Чем каркас отличается от бруса: Выбираем между каркасным и брусовым домом. Цена и качество. Какой дом лучше: брусовой или каркасный?

«Каркас или брус?» – полезная информация от Моя дача

Чтобы выбрать из двух вариантов популярных строительных технологий, надо сравнить конструкции по ряду параметров. Это поможет определиться с тем, какой именно дом будет более надежным, долговечным и комфортным.

Экологичность здания

Брусовые и каркасные дома относятся к деревянному домостроению. Но все же первый вариант является более естественным и экологически безопасным, поскольку стены в нем возводятся исключительно из древесины. В каркасном доме из дерева изготавливается только детали каркаса, а также в некоторых случаях обшивка. Чаще стены обшивают листами деревоплит, которые могут выделять вредные вещества. Количество их не превышает определенных норм, но исключить их наличие невозможно.

Уровень теплосбережения и комфорта

У качественных брусовых и каркасных домов общие показатели теплопроводности практически не отличаются. Но на практике известно, что каркасные постройки теряют тепло несколько быстрее. Прогреваются они также быстро, но потом требуется постоянно поддерживать комфортную температуру.

Брусовые конструкции также быстро прогреваются, но сохраняют тепло дольше. В результате сокращаются расходы на отопление, а в жаркую погоду помещения остаются прохладными.

Для каркасных домов очень важно создание эффективной вентиляции, поскольку они состоят из элементов, не пропускающих воздух.

Процесс строительства

При сравнении процесса строительства каркасных и брусовых домов внимание следует обратить на несколько аспектов. Во-первых, скорость возведения. В этом лидерами являются именно каркасные конструкции, которые могут быть полностью завершены за несколько недель. Объясняется это наличием деталей, изготовленных на заводе, простотой и легкостью монтажа, отсутствием усадки. В результате дом можно сразу же отделать и въехать после завершения работ.

Брусовые дома строятся дольше и процесс отличается большей сложностью. Требуются специальные знания для создания прочных стен без щелей. Даже брус камерной сушки несколько усаживается, поэтому требуется на некоторое время отложить отделку. Но в то же время брусовые стены прекрасно выглядят и без специальной отделки, а скорость возведения во многом зависит от размеров дома и толщины бруса.

Надежность здания

В целом надежность каркасного дома достаточна, чтобы в нем можно было спокойно жить. Но если учитывать какие-либо существенные воздействия, то брусовый дом оказывается значительно прочнее.

Помимо механической прочности при оценке надежности оценивают устойчивость к гниению и другим повреждающим факторам. Деревянные части у каркасного здания скрыты обшивкой и на них не действуют погодные факторы. Брусовый дом без отделки подвержен действию осадков. Но в то же время брусовая конструкция более огнеустойчива.

Стоимость

Цена каркасного дома меньше, чем брусового. Именно на этом основании часто делается выбор. Но он оправдан только в том случае, если более дорогие варианты действительно недоступны. Дело в том, что каркасный дом примерно через два десятка лет потребует капитального ремонта со сменой утеплителя, а иногда и частей каркаса. Дом из бруса более долговечен. Если он правильно возведен, то сроки службы при минимальном текущем ремонте будут от пятидесяти лет и больше.

отличия, сравнение, плюсы и минусы

Какой дом лучше каркасный или из бруса? Это весьма актуально, ведь с учётом того, что они возводятся из древесины, технологии их постройки существенно отличаются. Главное различие кроется в следующем — в каркаснике дерево преимущественно применяется для сооружения каркаса, а в брусовом строении оно используется повсюду. Поэтому усадка в первом варианте почти не наблюдается, в особенности при применении просушенной древесины. В постройке из бруса наоборот. Здесь малейшее усыхание приводит к достаточно большой усадке. Поэтому отделка в этом сооружении выполняется спустя определённое время.

