Плоские покрытия. Арки – перекрываемые пролеты, назначение основных размеров, типы арок, элементы конструкции арок.
При пролете свыше 30м жб арки становятся экономичнее ферм (принимаются 36 - 60 м).
Арки бывают:
- безшарнирными;
- 2х и 3х шарнирными.
Могут быть:
- пологими (угол наклона касательной до 18);
-крутые.
Наиболее
распространённые арки – двухшарнирные,
пологие, со стелой подъема
Распор арки обычно воспринимается
затяжкой (чтобы колонны не развалились
в стороны). Затяжка может быть жб или ме
(ее выполняют в основном предварительно
натяженной). Подвески с шагом 6 м – ме и
жб, уменьшают провисание затяжки.
Высоту
сечения арок:
.
Ширину сечения
.
В конструктивном отношении выгодное очертание оси арки, близкое к кривой давления (эпюре моментов?).
Арочный
момент
– балочный момент, Н – распор арки.
Очертания
кривой давления находят пологая, что
.
Тогда:
При равномерно распределенной нагрузке и не смещаемых опорах уравнение оси арки будет квадратной параболой:
– относительная
координата какой-либо точки.
Полного совпадения оси арки с кривой давления добиться не удается, так как неизбежно возникают изгибающие моменты при различных схемах загружении временной нагрузкой, а также под влиянием усадки и ползучести бетона. Поэтому для типизации конструкции и упрощения производства работ очертание оси пологих двухшарнирных арок обычно принимают по окружности.
Сечение арок может быть прямоугольным и двутавровым (в двутавровом сечении ребра жесткости поддерживают тонкую стенку на устойчивость из плоскости).
Большепролетные высокие арки имеют более сложное очертание оси, их обычно выполняют трехшарнирными. Распор арки передают на фундаменты и грунты основания. При слабых грунтах для восприятия распора арки устраивают затяжку, расположенную ниже уровня пола.
Чтобы
учесть влияние продольного изгиба в
плоскости кривизны, расчетную длину
принимают: для трехшарнирной арки
для
двухшарнирной
для
бесшарнировой -
S
– длина дуги.
Нагрузки, определение усилий в элементах двухшарнирной арки. Армирование. Применяемые материалы.
Арки рассчитывают на вес покрытия и арки, сплошную и одностороннюю нагрузку от снега и сосредоточенную нагрузку от подвесного транспорта. Большепролетные арки рассчитываются также на усадку и ползучесть бетона, а высоки арки на ветровую нагрузку.
Расчет арок выполняется как для сжатых элементов.
Затяжку выполняют предварительно напряженной (при L=9…12 м, может быть и не предварительно напряженной).
В расчетной схеме очертания пологаой двухшарнирной арки принимают по квадратной пораболе.
Высоту сечения арок: . Ширину сечения .
Распор арки:
Площадь сечения арматуры затяжки принимают по распору.
Двухшарнирные
арки рассчитывают как статически
неопределимые системы с учетом влияния
перемещений от изгибающих моментов и
нормальных сил. Для предварительно
напряженной затяжки в расчете перемещениц
учитывают приведенную площадь бетона
Предварительное напряжение затяжки
уменьшает подвижность опор арки и
приближает ее работу к работе арки с
неподвижными пятами. При этом распор Н
увеличиваетмя, а изгибающий момент арки
уменьшается.
Усилия M, N,Q определяются в нескольких сечениях по длине арки.
Изгибающие моменты:
– балочный
момент, Н – распор арки.
Поперечные силы:
Продельные силы:
где
- угол между касательной к оси арки в
рассматриваемом сечении и горизонтальной
прямой;
– балочная поперечная сила.
Сечения арматуры арки подбирают по формулам, как для сжатых элементов (почти всегда МЭ).
Затяжку
считают как центрально-растянутый
элемент (по условию прочности
где
– площадь сечения всей продольной
арматуры, N=H
– распор).
Опорный узел проектируется и расчитывается как и опорный узел стропильных ферм (см.вопрос 12).
Чтобы
учесть влияние продольного изгиба
расчетную длину принимают:
для
двухшарнирной арки в плоскости
при
расчете из плоскости
Материалы: бетон тяжелый (у легкого при вибрировании всплывает заполнитель), В15, В25, В30; арматура напрягаемая А600 и выше, К 1200, К 1500, и обычная арматура А300, А400.