🗊Презентация Арки. Общая характеристика. Схемы арок, конструкция и расчет

ЛЕКЦИЯ 8 Арки. Общая характеристика. Схемы арок, конструкция и расчет Арки также как и рамные относятся к распорным конструкциям, т. е. для них характерно наличие горизонтальной составляющей опорной реакции (распора). Арки используются в качестве основных несущих конструкций зданий различного назначения. Их применяют в покрытиях промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий пролетом от 12 до 70 м. В зарубежном строительстве с успехом применяют арки пролетом до 100 м и более.

По статической схеме арки разделяют на трехшарнирные и двухшарнирные без ключевого шарнира: По статической схеме арки разделяют на трехшарнирные и двухшарнирные без ключевого шарнира: По схеме опирания их делят на арки с затяжками, воспринимающими распор и на арки без затяжек, распор которых передается на опоры.

По форме оси арки делят на: По форме оси арки делят на: - треугольные из прямых полуарок пятиугольные - сегментные, оси полуарок располагаются на общей окружности - стрельчатые, состоящие из полуарок, оси которых располагаются на двух окружностях, смыкающихся в ключе под углом.

По конструкции арки делятся на: По конструкции арки делятся на: 1) цельные (только треугольной формы); 2) арки из ферм 3) арки из балок на пластинчатых нагелях (Деревягина) 4) кружальные арки, состоящие из двух или более рядов косяков, соединенных между собой нагелями 5) арки с перекрестной дощатой стенкой на гвоздях 6) клееные арки (дощатоклееные и клеефанерные) Из перечисленных видов арок наиболее широкое применение получили клееные арки заводского изготовления. Распоры и несущая способность таких арок могут отвечать требованиям сооружения покрытий самого различного назначения, в том числе уникальных по своим размерам. Арки остальных видов являются арками построечного изготовления и сейчас почти не применяются. Дощатоклееные деревянные арки представляют собой пакет склеенных по пласте гнутых досок.

По форме оси дощатоклееные арки могут иметь любой из перечисленных выше видов, т.е. они могут быть треугольными (без затяжек – при высоте 1/2 l и с затяжками – при высоте 1/6 … 1/8 l в покрытиях до 24 м), пятиугольными с гнутыми участками в местах переломов осей, пологими сегментными двух- или трехшарнирными со стрелой подъема не менее 1/6 l (в редких случаях 1/7…1/8 l) и высокими трехшарнирными стрельчатыми из элементов кругового очертания со стрелой подъема 1/3…2/3 l. По форме оси дощатоклееные арки могут иметь любой из перечисленных выше видов, т.е. они могут быть треугольными (без затяжек – при высоте 1/2 l и с затяжками – при высоте 1/6 … 1/8 l в покрытиях до 24 м), пятиугольными с гнутыми участками в местах переломов осей, пологими сегментными двух- или трехшарнирными со стрелой подъема не менее 1/6 l (в редких случаях 1/7…1/8 l) и высокими трехшарнирными стрельчатыми из элементов кругового очертания со стрелой подъема 1/3…2/3 l. Последние два вида клееных арок (сегментные и стрельчатые) рекомендуются в качестве основных. Поперечное сечение клееных арок рекомендуется принимать прямоугольным и постоянным по всей длине. Высота поперечного сечения назначается от 1/30…1/50 пролета. Толщина слоев для изготовления арок при радиусе кривизны до 15 м принимается не более 4 см.

Расчет арок Расчет арок Расчет арок производится по правилам строительной механики, причем распор пологих двухшарнирных арок при стреле подъема не более 1/4 пролета разрешается определять в предположении наличия шарнира в ключе. Расчет арок после сбора нагрузок выполняется в следующем порядке: 1) геометрический расчет арки; 2) статический расчет; 3) подбор сечений и проверка напряжений; 4) расчет узлов арки. Нагрузки, действующие на арку, могут быть распределенными и сосредоточенными. Постоянную равномерную нагрузку g от массы покрытия и самой арки определяют с учетом шага арок. Она обычно условно считается в запас прочности, равномерно распределенной по длине пролета, для чего ее фактическое значение умножают на отношение длины арки к ее пролету S/l. Геометрический расчет арки заключается в определении всех размеров, углов и их тригонометрических функций полуарки, необходимых для дальнейших расчетов. Исходными данными при этом являются пролет l, высота f, а в стрельчатых арках также радиус полуарки r или ее высота f. Ветровую нагрузку q определяют по нормам нагрузок и воздействий с учетом шага арок и считают приложенной нормально к поверхности покрытия

