Представляют собой конструкции криволинейного (дугообразного) очертания.

 

Особенностью работы арки является возникновение распора, т.е. горизонтального давления на опоры даже при действии только вертикальных нагрузок. Парки могут перекрывать большие пролеты и более экономичны по сравнению с балками.

По статической схеме работы различают бесшарнирные (а), двухшарнирные (б), трехшарнирные (в) арки и арки с затяжкой (г).

Бесшарнирные арки самые легкие, но всякое смещение опор вызывает значительные дополнительные усилия. Трехшарнирные арки являются статически определимыми, менее чувствительными к вертикальным осадкам. Если передача распора на фундаменты нежелательна, то в арках устраивают затяжки, как на уровне пола, так и на некоторой высоте. Арки с затяжками дополненные подвесками используются в качестве стропильных конструкций.

 

Металлические арки могут перекрывать пролеты до 150 метров (наиболее целесообразны при пролетах 60-80 метров). Железобетонные арки перекрывают пролеты до 100 метров (оправдано применение при пролетах более 36 метров).

Деревянные арки выполняются пролетами до 60 метров. Возможно выполнение арок из камня и кирпича обычно небольших пролетов (дверные и оконные проемы).

Понятие о расчете арок

Расчет заключается в определении внутренних усилий и подбора размеров сечения. Наиболее простым является расчет трехшарнирной арки

Первоначально в таких арках определяется величина распора Н, который при равномерно распределенной нагрузке q по всей длине арки равен:

где f – стрела подъема.

После определения распора находят внутренние усилия в любом сечении – «к» арки:

М_к^о и Q_к^о – балочные изгибающие моменты и поперечные силы, определяемы для балки, которая имеет такой же пролет и нагрузки как и рассчитываемая арка;

у_к – ордината рассматриваемой точки (сечения арки);

α – угол наклона между касательной к оси арки в рассматриваемой точке и горизонталью.

Если определить усилия в сечениях арки, проведенных через 1 – 2 метра, то можно построить эпюры М_к , Q_к , N_к, которые дают более точное представление об изменении усилий в арке по её длине.

Кривая давления в арке от постоянной равномерно распределенной нагрузки – парабола, поэтому чаще форму арки принимают параболической. Уравнение квадратной параболы имеет вид:

Однако, для удобства изготовления аркам могут придавать очертания дуги окружности, эллипса.

Общий порядок расчета

· Задаются материалом, очертанием, генеральными размерами и размерами сечения пояса арки

Высота сечения арки h = (1/30 – 1/50) l – в деревянных и ж/б арках

h = (1/30 – 1/80) l – в стальных арках;

· Определяют усилия в сечениях арки при различных загружениях;

· Проверяют прочность принятого сечения пояса арки на действие самого неблагоприятного сочетания нагрузок;

· В случае наличия затяжки определяют её сечение;

· Конструируют узлы арки

 

а) металлические арки; б) деревянные арки; в) ж/б арки

 

 

                                                                                                     

Литература: В.И. Сетков «Строительные конструкции», М.,

                                       ИНФРА-М., 2009, с. 348 - 358