3.18 Арочные и рамные пролетные строения. Основные особенности.

Главной несущей частью этих пролетных строений являются сплошностенчатые арки или арочные фермы. Характерная особенность арок состоит в том, что при действии вертикальной нагрузки на их опорах возникают вертикальные и горизонтальные (распор) реакции, благодаря которым изгибающие моменты в арках меньше, чем в аналогичных балках По статическим свойствам арки разделяются на бесшарнирные (рис. 3.46,а), двухшарнирные (рис. 3.46, б) и трехшарнирные (рис. 3.46, в) с ездой поверху, понизу,посередине или в двух уровнях. Бесшарнирные арки имеют наименьшую массу стали, но при изменении температуры и перемещениях опорных заделок в их сечениях возникают дополнительные напряжения, поэтому бесшарнирные арки требуют прочных и надежных оснований и фундаментов. Двухшарнирные арки менее чувствительны к перемещениям их опорных шарниров, поэтому они получили наиболее широкое применение. Трехшарнирные арки статически определимы и могут применяться при слабых грунтах. Кроме указанных, применяют многопролетные арочнонеразрезные (рис. 3.46, г) и арочноконсольные пролетные строения.

Рис 3.46 Статические системы арок.

Основные преимущества арочных пролетных строений по сравнению с балочно-

разрезными следующие:

- меньший расход стали при больших пролетах;

- большая вертикальная жесткость;

- лучшие архитектурные качества.

Недостатки их: 1) сложность унификации и типизаций криволинейных арочных конструкций; 2) увеличение объема кладки опор; 3) необходимость устройства более сложных и дорогих фундаментов, воспринимающих, кроме вертикального давления, горизонтальный распор .

Главной несущей частью рамных пролетных строений являются жестко соединенные в одну систему балки (ригели) со стойками (рис. 14.8). Рамы опирают на фундаменты обычно с помощью шарнирных опорных частей. Непосредственное опирание рам на фундаменты существенно сокращает объем кладки опор, что снижает трудоемкость и продолжительность строительства.

Рамные пролетные строения имеют разнообразную конструкцию. Они бывают однопролетными (рис. 3.49, а) и многопролетными (рис. 3.49, б), консольными и неразрезными с наклонными стойками или рамно-подкосной системы.

Рамы небольших пролетов и высоты имеют ригели и стойки двутаврового сечения, а больших пролетов — коробчатые сечения или фермы.

Рис. 3.49. Схемы рам.

3.19 Конструкция сплошностенчатых арок.

П родольные оси арок со сплошными стенками имеют параболическое, круговое и другое очертание. При параболическом очертании нормальное давление в сечениях арки имеет меньший эксцентриситет, вследствие чего снижаются изгибающие моменты, уменьшается площадь сечения арки, сокращается расход стали. Арки кругового очертания имеют более простую конструкцию, меньшую трудоемкость и стоимость изготовления и монтажа, но требуют больше стали. Размер стрелы подъема арок существенно влияет на распор: чем меньше стрела подъема, тем больше распор арок и, следовательно, больше объем кладки опор. Пологостью арки называют отношение стрелы подъема к пролету арки. Оптимальная пологость арок составляет примерно 1 : 5—1 : 6, не рекомендуется применять арки пологостью менее 1 : 8—1 : 1 0

А рки имеют двутавровые, П-образные, коробчатые и кольцевые сечения (рис. 3.47, б),состоящие по возможности из одиночных толстых листов и в крайнем случае — из сварнях пакетов. Двутавровые сечения применяют для арок небольших пролетов. Для очень больших пролетов применяют коробчатые сечения с продольными диафрагмами. Для сохранения неизменяемости коробчатых сечений ставят поперечные диафрагмы с отверстиями (лазами) для осмотра и ремонта арок.

В ысоту сплошных арок назначают равной примерно 1/40 пролета. Высоту сечений

принимают постоянной или переменной в соответствии с эпюрой моментов.

Расстояние между осями крайних арок по условию поперечной жесткости должно быть не менее 1/20 пролета.

Наиболее распространенные двухшарнирные арочные фермы

и меют с е р п о в и д н о е очертание поясов с наибольшей высотой посередине пролета,постепенно уменьшающейся к опорным шарнирам (рис. 3.48, а). Такое очертание поясов соответствует эпюре моментов и обеспечивает наименьшую массу стадии, но вследствие разных длин э лементов п оясов и р ешетки э ти ф ермы и меют б ольшую т рудоемкость и с тоимость изготовления.

Арочные фермы с п а р а л л е л ь н ы м и поясами (рис. 3.48, б) имеют большее количество однотипных элементов, что снижает трудоемкость и стоимость их изготовления. Фермы с параллельными поясами в средней части и уменьшающейся высотой на концах (рис.14.7, в)

П о р т а л ь н ы е арочные фермы (рис. 3.48, г), высота которых увеличивается от середины пролета к опорам, не соответствуют эпюре моментов, имеют большую массу стали и трудоемкость изготовления, но удобны для навесной сборки от опор к середине. Элементы арочных ферм имеют коробчатые и Н-образные сечения, как у балочных ферм.Узлы арочных ферм также подобны балочным.

Главной несущей частью рамных пролетных строений являются жестко соединенные в одну систему балки (ригели) со стойками (рис. 14.8). Рамы опирают на фундаменты обычно с помощью шарнирных опорных частей. Рамные пролетные строения бывают однопролетными (рис. 3.49, а) и многопролетными, консольными и неразрезными (рис. 3.49, б), с наклонными стойками или рамно-подкосной системы. Рамы небольших пролетов и высоты имеют ригели и стойки двутаврового сечения, а

больших пролетов —коробчатые сечения (рис. 3.49, в) или фермы (рис. 3.49, г).