1. Арки трикутного обрису, їх конструкція та розрахунок

Трикутна арка.

Трикутна арка з затяжкою.

Трикутна арка з затяжкою по верху.

Розрахунок

Розрахунок арок проводиться за правилами будівельної механіки.

Розрахунок арок після збору навантажень виконується в наступному порядку:

1) геометричний розрахунок арки;

2) статичний розрахунок;

3) підбір перетинів і перевірка напружень;

4) розрахунок вузлів арки.

Постійне рівномірне навантаження g від маси покриття і самої арки визначають з урахуванням кроку арок. Воно зазвичай умовно розраховується в запас міцності, рівномірно розподіленим по довжині прольоту, тому її фактичне значення множать на відношення довжини арки до її прольоту S / l.

Масою арки можна задатися попередньо з використанням коефіцієнтів власної маси k_вв = 2 ... 4, і визначити навантаження g_а в залежності від маси покриття g_\n, снігу p та інших навантажень з виразу:

Снігове навантаження р визначають за нормами навантажень і впливів, умовно рівномірно розподіленим по довжині прольоту покриття.

Вітрове навантаження q визначають за нормами навантажень і впливів з урахуванням кроку арок і вважають прикладеним нормально до поверхні покриття. При цьому для спрощення розрахунку криволінійні епюри цього навантаження можна заміняти прямолінійними нормальними до хорд піварок.

Зосереджені, тимчасові навантаження Р містять у собі масу підвісного обладнання та тимчасових навантажень на ньому.

Геометричний розрахунок арки полягає у визначенні всіх розмірів, кутів і їх тригонометричних функцій піварки, необхідних для подальших розрахунків. Вихідними даними при цьому є проліт l, висота f.

За цими даними в трикутних арках визначають довжину S / 2 і кут нахилу піварки α.

Статичний розрахунок.

Опорні реакції трьохшарнірної арки складаються з вертикальних і горизонтальних складових. Вертикальні реакції Ra і Rb визначають як у однопролітній вільно опертій балці з умови рівності нулю моментів в опорних шарнірах. Горизонтальні реакції (розпір) H_а і H_b визначають з умови рівності нулю моментів у гребеневому шарнірі.

Згинальні моменти потрібно визначати у всіх перетинах та ілюструвати епюрами.

Поздовжні і поперечні сили можна визначати тільки в перетинах біля шарнірів, де вони досягають максимальних величин і необхідні для розрахунків вузлів. Необхідно також визначати поздовжню силу в місці дії максимального згинального моменту при такому ж поєднанні навантажень.

Зусилля від двостороннього снігу і власної маси визначають шляхом підсумовування зусиль від односторонніх навантажень.

Отримані результати зводять в таблицю зусиль, за якою потім визначають максимальні розрахункові зусилля при основних найбільш невигідних поєднаннях навантажень.

До числа таких поєднань повинні входити:

1) власна маса і сніг;

2) власна маса, сніг і маса устаткування;

3) всі діючі навантаження, включаючи вітрове з коефіцієнтом 0.9, що приймається для зусиль від тимчасових навантажень.

Максимальні згинальні моменти виникають, як правило, в перетинах біля чверті прольоту арки при дії односторонніх тимчасових навантажень. В трикутних арках моменти від вертикальних навантажень зменшуються за рахунок відємних моментів М від ексцентриситета е поздовжніх сил N

Найбільші поздовжні сили виникають в перетинах поблизу опор, а найбільші поперечні сили - в перетинах поблизу шарнірів.

Зусилля в підвісках затяжок виникають від підвішених до них вантажів і від власної маси затяжок.

Підбір перерізів і перевірка напружень виконуються за максимальними значеннями розрахункових зусиль. При цьому вітрові навантаження враховуються тільки в тих випадках, коли вітер більш ніж на 20% збільшує розрахункові зусилля.

Арки працюють і розраховуються на стиск із згином по міцності і стійкості у площині та із площини арки.

Підбір перерізів здійснюється методом спроб за величиною згинального момента при умовно заниженому, наприклад, до 0.8 Ru розрахунковому опорі деревини згину.

При розрахунку арок виконуються наступні перевірки:

1. Перевірка міцності по нормальним напруженням:

2. Розрахунок на стійкість плоскої форми деформування (з площини арки):

3. Перевірка стійкості у площині арки виконується за формулою:

де φ = f (λ) - коефіцієнт поздовжнього вигину, .

Розрахункову довжину елемента l₀ належиться приймати за СНиП II-25-80 в залежності від розрахункової схеми та схеми завантажена арки.

При розрахунку арки на міцність і стійкість плоскої форми деформування N і M_g належить приймати в перерізі з максимальним моментом (M_max), а розрахунок на стійкість у площині кривизни і визначення коефіцієнту ξ до моменту M_g потрібно визначати, підставляючи значення стискаючої сили N₀ у гребеневому перерізі арки , тому що в цьому перерізі сила має найбільше значення.

Затяжки і підвіски арок працюють і розраховуються на розтяг.