Вопрос №33 Арки. Конструкции, расчет изготовление.

Арки применяют в ЗиС различного назна­чения. Значительно более выгод-ным по материалоемкости в срав­нении с балочными и рамными системами является использование арок для ↑ пролетов. Пролеты 3-шарнирных арок из клееных досок и фанеры достигли 257м.

Очертания арок целесообразно назна-чать близкими к линии давления. Нап-ример, при симметричной равномерно распреде­ленной нагрузке выгодным очертанием является квадратная пара­бола. С целью упрощения проектир-я и изгот-я арок параболу заменяют дугой окружности.

2-шарнирные арки в кач-ве несущих констр-й применя­ются реже из-за значительных трудностей при их транс-п-ке и монтаже.

3-шарнирные арки сравнительно мало чувствительны к смеще­нию опор как в вертикальном, так и в гориз-ом направ-лениях, а также к деф-ям, вызываемым податливостью соединений.

Клеёные арки

Клеефанерные и клеедеревянные арки имеют ↑ область прим-я и особенно эф-фективны для ↑пролетных зданий спор-тивного и зрелищного назначений. Ис-пользование клеевых соединений на ос-нове резорцина позволяет получить жесткие арки оптимального сечения требуемой надежности. Массивные клеедощатые пакеты арок имеют lim огнестойкости, значительно прев↑ анна-логичный показатель для стальных к-й.

Гнутоклееные трехшарнирные арки следует проектировать преимуществен-но круглого очертания с соотнош-ем стрелы подъема к пролету не ↓1/6 и ширины к высоте сечения 1/5...1/7.

Очертания стрельчатых трехшарнир-ных арок д. определять условия обеспе-чения заданного внутреннего габарита здания, при этом стрелу подъема полуарок следует принимать 1/12...1/15 длины хорды полуарки.

Клеедощатые арки вып-тся прямоу-гольного се­ч-я, клеефанерные – коробча-того сеч-я.

В f от назначения здания опорное дав-ление и распор арок воспринимаются фундаментами, жесткими несущими конструк­циями и частями зданий. При установке арок на колонны, продольные стены, распор воспринимается стальны-ми или пластмассовыми затяж­ками. При пролете арки с затяжками ↑ 30м одну из опор следует выполнять подвижной.

При воздействии нагрузок с целью сохранения расчетной схемы необхо-димо конструктивно обеспечить шар-нирность узлов. В этом случае при пролетах до 30 м сопряжения элементов арок м/у собой и опирание на несущие к-ции осущ-ся лобовым упором с исп-ем пластмассовых, стальных накладок на болтах различных профилей и башмаков.

При пролетах арок ↑30 м в опорных и коньковых узлах необ­ходимо устра-ивать стальные и пластмассовые баш-маки с плиточными или валиковыми шарнирами.

Особенности расчета арок. Расчет арок производится при следующих сочетаниях нагру­зок: в пологих арках (f<l/31) рассматриваются 3 сочетания, в кот присутствует const нагрузка на всем пролете, t, c-я нагрузка от подвесного оборудования и 3 варианта t, c-ой снеговой нагрузки: на всем пролете, на ½ про­лета и односторонняя распре-деленная по треугольнику на ½ про-лета; в стрельчатых арках (f>l/31) рассматриваются соче­тания, в кот. присутствует const нагрузка на всем про­лете, t, c-я нагрузка от подвесного оборуд-я, 3 вари­анта снеговой нагрузки и последнее сочетание — ветровая нагруз­ка const и остальными времен-ными нагрузками.

Т.к. ветровой отсос создает разгру-жающий эффект, ветро­вые нагрузки в пологих арках не рассматриваются. При расчете на прочность по деформи-рованной схеме — при симметричной нагрузке для двухшарнирных арок lo=0,35S, для трехшарнирных арок lo=0,58S, при кососимметричной нагруз-ке для двух видов арок: при расчете на прочность 3-шарнирных арок на несим-мет­ричную нагрузку, а также при рас-чете на уст-ть 2-шар­нирных и 3-шарнир-ных арок допускается принимать lo=0,58S.

Проверку уст-ти плоской формы дефор-мирования следует также произвести на действие «-» изгибающего момента, т.к. верхняя зона арки оказывается растяну-той и закрепленной связями, а нижняя зо-на— сжатой и не закрепленной.

С целью упрощения расчта вначале определяют усилия от действия нагруз-ки q=1, равномернораспред-ой на1/2 про-лета. В этом случ реакции: Va=3*q*L/8; Vb=q*L/8; распор H=(q*L²)/(16*f). Уси-лия в произвольном сечении х опреде-ляются по формулам:

при 0≤х≤L/2

Mx=(Va*x)-(q*x²/2)-(H*Y);

Qx=(Va-q*x)*sinφn - H*cosφn;

Nx=(Va-q*x)*cosφn + H*sinφn;

при L/2≤х≤L

Mx=Vb(L-x)-[H*Y];

Qx=Vb*sinφn – H* cosφn;

Nx= Vb*cosnφn 6 H*sinφn;

где φn=φ₀+n*β; β=α/n, α - центральный угол раскрытия.

При решении узла с помощью болто-вого шарнира про­веряется прочность ло-бовых упоров торцов арки в местах кре-плений. Число 2-срезных симметрично работающих болтов опред-тся с учетом действия силы смятия ┴ волокнам древесины. Монтажный болт рассчит-ся на срез. Размеры стальных листов креп-ления опред-ют треб-ния расстановки болтов.

В опорных узлах проверяется проч-ность древесины при смятии. В узле с затяжкой необходимая толщина упорной диафрагмы опред-ся из предполож-я ее работы на изгиб как защемленной балки при равномерном загружении опорным давлением. Кол-во болтов опред-ся ве-личиной поперечной силы. Длину свар-ных швов, со­единяющих элементы баш-мака, крепления затяжки, рассчитывают на действие распора.