Содержание

• Отличия бруса от каркаса
• Отличия в технологии строительства
• Особенности строительства каркасного дома
• Особенности строительства дома из бруса
• Какой дом дешевле в строительстве
• Какой дом теплее
• Насколько тёплый дом из клеёного бруса
• Насколько тёплые каркасные дома
• Какой дом прочнее
• Эксплуатационные расходы
• Пожарная безопасность
• Экологичность
• Какой дом лучше для постоянного проживания
• Плюсы и минусы каркасного дома
• Достоинства и недостатки дома из бруса
• Какой дом выбрать

Чем ещё отличается брус от каркаса

Различия заключаются как в самих материалах, так и в конструкциях.  Здания из бруса главным образом имеют стандартные параметры, что накладывает ряд ограничений при создании проекта и во многом объясняет, какая разница между каркасным и брусовым домом. Преимущество каркасника заключается в возможности создания сложной конструкции, где присутствуют нестандартные элементы и эффектное оформление. В то же время для брусовых стен не требуется внешняя отделка, ведь рисунок дерева достаточно привлекателен. Есть и иные различия, о которых нужно поговорить отдельно.

Отличия в технологии строительства

Это один из главных критериев для понятия того, чем отличается каркасный дом от брусового. Здесь много расхождений.

Особенности строительства каркасного дома

В этом случае предполагается сооружение на фундаменте своеобразного скелета. В итоге образуется конструкция из стоек, в том числе связей, расположенных по горизонтали и вертикали. Каркас с двух сторон обшивается различными материалами, например, вагонкой либо гипсокартоном, а внутри укладывается утеплитель. Получается своеобразный сэндвич, который прекрасно удерживает тёплые воздушные массы в помещении. Все коммуникации также укладываются в стеновые пустоты. Затем осуществляется монтаж пола, потолка и крыши с выполнением внутренней отделки.

Каркас здания выполняется из клеёных брусьев прямоугольного сечения. В большей части случаев применяется брус 50х150 мм, но возможны и иные варианты в зависимости от нюансов строительства. Так как каркас является скелетом здания, то прочность сооружения будет определяться грамотностью проектных расчётов, использования качественных стройматериалов и осуществления работ.

Особенности строительства дома из бруса

С целью возведения этого здания используется совершенно иная технология. Стены складываются из профилированных брусьев, которые монтируются в требуемом порядке с подгонкой пазов. В результате получается сруб — современный аналог традиционной рубленой избы. От толщины бруса зависит и ширина стен. Для утепления и ликвидации щелей применяется межвенцовый уплотнитель.

Отделка с применением иных материалов в подобных домах не предполагается, ведь рисунок дерева привлекателен сам по себе. Однако в таких строениях важно выполнить иные виды работ, чтобы обеспечить долговечность, пожаробезопасность, красоту и защиту деревянных элементов:

• шлифовка поверхности стен;
• обработка специальными составами;
• шлифовка и защита торцов;
• промежуточное и финишное покрытие разнообразными составами.

Какой дом дешевле в строительстве

Если учитывать работы, то постройка стен во втором варианте технически сложнее, так как здесь больше операций. Это требует привлечения высококвалифицированных специалистов, а не безграмотных работяг. Сборку брусового дома вести сравнительно проще, ведь процесс здесь однотипный: укладка элементов выполняется друг на друга с подкладкой межвенцового уплотнителя. Но для подъёма бруса на верхние уровни может потребоваться привлечение техники. В вопросе, что дешевле дом из бруса или каркасный, важны как затраты на монтаж, так и на материалы. Учитываются и иные сопутствующие расходы.

Сравнение в материалах будет не в пользу брусового строения, каркасник по данному критерию выигрывает. Если же сложить все затраты, то на постройку каркасного здания потребуется сумма примерно на 5–15% меньшая, чем на возведение его аналога. Но здесь всё определяется проектами строений и заложенных в них критериев. К примеру, на стоимость влияют ширина стен, марка древесины, дорогие отделочные стройматериалы, какой дом легче из бруса или каркасный и тому подобное. Поэтому цены могут существенно разниться или быть сопоставимыми.