Геометрический расчет арки заключается в определении всех размеров, углов и их тригонометрических функций полуарки, необходимых для дальнейших расчетов. Исходными данными при этом являются пролет l, высота f, а в стрельчатых арках также радиус полуарки r или ее высота f. Геометрический расчет арки заключается в определении всех размеров, углов и их тригонометрических функций полуарки, необходимых для дальнейших расчетов. Исходными данными при этом являются пролет l, высота f, а в стрельчатых арках также радиус полуарки r или ее высота f. Статический расчет Опорные реакции трехшарнирной арки состоят из вертикальных и горизонтальных составляющих. Вертикальные реакции Ra и Rb определяют как в однопролетной свободно опертой балке из условия равенства нулю моментов в опорных шарнирах. Горизонтальные реакции (распор) Ha и Hb определяют из условия равенства нулю моментов в коньковом шарнире. Определение реакций и усилий удобно производить в сечениях только одной левой полуарки в следующем порядке: сначала усилия от единичной нагрузки справа и слева, затем от левостороннего, правостороннего снега, ветра слева, ветра справа и массы оборудования. Изгибающие моменты следует определять во всех сечениях и иллюстрировать эпюрами. Продольные и поперечные силы можно определять только в сечениях у шарниров, где они достигают максимальных величин и необходимы для расчетов узлов. Необходимо также определять продольную силу в месте действия максимального изгибающего момента при таком же сочетании нагрузок. Усилия от двустороннего снега и собственной массы определяют путем суммирования усилий от односторонних нагрузок. Арки работают и рассчитываются на сжатие с изгибом по прочности и устойчивости в плоскости и из плоскости арки.

При расчете арок выполняются следующие проверки При расчете арок выполняются следующие проверки Проверка прочности по нормальным напряжениям: Расчет на устойчивость плоской формы деформирования (из плоскости арки) Проверка устойчивости в плоскости арки выполняется по формуле где φ=f(λ) – коэффициент продольного изгиба, . Расчетную длину элемента l0 следует принимать по СНиП II-25-80 в зависимости от расчетной схемы и схемы загружения арки.

Узлы арок Основными узловыми соединениями трехшарнирных арок являются опорные и коньковые шарниры. Опорные узлы арок без затяжек выполняют, как правило, в виде лобовых упоров в сочетании с металлическими башмаками сваркой листовой конструкции, служащими для крепления их к опорам. Башмак состоит из опорного листа с отверстиями для анкерных болтов и двух вертикальных фасонок с отверстиями для болтов крепления полуарок. Расчет опорного узла заключается в расчете торца полуарки на смятие от действия максимальной сжимающей силы Nсм. В сегментных и стрельчатых арках она рав на максимальной продольной силе N и действует вдоль волокон. В треугольных арках она равна равнодействующей рав равнодействующей опорных усилий

Опорные узлы большепролетных арок без затяжек выполняют с применением металлических шарниров качающегося типа Опорные узлы большепролетных арок без затяжек выполняют с применением металлических шарниров качающегося типа

Опорный узел сегментной арки с деревянной затяжкой на болтах: Опорный узел сегментной арки с деревянной затяжкой на болтах:

Опорные узлы дощатых арок с затяжками выполняется при помощи гвоздевых или болтовых соединений досок пояса и затяжки. Опорные узлы дощатых арок с затяжками выполняется при помощи гвоздевых или болтовых соединений досок пояса и затяжки. Затяжки брусчатых арок из арматурной стали пропускаются через отверстия в конце полуарки и закрепляются гайкой на шайбе. Расчет таких узлов производят на смятие торцевых обрезов.

Коньковые узлы большепролетных арок выполняются в виде стальных шарниров качающегося типа Коньковые узлы большепролетных арок выполняются в виде стальных шарниров качающегося типа