При изготовлении большого количества одинаковых сочленений желательно сделать специальные разметочные шаблоны, которые ускорят и облегчат процесс нанесения разметки для соединения бревен в срубе.

Для шаблонов можно использовать жесть, фанеру, плотный картон, тонкий пластик. При изготовлении сочленений следует сначала сделать запил в нужном положении, затем недоступные для пилы участки удалить стамеской.

Готовые проекты зданий, предлагаемые производителями строительных материалов, укомплектованы профилированным брусом с соединениями. Все типы шипов и пазов выбраны из расчета необходимой прочности и изготовлены на промышленном оборудовании с высокой точностью.

Реакции и диаграммы балок – Приложение по сопротивлению материалов для энергетики

Основной корпус

Диаграммы

Цели обучения

По окончании этой главы вы должны уметь:

• Определять реакции свободно опертых, выступающих и консольных балок
• Рассчитайте и начертите диаграммы поперечной силы и изгибающего момента для балок, подверженных сосредоточенным нагрузкам, равномерным распределенным нагрузкам и их комбинациям.

Обзор балок

Балки – это конструктивные элементы различного инженерного назначения, такие как крыши, мосты, механические узлы и т. д.  В общем случае балка представляет собой тонкую, прямую, жесткую конструкцию, изготовленную из изотропных материалов и, что наиболее важно, подвергается нагрузкам, перпендикулярным их продольной оси. Если бы вместо перпендикулярных нагрузок тот же элемент конструкции подвергался бы продольным нагрузкам, его называли бы колонной или стойкой. Если бы тот же элемент подвергался крутящему моменту, его называли бы и рассматривали как вал. Поэтому при идентификации механических или конструктивных компонентов очень важно учитывать способ нагрузки.

Обратите внимание, что когда дело доходит до ориентации, балки могут быть горизонтальными, вертикальными или с любым промежуточным наклоном (как погруженные в воду пластины, анализируемые в гидромеханике)… при условии, что нагрузка перпендикулярна их главной оси.

Опоры балки:

Нагрузки на балку ^[1] :

Типы балок:

Решение для балочных реакций

При нахождении реакций рекомендуются следующие шаги:

1. Нарисуйте схему тела без балки
2. Заменить равномерную распределенную нагрузку (если есть) эквивалентной точечной нагрузкой
3. Решить ΣM _A = 0 (сумма моментов относительно опоры A). Это даст вам R _B (реакция на поддержке B).
4. Решите ΣM _B = 0. Это даст вам R _A .
5. Используя R _A и R _B , найденные на шагах 3 и 4, проверьте, выполняется ли ΣV = 0 (сумма всех вертикальных сил).
   1. Обратите внимание, что шаги 4 и 5 можно поменять местами.
   2. Для консольной балки используйте ΣV = 0, чтобы найти вертикальную реакцию на стене, и ΣM _{, стена} = 0, чтобы найти реакцию момента на стене. Нет никакого другого уравнения для проверки ваших результатов.

Диаграммы поперечных сил и изгибающих моментов

Обратите внимание:

«Сдвиговые силы — это внутренние силы, возникающие в материале балки для уравновешивания внешних сил, чтобы обеспечить равновесие всех частей балки.

Изгибающие моменты — это внутренние моменты, возникающие в материале балки, чтобы уравновесить стремление внешних сил вызвать вращение любой части балки». [3]

Перерезывающую силу в любом сечении балки можно найти путем суммирования всех вертикальных сил слева или справа от рассматриваемого сечения.

Аналогично, изгибающий момент в любом сечении балки можно найти, сложив моменты слева или справа рассматриваемого сечения. Опорной точкой момента является рассматриваемое местоположение.

По соглашению внутренние силы сдвига, действующие вниз, считаются положительными. Они противодействуют восходящим внешним силам. Следовательно, при представлении поперечных сил их можно рисовать в направлении внешних сил. Это визуально проще, чем следовать соглашению о знаках.

Моменты по часовой стрелке обычно считаются отрицательными, а моменты против часовой стрелки считаются положительными. При представлении изменения изгибающего момента обратитесь к следующей таблице, показывающей качественные кривые изгибающего момента в зависимости от формы графиков поперечной силы.