Какой дом теплее

Оба этих здания славятся высочайшими показателями по энергоэффективности. Для понимания, какой дом теплее из бруса или каркасный, следует учесть характеристики теплоизоляционных параметров указанных построек. Однако необходимо учитывать, что у них имеются некоторые особенности по энергоэффективности.

Насколько тёплый дом из клеёного бруса

Чтобы обеспечить необходимые параметры строения, важно верно подбирать ширину стен. А также следует произвести их утепление, учитывая климатические условия региона. Особенность деревянных стен в том, что брус способен задерживать тепло, благодаря чему комфортная температура будет длительно сохраняться. Но для прогрева такого дома может потребоваться намного больше времени, чем для каркасника. Если в регионе холодные зимы, то, кроме утолщения брусовых стен, следует подумать о дополнительном утеплении.

Насколько тёплые каркасные дома

Вопрос важный. Каркасник предполагает эффективное утепление, это в итоге существенно сокращает тепловые потери и снижает плату на отопление. Однако следует учесть, что многое определяется теплоизоляционными свойствами материала и его качества. Выбирать изоляцию владельцы должны с учётом климата и не рекомендуется экономить на ней. Лишь в указанном случае каркасник будет скоро прогреваться и прекрасно сохранять тепло. Это позволит не только обеспечить требуемую температуру в помещениях, но и сэкономить деньги на отоплении.

Какой дом прочнее и долговечнее

В среднем каркасные строения эксплуатируют более 50 лет. По окончании срока допускается заменить несущие элементы сооружения. С окончанием капитального ремонта можно будет спокойно пользоваться домом. И значительно продлить ему жизнь. Поэтому, выясняя, какой дом долговечнее каркасный или из бруса, нужно учитывать, что при использовании качественных материалов, строения могут послужить не одному поколению. А также стоит подумать и об их защите.

Дома из бруса без ремонта в среднем способны прослужить до 80 лет, но при условии заботы о здании и регулярной обработке стен с помощью специальных средств. Если не ухаживать за строением, то срок долговечности снижается. И также необходимо учитывать, из какого материала строится дом. Низкопробная древесина может прийти в негодность спустя короткое время, тогда как качественный брус из ценных пород позволит дому прослужить более 100 лет.

В вопросе, какой дом надёжнее каркасный или из бруса, следует заметить, что здания прекрасно выдерживают ураганный ветер и даже землетрясение. Это касается сооружений, построенных по простой схеме. Однако если возводится строение со сложной планировкой и с широкими окнами, то по запасу прочности каркасник будет иметь преимущество.

Отличия эксплуатационных расходов

В вопросе, какой дом лучше для постоянного проживания из бруса или каркасный, необходимо учитывать способность материала стен сохранять тепло и обеспечивать благоприятный микроклимат в помещении. Это в особенности относится к дереву, ведь именно оно выделяется указанными характеристиками. Однако для дома из бруса важно правильно подобрать толщину стен и позаботиться об отсутствии щелей. Если будут допущены ошибки, то такое строение будет холоднее каркасника. Потребуется дополнительная теплоизоляция.

Каркасная технология, благодаря качественной теплоизоляции, позволит существенно сократить теплопотери и уменьшить расходы на отопление. При равной толщине бруса и утеплителя показатель теплопередачи будет отличаться в три раза. Учитывая иные эксплуатационные расходы, к примеру, периодичность необходимого обслуживания и простоту ремонта, то обшивка каркасника будет предпочтительнее. В итоге финансовые вложения на отопление в будущем будут значительно снижены.

Отличия в пожарной безопасности

Оба здания возводятся из древесины, что делает их потенциально пожароопасными. Поэтому отличие брусового дома от каркасного строения в вопросе пожарной безопасности практически не наблюдается. Повысить огнестойкость подобных сооружений может специальная обработка. Небольшой плюс имеется у каркасников, ведь для их строительства можно использовать стройматериалы, которые способны подавить распространение огня.

