-Расчетная длина.

5.Если не имеет случай сплошного раскрепления сжатой (верхней) кромки арки, его следует рассчитывать на устойчивость плоской формы деформирования по формуле (5.13).

6.Рассчитывают опорные узлы арки, конструируемые, как правило, с применением металлического сварного башмака, показанного на рис. 5.5. Площадка упора верхнего пояса в башмак решается перпендикулярной к направлению результирующей от первого сочетания нагрузок. Угол между направлением волокон древесины и нормалью к упорной площадке при этом соответствует величине α₁. Сила сжатия в опорном сечении верхнего пояса N_см=R_рез.

Вычислив по формуле (2) главы сНиП II-28-80 Rcмα1 и площадь смятия древесины из выражения проверяют древесину на смятие:

Требуемая длина сварного шва, необходимая для прикрепления затяжки к башмаку, определяется по формулам п. 11.2 норм проектирования стальных конструкций [12]:

Рис. 5.5 Опорный башмак с наклонной упорной плитой (а) и треугольник сил в опорном узле (б)

из расчета на срез (условный) по металлу шва

(5.6)

из расчета по металлу границы сплавления

(5.7)

где К_f = 5мм – катет шва, принимается с учетом толщины свариваемых элементов по табл. 38 [12].

l_w – расчетная длина шва, принимается на 10 мм меньше его действительной длины;

R_wf=180 МПа – для сварки электродами Э 42, Э 42А (по табл. 56 [12]);

γ_wf = γ_wz=1 (по п. 11.2 [12]);

γ_с = 0,95 (по п. 5.6, табл. 6[12]);

β_z =1,0 (по табл. 34[12]);

R_wz=0,45 R_un (на основании табл. 3 и 51 [12]).

Если затяжка выполняется из уголков стандартного сортамента, то усилие между швами, располагаемыми у обушка и пера, распределяется следующим образом:

у обушка (кН);

у пера (кН);

7.Рассчитывают ключевой шарнир, конструируемый при пролетах до 24 м простым любовным упором элемента раки друг в друга. Расчет узла, решенного как показано на рис. 5.2 (узел 2), сводится к подбору необходимого количества болтов в каждом из рядов половины накладки из условия восприятия поперечных сил в узле:

(5.8)

Здесь поперечная сила от снеговой нагрузки, расположенной на половине пролета;

Т_расч – минимальная расчетная несущая способность одного среза болта, определяемая по п. 5.13 [11].

2. Арки криволинейного очертания.

Перед распорными конструкциями, состоящими из прямолинейных элементов, арки криволинейного очертания имеют существенное преимущество. Это выражается прежде всего в том, что их очертание приближается к кривой давления от равномерно – распределенных нагрузок, а значит величина изгибающих моментов в них значительно меньше при прочих равных условиях. В арках, очерченных по квадратной параболе, изгибающие моменты от нагрузки, распределенной по всему пролету, вообще отсутствует и арка оказывается только сжатой. Кроме того, разгружающий момент в сечениях арок любой криволинейной формы возникает за счет их положительной кривизны и создание конструктивных эксцентриситетов в узлах не требуется.

В строительной практике применяются арки кругового, параболического или любого другого целесообразного очертания. Для складских и других помещений, требующих большой высоты помещения, применяются арки стрельчатого очертания. Схемы основных видов арок криволинейного очертания приведены на рис. 5.6. в зависимости от наличия затяжки арки могут опираться на колонны или несущие стены зданий, контрфорсы или непосредственно на фундаменты. Арки с затяжками проектируют, как правило, пологими, со стрелой подъема не более 1/6÷1/4 пролета. Арки, опирающиеся на контрфорсы, выполняют высотой 1/4 ÷1/2 пролета. Это диктуется соображениями архитектурно- эстетического и технологического плана.

Рис. 5.6 Схемы арок криволинейного очертания:

а и б – круговые с затяжками; в и г – то же без затяжек;д – стрельчатые

При наличии слабых грунтов в основании, не обеспечивающих восприятие распора, высокие арки, опирающиеся на фундаменты, также могут иметь затяжку, располагаемую в толще пола или на уровне обреза фундаментов.

Изготовление арок криволинейного очертания в сравнении со склеиванием прямолинейных элементов связано с некоторым увеличением (примерно на 20%) трудоемкости работ, а их транспортировка требует применения специальных транспортных средств. Однако возможность перекрытия больших пролетов и широкий диапазон применения компенсируют эти недостатки.

Для изготовления арок должны приниматься доски толщиной, как правило, не превышающей 1/250 радиуса кривизны. Учитывая некоторые распрямления гнутоклееного элемента после его распрессовки, величину радиуса кривизны арки при ее изготовлении несколько уменьшают. Вычисляется она по формуле:

(5.9)

где R – проектный радиус кривизны арки;

n – количество слоев в сечении.

Арки небольшого пролета (до 30 м) имеют типовые решения и выпускаются по типовым рабочим чертежам. Арки среднего и большого пролета ( от 30 до 100 м) принимаются и изготавливаются по индивидуальным проектам.

Рис.5.7 Типовая трехшарнирная клееная арка кругового очертания с затяжкой

Опорные узлы арок могут находиться на одной отметке или располагаться в разных уровнях. В последнем случае арки принято называть ползучими.

Типовые арки кругового очертания с затяжкой получили название сегментных металлодеревянных арок. Они рассчитаны на применение в общественных, промышленных и других зданиях с совмещенным покрытием при нагрузках от 6 до 21 кН/м и могут иметь двух- или трехшарнирную статическую схему, причем при пролетах до 24 м предпочтение рекомендуется отдавать двухшарнирным аркам, если условия заводской технологии и транспортирования позволяют это осуществить.

Рис. 5.8 Стальной башмак опорного узла трехшарнирной клееной арки с вертикальной опорной плитой

Арка в зависимости от статической схемы состоит из одного или двух клееных элементов сплошного прямоугольного сечения и кругового очертания. Шарнирные узлы решаются непосредственным лобовым упором деревянных элементов друг в друга или опорный башмак. Опорные башмаки выполняются сварными из листовой стали.

Общий вид и узлы трехшарнирной сегментной металлодеревянной арки показаны на рис. 4.7, вариант металлического башмака с вертикальной плитой – на рис. 5.8.