.

При построении диаграмм поперечной силы и изгибающего момента, несмотря на важность соблюдения знаков, постоянство имеет решающее значение. Например, рассмотрим простую балку, нагруженную точечной нагрузкой, приложенной к нагрузке UD. Запустив диаграммы на опоре А, глядя на страницу, вы получите следующее:

Теперь переверните луч по горизонтали на 180º (или измените точку наблюдения, глядя на луч с противоположной стороны) и нарисуйте диаграммы, начиная с той же точки A. Диаграммы будут выглядеть следующим образом:

Обратите внимание, что хотя диаграммы поперечной силы выглядят как зеркальные изображения (перевернутые по горизонтали), диаграмма изгибающего момента не затрагивается. Кроме того, наиболее важный результат этого анализа показывает, что максимальная сила сдвига и величина изгибающего момента всегда будут одинаковыми.

Контрольные точки диаграммы направленности

При построении диаграммы направленности учитывайте следующее:

Диаграммы поперечной силы:

• На концах свободно опертой балки поперечная сила равна нулю.
• На стенке консольной балки поперечная сила равна вертикальной реакции на стене. На свободном конце балки поперечная сила равна нулю.
• На любом сегменте балки, к которому не приложены нагрузки, поперечная сила остается постоянной (горизонтальная линия).
• Точечная нагрузка или реакция на диаграмме поперечной силы вызывает резкое изменение графика в направлении приложенной нагрузки.
• Равномерная распределенная нагрузка, действующая на балку, представлена ​​прямолинейной поперечной силой с отрицательным или положительным наклоном, равной нагрузке на единицу длины.

Диаграмма изгибающих моментов:

• На концах свободно опертой балки изгибающие моменты равны нулю.
• На стенке консольной балки изгибающий момент равен реакции момента. На свободном конце изгибающий момент равен нулю.
• В месте, где поперечная сила пересекает нулевую ось, соответствующий изгибающий момент имеет максимальное значение.
• Форма кривой изгибающего момента между двумя точками балки показана в двух приведенных выше таблицах.
• Изменение изгибающего момента между двумя точками на балке равно площади под диаграммой поперечной силы между теми же двумя точками.

Приведенные выше рекомендации помогут вам в создании диаграмм пучков; они также служат проверкой.

При решении диаграмм балок в классе и дома вы можете проверить свои ответы с помощью этого бесплатного онлайн-калькулятора балок: SkyCiv Cloud Engineering Software

Задача 1: Укажите максимальные значения поперечной силы и изгибающего момента.

Задача 2: Укажите максимальные значения поперечной силы и изгибающего момента.

Задача 3: Балка длиной 24 м свободно поддерживается на расстоянии 3 м от каждого конца. Балка несет точечную нагрузку 18 кН на левом конце и 22 кН на правом конце балки. Балка весит 400 кг/м. Нарисуйте диаграммы балок и определите место на балке, где изгибающий момент равен нулю.

Задача 4: Простая нависающая балка длиной 112 футов выступает над левой опорой на 14 футов. Балка несет сосредоточенную нагрузку в 90 тысяч фунтов на расстоянии 12 футов от правого конца и равномерно распределенную нагрузку в 12 тысяч фунтов на фут на высоте 40 футов. участок с левого конца. Нарисуйте диаграммы балки и определите поперечную силу и изгибающий момент в сечении на расстоянии 50 футов от левого конца.

Проблема 5: Предложите улучшение этой главы.

1. Нажмите на схему, чтобы развернуть ее ↵

Что такое балки и колонны в конструкциях?

Балки и колонны — это два важных типа конструктивных элементов, которые играют ключевую роль в создании безопасного пути передачи нагрузки и передачи веса и сил конструкции на фундамент и в землю. Балки и колонны могут быть построены с использованием одних и тех же форм и материалов, но каждая из них выполняет разные функции и спроектирована по-разному.

Балки обычно представляют собой горизонтальные конструктивные элементы, воспринимающие нагрузки, перпендикулярные их продольному направлению. Подумайте о балансирующем бревне в гимнастике. Это прямоугольный объект длиной 15 футов, поддерживаемый с обоих концов. Когда человек идет по балке около середины пролета, его вес представляет собой вертикальную направленную вниз силу, действующую перпендикулярно продольному направлению балки.