Какой дом экологичнее

Постройки из массива отвечают современным нормам. Но возможны минусы при применении клеёного бруса, ведь в его составе имеется клей. Если он будет некачественным, то он будет выделять формальдегиды. Каркасное строение также строится из дерева, но его экологичность также будет зависеть от применения сопутствующих материалов. К примеру, если при возведении будет применяться низкопробный искусственный утеплитель, то он может выделять вредные вещества. Экологичность дома – важный параметр при выборе. Не стоит упускать его из виду.

Какой дом лучше для постоянного проживания

Основная особенность строений для жизни в холодное время года заключается в обеспечении необходимого уровня теплоизоляции. В каркасниках она достигается автоматически и не требует каких-либо манипуляций. В брусовых домах, если заранее не предусмотрена необходимая ширина стен, то нужно будет позаботиться о дополнительной теплоизоляции. Иначе жить в постройке из бруса будет не очень комфортно, повысятся вложения на отопление.

Плюсы и минусы каркасного дома

К преимуществам относятся:

• минимальные сроки возведения;
• неприхотливость в обслуживании;
• доступная цена;
• высокая степень теплоизоляции;
• комфортно и летом, и зимой;
• быстрый нагрев помещений;
• возможность постройки в любое время года;
• сейсмоустойчивость.

К недостаткам относятся:

• невысокая пожароустойчивость, что требует дополнительной обработки спецсредствами;
• необходимость использования качественных материалов и привлечения к строительным работам профессионалов.

Плюсы и минусы дома из бруса

К преимуществам относятся:

• высокая скорость строительства;
• неприхотливость в обслуживании;
• доступная цена, но часто более высокая, чем на каркасное строение;
• возможность обойтись без квалифицированных плотников;
• отсутствие необходимости во внутренней отделке;
• экологическая чистота.

К недостаткам относятся:

• пожароопасность, что требует дополнительной обработки огнеупорными составами;
• древесина подвергается гниению и воздействию насекомых, но этот вопрос также можно решить при помощи спецсредств.

Какой дом выбрать — каркасный или из бруса

Учитывая советы профессионалов, необходимо определиться, что для вас будет важнее, учесть мнение своей семьи, качество эксплуатационных характеристик. К примеру, если важна долговечность, то предпочтительней окажется брусовый дом. В каркаснике расходы на обслуживание будут минимальны. А также следует учесть стоимость строительства, сроки возведения, наличие усадки, экологичность и иные важные параметры.

При любом выборе проектирование и постройку дома рекомендуется доверить профессионалам. Попытки сэкономить могут привести к ошибкам в строительстве и в последующем к серьёзным проблемам. Это касается и применения дешёвых материалов, способных снизить надёжность дома, а также оказать воздействие на здоровье людей, которые будут проживать в здании.

Минусы и плюсы дома из клеёного бруса

Каркасники против СИП-панелей

Балки и рамы | bartleby

Что такое балки и рамы?

Балка представляет собой горизонтальную конструкцию или элемент, который всегда подвергается нагрузкам поперечного сдвига.

Балки используются в различных инженерных приложениях, таких как строительство зданий, конструкций, автомобилей, экскаваторов и других строительных приложений.

Балки, как правило, используются для восприятия или сопротивления боковым нагрузкам, то есть нагрузкам, которые действуют перпендикулярно оси балки и параллельно поперечному сечению балки. Балки обеспечивают сопротивление изгибу или деформации благодаря свойству их поперечного сечения, называемому моментом инерции.

Строительство балок и рам

Строительство балок может быть выполнено из различных материалов, таких как бетон, который используется в строительстве. Металлические балки широко используются в строительных конструкциях, таких как строительство многоэтажных зданий, стадионов и сооружений для электропередач. Балки также используются в механических приложениях для изготовления рам и шасси транспортных средств.

Между балкой и колонной есть разница, и их не следует путать. Колонна представляет собой вертикальный элемент, подвергающийся сжимающим нагрузкам. Колонны широко используются для сопротивления сжимающим нагрузкам.

Балки бывают разных видов в зависимости от условий нагрузки, и для каждого из них требуется своя методика анализа.

