Розділ 6 дерев'яні арки

6.1. Конструкції арок

Дерев'яні арки є розповсюдженими основними несучими конструкціями дерев’яних покриттів будинків різного призначення. Вони застосовуються в покриттях виробничих промислових, сільскогосподарських і громадських будівель, що мають прольоти 12...80 м. В практиці закордонного будівництва застосовуються дерев'яні арки з прольотами до 100 м і більше. Їх виготовляють шляхом склеювання синтетичними клеями гнутих і прямих клеєдерев’яних елементів значних довжин і перерізів необхідної несучої здатності. Конструкції клеєдерев’яних арок є простими, складаються з мінімального числа елементів. Істотне значення має також архітектурна виразність дерев'яних аркових покриттів. До переваг дерев'яних арок із клеєдерев’яних елементів варто також віднести їхню підвищену межу вогнестійкості і досить тривалий опір загниванню і руйнуванню в хімічно агресивних середовищах.

Сегментні клеєдерев’янні арки з клеєних елементів заводського виготовлення без затяжок (рис. 6.1,а, поз. 1) мають значну висоту, яка досягає половини довжини їхнього прольоту, спираються, як правило, безпосередньо на фундаменти і застосовуються в покриттях громадських однопролітних будівель без стін. Невисокі сегментні клеєдерев’яні арки без затяжок, що мають висоту, рівну біля 1/6 довжини прольоту, використовують переважно в покриттях середнього найбільшого прольоту трьохпролітних громадських будівель. Вони спираються на елементи несущого каркаса бічних прольотів, що сприймають їхній вертикальний і горизонтальний опорні тиски.

Сегментні клеєдерев’яні арки з затяжками (рис. 6.1,а поз. 2) мають невеликі прольоти і висоту порядку 1/6 довжини прольоту. У більшості випадків вони мають трьохшарнірні схеми. При малих прольотах ці арки виготовляють двохшарнірними, що зменшує трудомісткість їхнього монтажу. Верхні пояси цих арок, як правило, мають ширину перерізів, яка не перевищує 17 см, і виготовляються без поперечних стиків дощок по кромках.

Затяжки цих арок у більшості випадків виготовляються зі сталевих кутників або арматурних стержнів, які від провисання підтримуються сталевими прутковими підвісками. Нижні пояси арок можуть бути також клеєдерев’яними. Це значно підвищує жорсткість їх при транспортуванні й установці в повнозбірному вигляді.

Сегментні клеєдерев’яні арки з затяжками застосовуються як основні несучі конструкції звичайних дерев'яних покриттів будинків зі стінами, на каркас яких вони передають тільки вертикальні опорні тиски тому, що ці арки не мають розпору. До арок може кріпитися легка підвісна стеля. При цьому ховаються затяжки і поліпшується архітектурна виразність приміщень, що покриваються.

Рис. 6.1. Клеєдерев’яні арки:

а-сегментні; б — трикутні; в — стрілчасті; 1— без затяжок; 2— із затяжками

Стрільчасті клеєдерев’яні арки (рис.6.1,в) завжди мають трьохшарнірні схеми, як правило, без затяжок . Вони складаються з двох напіварок кругового обрису осей і мають прольоти 18...80 м. Висота стрілчастих арок близька до половини довжини їхніх прольотів. При менших прольотах ці арки мають перетин шириною не більше 17 см без поперечних стиків дощок, а при великих прольотах їх перерізи мають велику ширину і складаються з дощок, які стикуються по ширині.

Трикутні клеєдерев’яні арки можуть бути тільки трьохшарнірними з затяжками або без них. Довжина прольоту цих арок звичайно не перевищує 30 м. Вони простіші у виготовленні, ніж сегментні тому, що складаються з прямих напіварок. Такі арки можуть бути основою плоских настилів двосхилої азбестоцементної покрівлі, найбільш раціональної для дерев'яних покриттів. Основним недоліком трикутних арок є виникнення в їхніх перерізах значних згинальних моментів від основних розподілених навантажень, ніж у перерізах сегментних арок. Це обмежує довжини їхніх прольотів.

Трикутні клеєдерев’ні арки без затяжок (рис. 6.1,б, поз. 1) мають у більшості випадків висоту, близьку до половини довжини їхнього прольоту. Особливо раціональне застосування цих арок у покриттях складських будинків трикутного профілю без стін, де арки спираються безпосередньо на фундаменти.

