Балка (или балка ) — это составная балка, используемая при строительстве домов , террас и других конструкций, в основном деревянных каркасов . Обычно балка состоит из вертикальной стальной пластины, зажатой между двумя деревянными балками, причем три слоя скрепляются болтами . В этой распространенной форме его иногда называют стальной балкой . Дополнительные чередующиеся слои дерева и стали можно использовать для получения еще более прочной балки. Металлические пластины внутри балки известны как пластины. [1] Балки с перекладиной использовались как экономичный способ укрепить деревянные балки с большими пролетами и были в значительной степени вытеснены более современными технологиями.
Первоначально «Флитч» назывался кусок бекона, разрезанный вдоль на полоски. [1] Точно так же деревянную балку разрезали вдоль; затем одну половину повернули на 180 градусов как в продольном, так и в поперечном направлении, чтобы гарантировать отделение любых дефектов. В 18 веке, до появления стальных балок, сосновые балки обшивались твердой древесиной, например дубом. [2]
Благодаря доступности доступной стали, пролетные балки стали экономически эффективным способом укрепить длинные пролетные деревянные балки, занимая при этом меньше места, чем цельная древесина. В статье 1883 года из The American Architect and Building News сравниваются три альтернативы гипотетической железнодорожной станции, «в которой второй этаж посвящен офисам и где мы должны использовать балки для поддержки второго этажа с пролетом не менее 25 футов». 12 футов по центрам, если мы сможем этого избежать. Это даст нам, опираясь на балку, площадь пола 12 x 25 футов = 300 квадратных футов [3] и 31 500 фунтов нагрузки. После выполнения расчетов балки сравнивают следующим образом:
В статье также упоминается огнезащитный характер балки: «в случае пожара железо, вероятно, не пострадает до тех пор, пока деревянные балки не будут сильно обожжены». [3]
С появлением высокопрочных пиломатериалов преимущества бревенчатых балок исчезли. Например, сравнение мощности двух балок длиной 18 футов:
Кроме того, использование балок этого типа значительно сократилось из-за высокой стоимости рабочей силы. Конструкционные пиломатериалы можно обрезать по длине и устанавливать так же, как пиломатериалы; Фитч требует изготовления в заводских условиях и/или установки болтов на месте. Это, в сочетании со значительно увеличенным собственным весом балки (11,4 фунта (5,2 кг) для конструкционной древесины по сравнению с 25,2 фунта (11,4 кг) для балки), снижает жизнеспособность системы.
Фитч-балки в настоящее время в основном используются при реконструкции исторических памятников, где их можно использовать для усиления состаренных деревянных опор, или в эстетических целях, когда требуются открытые балки с внешним видом дерева и прочностью стали. Проект адаптивного использования в Великобритании, превращающий конюшни в офисы, потребовал разрезать балку, поддерживающую пол, по всей длине, а затем вставить стальную пластину такого же размера. Полученную изогнутую балку затем закрепили смолой и болтами, сохранив внешний вид и одновременно придав прочность. Флитч-балки использовались в качестве колонн в двухэтажной новой постройке. Для поддержки второго этажа и крыши использовались клееные балки. Это позволило появиться деревянным колоннам, обеспечив при этом необходимую прочность. [2]
Метод расчета размера балки, которая будет использоваться в строительстве, прост: используется метод преобразованного сечения. Стальная пластина рассматривается как одинаково жесткий кусок дерева, ширина которого изменяется в зависимости от соотношения их модулей упругости . Это позволяет рассчитать прогиб всей балки, как если бы она была полностью сделана из дерева. [4] [5] [6]
Существует скромная деловая активность, связанная с гибкими балками: Ассоциация исследований и разработок древесины (TRADA) разрабатывает новую гибкую балку, [7] строительную программу, предлагающую расчеты конструкций гибких балок, [8] [9] и по крайней мере одна фирма предлагает готовые балки различной конфигурации. [10]