Типы балок

В зависимости от условий нагрузки и характера конструкции балки подразделяются на три типа:

Свободно опертая балка

Свободно опертая балка представляет собой горизонтальный элемент, один конец которого остается неподвижным, а другой конец всегда поддерживается ролик. Нагрузка действует на верхнюю часть балки.

Консольная балка

Консольная балка представляет собой горизонтальный элемент, один конец которого всегда остается закрепленным, а другой остается свободным. Этот вид балки подвергается поперечным сдвиговым нагрузкам и испытывает прогиб.

Навесная балка

Навесная балка — это элементы, опоры которых не расположены на концах балки, а остаются смещенными, образуя концы. Один из концов или оба конца остаются выступающими наружу.

Расчет балок

В инженерных приложениях, особенно при расчете конструкций, необходимо рассчитать соответствующие размеры балки для коэффициента безопасности. В большинстве случаев требуется рассчитать неизвестные нагрузки.

При анализе балок выполняются следующие шаги:

1. Нарисуйте диаграмму свободного тела балки, отделите балку от конструкции и изолируйте ее от всех опор. Включите нагрузки и реакции, действующие на балку.
2. Расчет неизвестных реакций. Неизвестные реакции рассчитываются с использованием трех известных уравнений равновесия. Как правило, это численный подход, который требует ручных расчетов или, в сложных случаях, ему помогает использование компьютерных программ. Расчеты различны для разных условий нагрузки. При анализе соблюдается принцип суперпозиции. Принцип суперпозиции гласит, что на линейную упругую конструкцию комбинированное воздействие нескольких нагрузок, действующих одновременно, представляет собой алгебраическую сумму каждой нагрузки, действующей по отдельности.
3. Нарисуйте диаграмму поперечной силы (SFD) и диаграмму изгибающего момента (BMD), чтобы получить четкое представление о решении.

Условия нагружения балки

В зависимости от характера и приложения сил к балке существует множество условий нагружения, таких как

• Сдвиговые нагрузки
• Осевые нагрузки
• Равномерно распределенные нагрузки
1 Равномерно изменяющиеся2 нагрузки
41

Сдвиговые нагрузки

Когда силы действуют перпендикулярно оси балки или параллельно поперечному сечению балки, такой тип нагрузки называется сдвигающей нагрузкой.

СС BY-SA 4.0 | Кредиты изображений: https://commons.wikimedia.org | Hermanoere

Осевые нагрузки

Когда силы на балку действуют перпендикулярно поперечному сечению балки или параллельно оси балки, такие нагрузки называются осевыми нагрузками.

CC BY-SA 3.0 | Кредиты изображений: https://commons.wikimedia.org | Dj245

Равномерно распределенная нагрузка

Равномерно распределенная нагрузка действует по всему пролету или длине балки.

CC BY-SA 4.0 | Кредиты изображений: https://commons.wikimedia.org | Эрманёре

Равномерно изменяющаяся нагрузка

Равномерно изменяющаяся нагрузка действует по всей длине балки, но изменяется линейно от одного конца к другому.

Анализ каркасов

Каркасная структура бывает следующих трех типов:

1. Эффективная или совершенная
2. Несовершенная или несовершенная
3. Избыточная
1. Все элементы соединены штифтами.
2. Нагрузка действует только на стыки или точки соединения между элементами.
3. Каркас совершенен, то есть состоит из конструктивных элементов и нагрузки действуют только на соединения.
4. Собственный вес стержней не учитывается.

При определении реакций в балке обычно используют графический метод.

Обозначение лука

Обозначение лука — это метод обозначения силы путем размещения заглавных букв по обе стороны от нее. Единственное преимущество нотации Боу состоит в том, что любую силу на диаграмме можно представить по ее величине и направлению в некотором масштабе, просто проведя линию, параллельную силе.

Опоры, которые обычно используются в обозначениях Боу:

• Простые опоры на обоих концах
• Один конец представляет собой штифтовое соединение, а другой — роликовую опору
• Один конец представляет собой штифтовое соединение, а другой — гладкий поверхность
• Оба соединения неподвижны

Внутренние силы в балках и рамах

Когда любая балка или рама подвергается поперечному нагружению, в элементе возникают следующие силы.

