4.9.2 Схема арок

По статической схеме арки бывают бесшарнирные, одношарнирные, двухшарнирные, трехшарнирные и четырехшарнирные. Первые две схемы применяются обычно для железобетонных конструкций, тогда как двухи трехшарнирные системы являются основными для металлических арок. По затрате металла обе эти системы примерно равноценны. Двухшарнирная арка несколько жестче трехшарнирной арки, но в ней возникают дополнительные усилия при колебании температуры и при смещении опор под влиянием распора (вертикальные осадки опор не вызывают дополнительных усилий). В трехшарнирной арке, как системе статически определимой, от колебаний температуры и смещения опор дополнительных усилий не возникает. Монтаж трехшарнирных арок благодаря ключевому шарниру несколько проще монтажа двухшарнирных арок. Для увеличения жесткости иногда после монтажа постановкой дополнительного стержня закрывают ключевой шарнир трехшарнирной арки. При преобладании симметричных нагрузок по затрате металла более выгодны четырехшарнирные арки. Эта система геометрически изменяема, но при симметричной схеме и нагрузке находится в равновесии. Идея конструкции заключается в приближении кривой давления от нагрузки к оси арки. Кривая давления проходит через шарниры и, следовательно, располагается ближе к оси арки, вследствие чего уменьшаются изгибающие моменты. Конструкция шарниров такова, что при несимметричной нагрузке, например при действии ветра или при односторонней снеговой нагрузке, один из шарниров закрывается, и арка превращается в несимметричную трехшарнирную арку. При более сложных несимметричных нагрузках для определения того, какой шарнир должен закрываться, нужно построить кривую давления в предположении закрытия одного какого-либо шарнира. Если эта кривая пройдет ниже шарнира (при расположении шарниров у верхнего пояса арки), то этот шарнир действительно закроется при данной нагрузке. В двух- и трехшарнирных арках больших пролетов целесообразно несколько приподнять пятовые шарниры, что также ведет к приближению кривой давления к оси арки. Теоретические исследования показывают, что для арок плавного очертания наивыгоднейшая высота поднятия пятовых шарниров равна около 1/3 полной высоты, а при рамных очертаниях — около 1/4 Для уменьшения размеров опор применяют арки с затяжками. Затяжки, соединяющие пятовые шарниры, более эффективны, чем приподнятые затяжки, так как в последнем случае распор в пятах арок погашается не полностью. При устройстве затяжки одна из опор арки делается подвижной, и таким образом система превращается в балочную.

4.9.3 Примерные соотношения их геометрических размеров для шарнирных и без шарнирных арок.

4.9.4 Методы погашения распора, их применения.

Для погашения распора применяют мощные опорные конструкции в виде изогнутых колонн и пилонов ( 214, а, б), рам и конструкций трибун ( 214, в, г), оттяжек ( 214, д, е), а также замкнутых опорных контуров ( 215, м, н, ф, х), которые воспринимают большие усилия и требуют значительного расхода материала. Все эти устройства усложняют и удорожают висячие конструкции и в значительной мере снижают эффект от их применения.

К недостаткам висячих покрытий относят также их повышенную деформативность, являющуюся следствием пониженного модуля упругости высокопрочной стали £«(1,5—1,8)104 кН/см2 по сравнению с прокатной сталью, и кинематическую изменяемость системы от действия неравномерных нагрузок ( 213, б—е). Для уменьшения    кинематических    перемещений в висячих системах проектируют стабилизрующие устройства: при-груз весом более 1 кН/м2 ( 215, а, б); предварительное напряжение несущего троса (вогнутого) стабилизирующим      (выпуклым)    с     помощью       распорок элементов ( 215, в, и, п—с). При проектировании висячих покрытий обращают внимание на отвод воДы с покрытия и герметизацию кровли.

В зависимости от конструктивных форм, вида основного несущего элемента, способа стабилизации покрытия и других признаков висячие покрытия можно разделить на шесть групп ( 215). В свою очередь каждую группу в зависимости от взаимного расположения элементов в системе можно подразделить на подгруппы, имеющие свои особенности при проектировании.