Трикутні клеєдерев’ні арки з затяжками (рис. 6.1, б, поз. 2) мають висоту порядку 1/6 довжини прольоту. Перерізи їхнього верхнього пояса звичайно мають ширину, що не перевищує 17 см. Затяжки цих арок у більшості випадків виготовляються з кутиків чи арматурної сталі і підтримуються від провисання прутковими стальнимими підвісками. Нижні пояси малопролітних клеєдерев’них арок доцільно виконувати теж клеєдерев’ними.

Трикутні суцільнодерев’ні арки мають трьохшарнірну схему і затяжки. Їхні прольоти не перевищують 12 м, а висота рівна 1/4 ... 1/6 довжини прольоту. Верхні пояси цих арок виготовяються з суцільних брусів чи колод, а затяжки зі металевої арматури або брусів, з’єднаних між собою по довжині при допомозі дерев’яних накладок і болтів.

Дощаті суцільнодерев’яні арки мають трьохшарнірну схему, трикутну форму осі і дощаті нижні пояси. Вони використовується при прольотах до 12 м і висоті порядку 1/6 прольоту. Нижній пояс цих арок складається, як правило, із двох дощок, з одним подовжнім стиком у середині прольоту. Верхній пояс — із двох товстих дощок із прокладками і зазором, рівним їх товщині. Ці арки застосовуються в двосхилих покриттях тимчасових будинків.

Вузлові зєднання дерев'яних арок є опорні та конькові.

Опорні вузли клеєдерев’яних арок без затяжок (рис. 6.2) виконуються в більшості випадків за допомогою сталевих зварних башмаків. Опорний башмак арок малих і середніх прольотів включає опорний лист з отворами для анкерних болтів і дві вертикальні фасонки з отворами для болтів кріплення опорного кінця напіварки, що спираються лобовими упорами в опорний лист. Зазор між фасонками рівний ширині перерізу напіварки.

Опорні вузли клеєдеревяних арок із затяжками (рис. 6.3) виконуються також, як правило, із застосуванням сталевих башмаків, конструкція яких враховує те, що ці арки спираються на горизонтальні поверхні опор і мають сталеві затяжки.

Рис. 6.2. Опорні вузли клеєдерев’яних арок без затяжок

а — сегментної; б — трикутної; в —велилопролітної; 1— арка; 2 — сталевий башмак; 3 — болт; 4 — зварювання; 5 — анкер; 6 — шарнір

Опорні вузли клеєдеревяних арок невеликих прольотів з клеєдеревяними нижніми поясами можуть виконуватися також без сталевих башмаків. Пояса арок в опорному вузлі можуть бути з'єднані за допомогою вклеєних стержнів зі сталевої арматури. Ці стержні вклеюються в нижній пояс арки уздовж волокон деревини.

Рис. 6.3. Опорні вузли арок із затяжками:

а- вертикальною діафрагмою; б- похилою діафрагмою; 1- башмаки- 2 арки; 3— затяжки;4— анкери; 5 — діафрагма; 6-болт; 7 — зварні шви; 8- опорний лист

Конькові вузли клеєдерев’яних трьохшарнірних арок (рис. 6.4) виконуються з застосуванням сталевих кріплень чи дерев’яних накладок і болтів. Сталеве кріплення конькового вузла (рис. 6.4, а) складається з упорного листа і двох фасонок.

Рис. 6.4. Конькові вузли клеєдеревяних арок:

а - зі сталевими кріпленнями; б - з дерев'яними накладками; в - із шарніром; 1- напіварка; 2 -сталеве кріплення; 3-болт; 4-дерев'яна накладка; 5- шарнір

Клеєдерев’яні накладки в конькових вузлах арок (рис.6.4,б) мають товщину, порядку 10 см і кріпляться до кінця кожної напіварки подвійними болтами, найближчими до центра вузла, і одиночними болтами в кінцях накладок. Конькові вузли арок, що працюють у хімічно агресивному середовищі, можуть виконуватися за допомогою вклеєних сталевих стержнів. Конькові вузли багатопролітних трьохшарнірних клеєдерев’яних арок виконуються у вигляді стальних башмаків з плитковими або валиковими шарнірами. Опорні вузли арок з брусів при таких же нижніх поясах можуть виконуватися за допомогою лобових врубок .