Конструктивные схемы арок и ее опорных узлов

 

Арки в качестве основных несущих элементов покрытия применяются в павильонах, крытых рынках, спортивных залах, ангарах, производственных складах большой площади и т.д.

Система арок достаточно разнообразна. Самыми распространенными из них являются двухшарнирные арки (рис. 4.1.А). К их достоинствам относятся простой монтаж и изготовление, а также экономичность сечения конструкции.

Трехшарнирные арки (рис. 4.1.Б) не имеют особых преимуществ по сравнению с двухшарнирными, но они позволяют перекрывать значительно большие пролеты до 80-100 м.

Бесшарнирные арки (рис. 4.1.В) имеют благоприятное распределение изгибающих моментов по пролету и поэтому оказываются самыми легкими. Однако они требуют устройства более мощных опор и распорные усилия в них существенно больше. Это снижает экономику применения арок данного типа.

Опорами арок служат специальные фундаменты, «мощность» которых зависит как от величины опорных давлений, так и от несущей способности грунта. При слабых грунтах может оказаться целесообразным, чтобы распор арки воспринимался затяжкой, расположенной ниже уровня пола. При наличии затяжки опоры воспринимают только вертикальные нагрузки и поэтому имеют наименьший объем и более простую форму в плане. Это существенно упрощает технологию их устройства. Конструктивные схемы «типовых опор» арок приведены на рис.4.2 и 4.3.

Схема фундамента для арок с «затяжкой» приведена на рис. 4.3.

При назначении варианта схемы фундамента используется традиционная методика расчета данной конструкции. Существенном моментом при окончательном выборе той или иной конструктивной схемы является «экономика» устройства самого фундамента. Она определяется составом технологических операций и, очевидно, что состав и набор работ для каждого варианта, будет не «типовым» и он приводится ниже.

 

Рисунок 4.1 Конструктивная система арок: А - двухшарнирные; Б – трехшарнирные; В – бесшарнирные; 1 – фундамент; 2 – шарнир; 3 – арка; 4 – затяжка.

 

Рисунок 4.2 Схема опоры арки: 1 – арка; 2 – шарнир; 3 – фундамент, ; - соответственно «распор» арки и его горизонтальные и вертикальные составляющие; a, b, c –соответственно ширина, длина и высота ступеней фундамента.

 

Вариант № 1 (рис. 4.2)

Технологическая схема работ, присущих данному варианту, содержит следующие процессы:

1. разработка траншеи (котлована) до отметки «заложения» фундамента механизированным способом;

2. зачистка «недобора» грунта механизированным и ручным методами;

3. устройства щебеночной подготовки (по размеру нижней ступени);

4. монтаж армокаркаса нижней ступени фундамента с выпусками арматурных стержней из нижней части фундамента;

5. монтаж опалубки нижней ступени из инвентарных щитов;

6. бетонирование нижней ступени с выдержкой бетона до 15-20 %

7. распалубка фундамента

8. монтаж армокаркаса конусной части фундамента с шарниром под опору арки;

9. монтаж опалубки конусной части фундамента из отдельных элементов, формирующихся не из инвентарных щитов;

10. бетонирование конусной части фундамента жесткой бетонной смесью (ОК 4 см), позволяющей формовать наклонную поверхность ступени через «окна» в щитах опалубки;

11. выдержка бетона до 15 - 20 % ;

12. распалубка фундамента;

13. устройство шарнирной опоры арки.

 

Рисунок 4.3 Схема фундамента арочного покрытия, работающего с «затяжкой»: 1 – арка; 2- шарнир; 3 – затяжка; 4 – фундамент.

 

 

Вариант № 2 (рис. 4.3)

Технологическая схема работ, присущих данному варианту, содержит следующие процессы:

1. разработка траншей (котлована) под фундамент;

2. зачистка «недобора» грунта и устройство подготовки фундамента;

3. армирование фундамента в полном объеме арматурного каркаса конструкции;

4. монтаж опалубки из инвентарных щитов типа «Монолит - 78»;

5. бетонирование фундамента по схеме: автотранспорт - бункер – кран – опалубка;

6. выдержка бетона до набора прочности 15-20 % ;

7. распалубка фундамента;

8. монтаж шарнира арки;

9. монтаж узла «затяжки» арки (установка хомута затяжки).

Каждый из вариантов, как следует из приведенного выше «набора» работ, характеризуется своими «положительными» и «негативными» характеристиками. Поэтому выбор варианта фундамента должен сопровождаться технико-экономическими расчетами, включающими определение таких показателей, как:

- удельные трудозатраты на устройство фундаментов;

- удельная стоимость работ.

Меньше значения этих «удельных затрат» объективно определяют более рациональный тип фундамента.