8. Арки из древесины. Конструкции, расчет, изготовление

СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции»

Арки примен-т в З и С разл. назна­чения. Значительно более выгод-м по материал-сти в срав­нении с балочными и рамн. сист-ми явл. испол-ние арок для ↑ пролетов.

Очертания арок целесообразно назначать близкими к линии давления. Напр-р, при симмет-й равном. распред. нагрузке выгодным очерт-м явл. квадр-я пара­бола. С целью упрощ-я проектир-я и изгот-я арок параболу замен-т дугой окр-сти.

2-х шарнир. арки в кач-ве несущ. констр. применя­ются реже из-за значительных трудностей при их трансп-ке и монтаже.

3-шарнирные арки сравн-но мало чувств-ны к смеще­нию опор как в вертик-м, так и в гориз-ом направ-х, а также к деф-ям, вызываемым податливостью соединений. Рис

Клеёные арки.

Клеефанерные и клеедеревянные арки имеют ↑ область прим-я и особенно эффективны для большепролетных зд. спортивного и зрелищного назнач-й. Массивные клеедощ-е пакеты арок имеют lim огнестойкости, знач-но прев↑ аналогичный показатель для стальных констр-й. Бывают кругового очертания с затяжкой воспринимает гориз усилие – распор) и без затяжки; стрельчатого очертания (распор восприним как затяжкой, так и фундаментом – контрфрсом).

Гнутоклееные 3-х шарнирные арки следует проектировать преимущ-но кругл. очертания с соотнош-ем стрелы подъема к пролету не ↓1/6 и ширины к высоте сечения (1/5...1/7).

Клеедощатые арки выполняются - прямоугольного се­чения, клеефанерные - коробчатого сечения.

В завис. от назн-я зд. опорн. давл. и распор арок восприн-ся фунд-ми, жесткими несущи. констр-ми и частями зданий. При установке арок на колонны, продольные стены, распор восприн-ся стальн. или пластмасс. затяж­ками.

При пролете арки с затяжк. ↑ 30 м одну из опор следует выполнять подвижной.

При воздейст-и нагрузок с целью сохран-я расчетной схемы необх-мо конструк-но обесп-ть шарнирность узлов.

В этом случае при пролетах до 30 м сопряж-я элем-в арок м/д собой и опирание на несущ. констр. осущ-тся лобовым упором с исп-ем пластмас-х, стальных накладок на болтах различных профилей и башмаков

При пролетах арок ↑30 м в опор. и коньк-ых узлах необ­х-мо устраивать стальн. и пластмасс-е башмаки с плиточ-ми или валиковыми шарнирами.

Особенности расчета арок.

Расчет арок произв-ся на все гориз и верт нагр. Рассчитываются при след-х сочетаниях нагру­зок:

- в кругл. арках (f < l/3l) рассматр. 3 сочет, в кот. присут-т: const нагрузка на всем пролете, времен. нагр. от подвесн-го оборуд. и 3 вар-та врем. снег. нагрузки: на всем пролете, на ½ про­лета и одностор. распредел. по Δ –ку на ½ пролета;

- в стрельчатых арках (f > l/3l) рассматривают соче­тания, в кот. присут-т const нагрузка на всем про­лете, времен. нагр. от подвесного оборуд-я, 3 вари­анта снег. нагр. и последнее сочет-е – ветр. нагр. const и остал-ми врем-ми нагрузками, и т.к. ветровой отсос создает разгруж-й эффект, ветро­вые нагрузки в пологих арках не рассматриваются.

При расчете на прочность по деформированной схеме –

при симметр-й нагрузке:

для 2-х шарни-х арок l_o= 0,35S,

для 3-х шарнирных арок l_o=0,58S,

при кососимметричной нагрузке для 2-х видов арок:

при расч. на прочность 3-шарнирных арок на несиммет­рич. нагрузку, а также при расчете на уст-вость 2-шар­нирных и 3-шарнирных арок допускается принимать l_o=0,58S.

Проверку уст-ти плоской формы деформир-я следует также произвести на дейс-е «-» изгиб. мом., т.к. верхняя зона арки оказыв-ся растян-й и закрепл-й связями, а нижн. зона – сж-й и не закрепленной.

С целью упрощения расчта вначале определяют усилия от дейст-я нагрузки q=1, равномернораспред-ой на 1/2 пролета. В этом случ реакции: V_a = 3qL/8; V_b = qL/8;

распор H = (qL²)/(16f).

Усилия в произв-м сеч. X определяются по формулам:

при 0 ≤ X ≤ L/2:

M_x= (V_aX) - (qX²/2)-(HY); Q_x= (V_a-qX) sinφn - Hcosφn; N_x= (V_a-qX) cosφn + Hsinφn;

при L/2 ≤ X ≤ L:

M_x=V_b(L-X) - [HY]; Qx=Vb  sinφn – Hcosφn;

N_x= V_bcosφn 6 Hsinφn; где φn = φ₀+nβ, β = α/n,

α – центр. угол раскрытия.

При реш. узла с пом-ю болт. шарнира про­вер-ся прочность лобовых упоров торцов арки в местах креплений. Число 2-срезных симметрич. работ-х болтов опред-тся с учетом дейст-я силы смятия ┴ волокнам древесины. Монтаж. болт рассчит-ся на срез. Размеры стальных листов крепления опред-ют треб-ния расстановки болтов.

В опорных узлах провер-ся прочность древ-ны при смятии. В узле с затяжкой необх. толщю упорн. диафрагмы опред-ся из предполож-я ее работы на изгиб как защемленной балки при равномерном загружении опорным давлением. Кол-во болтов опред-ся величиной попереч.силы. Длину сварных швов, со­единяющих элементы башмака, крепления затяжки, рассчитывают на действие распора.