• Нормальная или осевая сила
• Сила сдвига
• Изгибающий момент

Изгибающий момент

Изгибающий момент представляет собой реактивный момент, возникающий внутри элемента, когда любая внешняя нагрузка стремится согнуть этот элемент. Изгибающий момент представляет собой произведение силы и расстояния приложения этой силы от свободного или закрепленного конца элемента.

Контекст и приложения

Эта тема важна для профессиональных экзаменов как для бакалавров, так и для выпускников, особенно для

• Бакалавр наук (физика)
• Магистр наук (физика)
• Бакалавр технологии (машиностроение)

Практические задачи

1. Исходя из условий нагружения, какой из следующих вариантов верен для луч?

1. Балка — это элемент, на который действует поперечная нагрузка.
2. Балка — это элемент, на который действует сжимающая нагрузка.
3. Балка представляет собой элемент, на который действует как поперечная, так и сжимающая нагрузка.
4. Все перечисленные

Правильный вариант — a

Пояснение: Балка – это элемент конструкции, на который всегда действуют поперечные сдвигающие нагрузки.

2. Какие внутренние силы возникают, когда на балку или раму действуют сдвигающие нагрузки?

1. Только изгибающий момент
2. Изгибающий момент и поперечные усилия
3. Только поперечные усилия
4. Изгибающий момент, осевые усилия и поперечные усилия

Правильный вариант — d

Пояснение: Когда на балку или раму действует поперечная сила, в ней индуцируются внутренние силы, состоящие из изгибающего момента, поперечных сил и осевых сил.

3. Что из следующего определяет фрейм?

1. Рама представляет собой отдельный конструктивный элемент, на который действуют только силы сдвига, действующие в любом месте элемента.
2. Каркас представляет собой комбинацию соединенных между собой элементов конструкции, где нагрузка действует только на соединения.
3. Каркас представляет собой комбинацию элементов конструкции, соединенных вместе, где нагрузка действует на соединения и в любом месте вдоль элементов.
4. Ничего из перечисленного

Правильный вариант- b

Объяснение: Рама представляет собой конструктивный элемент или комбинацию различных элементов, соединенных вместе штифтами. Нагрузка на раму всегда действует на суставы.

4. Тяжелое оборудование должно быть изготовлено на полу мастерской. Пол цеха часто остается мокрым из-за разлива воды из-за операций, выполняемых другой техникой. Оборудование должно быть приподнято над полом, чтобы избежать коррозии компонентов. Какой из следующих элементов вы бы выбрали для строительства опор?

1. Колонна
2. Балка А
3. Рама
4. Консольная балка

Правильный вариант — a

Пояснение: Колонна представляет собой вертикальный элемент, который подвергается осевым сжимающим нагрузкам. Колонны используются там, где необходимо сопротивление сжимающим нагрузкам. Используя колонну, можно легко поддерживать вес оборудования.

5. Что из следующего верно для нависающей балки?

1. Опоры отодвинуты от концов, и один или оба конца остаются выступающими наружу.
2. Балка поддерживается роликовыми опорами.
3. Один конец балки закреплен, а другой свободен.
4. Оба конца балки закреплены.

Правильный вариант — a

Объяснение: Для нависающей балки опоры находятся в стороне от ее концов, а один из концов или оба конца остаются выступающими наружу от своих опор.

Мы предоставим вам пошаговые решения для миллионов задач из учебников, круглосуточную помощь экспертов в данной области, если вы в затруднении, и многое другое.

Ознакомьтесь с примером решения вопросов и ответов для гражданского строительства здесь!

*Время ответа зависит от темы и сложности вопроса. Среднее время отклика составляет 34 минуты для платных подписчиков и может быть больше для рекламных предложений.

Балки и рамы | bartleby

Что такое балки и рамы?

Балка представляет собой горизонтальную конструкцию или элемент, который всегда подвергается нагрузкам поперечного сдвига.