Балки используются для поддержки веса полов, потолков и крыш здания и для передачи нагрузки на вертикальный несущий элемент конструкции. Иногда более крупные и тяжелые балки, называемые передающими балками, используются для поддержки совокупного веса штабелированных стен или других балок и передачи нагрузки на опоры.

Проектирование или определение размеров балок требует понимания основных принципов физики и инженерной статики. Инженер-строитель обучен и полностью оснащен для проверки нагрузок, действующих на балку, расчета сил и напряжений на ней и выбора материала, размера и формы соответственно. Частью инженерно-консультационных работ, которые я предоставляю своим клиентам, является структурное проектирование балок в новых зданиях и восстановление или усиление существующих балок в конструкции.

В случае нового здания существует больше гибкости в выборе размера и типа материалов для балок, которые лучше всего подходят для конструкции. Наиболее распространенные типы материалов, которые я рекомендую своим клиентам, — это балки из стальных профилей, железобетона, кирпичной кладки и деревянные балки. Все материалы имеют свои плюсы и минусы, но обычно выбираются исходя из их стоимости, размера и огнестойкости.

При разработке конструкции новой балки или реставрации существующей я учитываю несколько факторов. К этим факторам относятся величина нагрузки, действующей на балку, длина или пролет балки, доступная высота в свету под балкой или любые ограничения по геометрии, пределы прогиба балки, прочность материала, а также класс огнестойкости и сопротивление. . Аналогичные коэффициенты используются при проектировании колонн.

Колонны представляют собой вертикальные конструктивные элементы, в которых нагрузка передается параллельно продольной оси в виде сжатия, а иногда и растяжения. Например, представьте себе прямоугольный стол с четырьмя ножками по углам. Вес стола и всех предметов на столе передается на пол через ножки, действующие на сжатие. В этом случае ножки можно рассматривать как столбцы.

Колонны используются для поддержки балок перекрытия/потолка и колонн верхнего этажа. Колонны нижнего этажа высотного здания должны нести совокупный вес всех этажей выше. Поэтому расположение колонн в идеале должно быть одинаковым на всех этажах. Это не всегда возможно, особенно при сложном архитектурном проекте, где каждый этаж имеет разную планировку. В таких случаях я часто рекомендую клиентам привлечь команду структурных дизайнеров на раннем этапе проекта, чтобы вместе с архитекторами провести мозговой штурм по наиболее идеальной компоновке колонн.

При проектировании колонны в новом здании я учитываю несколько факторов. Я начинаю с расчета веса полов/крыши, поддерживаемых колонной, затем выбираю материал и размер по мере необходимости. Высота столбца играет важную роль в общем размере столбца. Колонна, которая поддерживает 1000 фунтов и имеет высоту 10 футов, возможно, должна быть в два раза больше, чем колонна, поддерживающая 1000 фунтов и имеющая высоту 20 футов. Все зависит от геометрии колонн и свойств материала.

Надеюсь, это дало вам хорошее представление о том, что такое балки и колонны в структуре и здании, и почему они являются очень важными структурными элементами, которые нельзя упускать из виду. В следующий раз, когда вы войдете в здание или проедете по мосту, попробуйте осмотреться и выяснить, какие элементы, которые вы видите, используются в качестве балок, а какие — в качестве колонн. Если вы застряли или у вас есть какие-либо вопросы относительно структуры, на которую вы смотрите, не стесняйтесь оставлять комментарии ниже, и мы будем рады помочь вам!

Если вам нужна дополнительная информация об основах проектирования конструкций, не стесняйтесь взять наше Полное руководство здесь или зарегистрироваться на наш онлайн-курс «Основы проектирования конструкций»!

• Автор
• Последние сообщения

Ной Москович

Ной — профессиональный инженер, работающий в Crosier Kilgour & Partners Ltd, консалтинговой фирме по проектированию конструкций в Виннипеге, Манитоба, Канада, и имеет более чем 8-летний опыт работы в области проектирования.