Балки используются в различных инженерных приложениях, таких как строительство зданий, конструкций, автомобилей, экскаваторов и других строительных приложений.

Балки, как правило, используются для восприятия или сопротивления боковым нагрузкам, то есть нагрузкам, которые действуют перпендикулярно оси балки и параллельно поперечному сечению балки. Балки обеспечивают сопротивление изгибу или деформации благодаря свойству их поперечного сечения, называемому моментом инерции.

Строительство балок и рам

Строительство балок может быть выполнено из различных материалов, таких как бетон, который используется в строительстве. Металлические балки широко используются в строительных конструкциях, таких как строительство многоэтажных зданий, стадионов и сооружений для электропередач. Балки также используются в механических приложениях для изготовления рам и шасси транспортных средств.

Между балкой и колонной есть разница, и их не следует путать. Колонна представляет собой вертикальный элемент, подвергающийся сжимающим нагрузкам. Колонны широко используются для сопротивления сжимающим нагрузкам.

Балки бывают разных видов в зависимости от условий нагрузки, и для каждого из них требуется своя методика анализа.

Типы балок

В зависимости от условий нагрузки и характера конструкции балки подразделяются на три типа,

Свободно опертая балка

Свободно опертая балка представляет собой горизонтальный элемент, один конец которого остается неподвижным, а другой конец всегда опирается на ролики. Нагрузка действует на верхнюю часть балки.

Консольная балка

Консольная балка представляет собой горизонтальный элемент, один конец которого всегда остается закрепленным, а другой остается свободным. Этот вид балки подвергается поперечным сдвиговым нагрузкам и испытывает прогиб.

Навесная балка

Навесная балка — это элементы, опоры которых не расположены на концах балки, а остаются смещенными, образуя концы. Один из концов или оба конца остаются выступающими наружу.

Расчет балок

В инженерных приложениях, особенно при расчете конструкций, для коэффициента запаса необходимо рассчитывать соответствующие размеры балки. В большинстве случаев требуется рассчитать неизвестные нагрузки.

При анализе балок выполняются следующие шаги:

1. Нарисуйте диаграмму свободного тела балки, отделите балку от конструкции и изолируйте ее от всех опор. Включите нагрузки и реакции, действующие на балку.
2. Расчет неизвестных реакций. Неизвестные реакции рассчитываются с использованием трех известных уравнений равновесия. Как правило, это численный подход, который требует ручных расчетов или, в сложных случаях, ему помогает использование компьютерных программ. Расчеты различны для разных условий нагрузки. При анализе соблюдается принцип суперпозиции. Принцип суперпозиции гласит, что на линейную упругую конструкцию комбинированное воздействие нескольких нагрузок, действующих одновременно, представляет собой алгебраическую сумму каждой нагрузки, действующей по отдельности.
3. Нарисуйте диаграмму поперечной силы (SFD) и диаграмму изгибающего момента (BMD), чтобы получить четкое представление о решении.

Условия нагружения балки

В зависимости от характера и приложения сил к балке существует множество условий нагружения, таких как

• Сдвиговые нагрузки
• Осевые нагрузки
• Равномерно распределенные нагрузки
1 Равномерно изменяющиеся2 нагрузки
41

Сдвиговые нагрузки

Когда силы действуют перпендикулярно оси балки или параллельно поперечному сечению балки, такой тип нагрузки называется сдвигающей нагрузкой.

СС BY-SA 4.0 | Кредиты изображений: https://commons.wikimedia.org | Hermanoere

Осевые нагрузки

Когда силы на балку действуют перпендикулярно поперечному сечению балки или параллельно оси балки, такие нагрузки называются осевыми нагрузками.

CC BY-SA 3.0 | Кредиты изображений: https://commons.wikimedia.org | Dj245

Равномерно распределенная нагрузка

Равномерно распределенная нагрузка действует по всему пролету или длине балки.

CC BY-SA 4.0 | Кредиты изображений: https://commons.wikimedia.org | Эрманёре

Равномерно изменяющаяся нагрузка

Равномерно изменяющаяся нагрузка действует по всей длине балки, но изменяется линейно от одного конца к другому.

Анализ каркасов

Каркасная структура бывает следующих трех типов:

1. Эффективная или совершенная
2. Несовершенная или несовершенная
3. Избыточная
1. Все элементы соединены штифтами.
2. Нагрузка действует только на стыки или точки соединения между элементами.
3. Каркас совершенен, то есть состоит из конструктивных элементов и нагрузки действуют только на соединения.
4. Собственный вес стержней не учитывается.

При определении реакций в балке обычно используют графический метод.

Обозначение лука

Обозначение лука — это метод обозначения силы путем размещения заглавных букв по обе стороны от нее. Единственное преимущество нотации Боу состоит в том, что любую силу на диаграмме можно представить по ее величине и направлению в некотором масштабе, просто проведя линию, параллельную силе.

Опоры, которые обычно используются в обозначениях Боу:

• Простые опоры на обоих концах
• Один конец представляет собой штифтовое соединение, а другой — роликовую опору
• Один конец представляет собой штифтовое соединение, а другой — гладкий поверхность
• Оба соединения неподвижны

Внутренние силы в балках и рамах

Когда любая балка или рама подвергается поперечному нагружению, в элементе возникают следующие силы.

• Нормальная или осевая сила
• Сила сдвига
• Изгибающий момент

Изгибающий момент

Изгибающий момент представляет собой реактивный момент, возникающий внутри элемента, когда любая внешняя нагрузка стремится согнуть этот элемент. Изгибающий момент представляет собой произведение силы и расстояния приложения этой силы от свободного или закрепленного конца элемента.

Контекст и приложения

Эта тема важна для профессиональных экзаменов как для бакалавров, так и для выпускников, особенно для

• Бакалавр наук (физика)
• Магистр наук (физика)
• Бакалавр технологии (машиностроение)

Практические задачи

1. Исходя из условий нагружения, какой из следующих вариантов верен для луч?

1. Балка — это элемент, на который действует поперечная нагрузка.
2. Балка — это элемент, на который действует сжимающая нагрузка.
3. Балка представляет собой элемент, на который действует как поперечная, так и сжимающая нагрузка.
4. Все перечисленные

Правильный вариант — a

Пояснение: Балка – это элемент конструкции, на который всегда действуют поперечные сдвигающие нагрузки.

2. Какие внутренние силы возникают, когда на балку или раму действуют сдвигающие нагрузки?

1. Только изгибающий момент
2. Изгибающий момент и поперечные усилия
3. Только поперечные усилия
4. Изгибающий момент, осевые усилия и поперечные усилия

Правильный вариант — d

Пояснение: Когда на балку или раму действует поперечная сила, в ней индуцируются внутренние силы, состоящие из изгибающего момента, поперечных сил и осевых сил.

3. Что из следующего определяет фрейм?

1. Рама представляет собой отдельный конструктивный элемент, на который действуют только силы сдвига, действующие в любом месте элемента.
2. Каркас представляет собой комбинацию соединенных между собой элементов конструкции, где нагрузка действует только на соединения.
3. Каркас представляет собой комбинацию элементов конструкции, соединенных вместе, где нагрузка действует на соединения и в любом месте вдоль элементов.
4. Ничего из перечисленного

Правильный вариант- b

Объяснение: Рама представляет собой конструктивный элемент или комбинацию различных элементов, соединенных вместе штифтами. Нагрузка на раму всегда действует на суставы.

4. Тяжелое оборудование должно быть изготовлено на полу мастерской. Пол цеха часто остается мокрым из-за разлива воды из-за операций, выполняемых другой техникой. Оборудование должно быть приподнято над полом, чтобы избежать коррозии компонентов. Какой из следующих элементов вы бы выбрали для строительства опор?

1. Колонна
2. Балка А
3. Рама
4. Консольная балка

Правильный вариант — a

Пояснение: Колонна представляет собой вертикальный элемент, который подвергается осевым сжимающим нагрузкам. Колонны используются там, где необходимо сопротивление сжимающим нагрузкам.