Вывоз мусора при строительстве в Подмосковье: www.musorshik.ru
Архитектура ->  Фермы, арки, конструкции 

0 1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

Расчет арок

Статический расчет арок ведется на два вида загружения; равномерно рас-предеденную линейную нагрузку or веса кровли и собственного веса арки fg) по всему пролету, а также :1ннейную нагрузку от снега (s) на половине пролета, как наиболее невыгодную (рис. 4.5). поскольку опасное сечение расположено на 1/4 длины арки.

Расчет начинается с определения опорных реакций Мд„, и Обычно д.ля этой цели пользуются готовыми формулами и таблицами, имею)щимися во многих справочниках. Далее вычисляюд- изгибающие мохтенты М, продольные Лд. и поперечные силы по длине арки в рассматриваемых сечениях с координатами X, у по следующим формулам:

(4.1)

где М„„ - опорный момент в бесшарнирной арке; (в трех- и двухшарнирной арке Моп = 0); Р/, - распор, определяемый по формуле:

F„=kM f, (4.2)

где - балочный хюмент в середине пролета; / - стрела подъема арки; к - коэффициент, учитывающий геометрические и физические характеристики арки.

Nx = - sintp - F/jCos(p, (4.3)

где О/ - балочная поперечная сила; q> - угол между касательной к оси арки в

рассматриваемом сечении и горизонталью:

Qx = Q.x costp - Fsinf. (4.4)

Картину напряженного состояния арки дают эпюры М, N и О, построенные по всей ее длине.

Приближенные формулы для определения моментов М в середине и четвертях пролета приведены в [5] и др.


Рис. 4.5. Схема определения усилий М, Лд., Qy в точке А (х,у) аркн



Л,„ = N/2-M/h


Рис. 4.6. Схема усилий в элементах сквозной арки

Все усилия от иостояниой и снеговой нагрузок представляют в виде соответствующих эпюр, векторы которых суммируют, определяя самое невыгодное их сочетание.

Для конструктивного расчета арок сплошного сечения достаточно знания М, N п Qb характерных точках арки (на опорах, в середине и четвертях пролета).

Усилия в элементах сквозных арок с паратлельными поясахи! {рис. 4.6) определяют через М, N и Q по формулам: в верхнем поясе

N, „=-N/2-M/h, (4.5)

в нижнем поясе

в раскосе

N„ „=~N/2 + M/h,

Np = Q/cos0~- 0,

(4.6)

(4.7)

в стоике

2с = б/"«а<

(4.8)

где аш - углы между направлениями элементов решетки и нормалью к оси арки (направлением поперечной силы Q).

Усилия в элементах серповидных арок можно определить графически путем построения диаграммы Максвелла-Кремоны.

Устойчивость арки в плоскости ее изгиба оценивается критической силой

(4.9)

где Е - модуль упругости материала; J- момент инерции сечения арки в четверти пролета; lgj-= - расчетная длина; S - полная длина .луги арки; jj. - коэффициент, зависящий от типа арки, ее материала и отношения /.



Величина Ng должна на 20...30 % превышать продольную силу N в арке, определенную расчетом.

Наличие распора, вызывающего возникновение продольных сжимающих усилий в обоих поясах арки, требует конструктивных мер, предотврапхающих потерю устойчивости арки из плоскости изгиба. Это достигается развитием сечения арки в ширину или более частой расстановкой вертикальных связей.

Металлические арки

Металлические арки могут перекрывать пролеты от 30 до 150 м.

Сплошностенчатые арки при пролетах до 60 м имеют высоту сечения 1/50... 1/80 пролета. Поперечное сечение поясов арок небольших пролетов выполняют обычно из прокатных профилей, а более мощных арок - в виде двутавровых или коробчатых профилей (рис. 4. 7 а-в). Ребра жесткости устанавливают на расстояниях, примерно равных высоте сечения арки. Такие арки рассчитывают на прочность как сжато-изогнутые э.лементы.

а) б) в) г) д) е) ж)

1Г Г 1 Я ,Л

JL L J О-----О L----\

Рис. 4.7. Сечения поясов металлических арок: а--в - сплошностенчатых; г .ж - сквозных

Иногда из функциональных соображений проектиругс>т системы из двух

прямолинейных элементов (см. рис. 4.1 с)). Высоту их сечения прини.мают равной 1/15... 1/20 пролета. По сравнению с криволинейны.ми арками такие конструкции малоэффективны.

Сквозные (решетчатые) арки применяют при про.летах более 60 .м. Они проектируются преимущественно с параллельными поясами. Высота сечения таких арок составляет 1/30... 1/60 про.лета, поскольку они имеют меньшую жесткость. Пояса арок компонуют из уголков, швеллеров, двутавров, труб. При больших пролетах и усилиях сквозные арки делают пространствеины.\т с треугольным или четырехугольным поперечным сечение.м (рис. 4.7 г-ж). Решетка, выполняемая из одиночных профилей, - обычно треугольная, часто с дополнительными стойками, у.меньшаюшими длину сжатых панелей.

Сечения сплопшых и сквозных арок рекомендуется принимать постоянными по всей длине. Иногда двух- и трехшарнирные арки с целью эконо.мии металла проектируют серповидными или сегментными.

Шаг сплошных арок (вдоль здания) принимают равным 6... 12 .м, а сквозных- 12...24 .м. При шаге 6 м покрытие выполняют беспрогонным с укладкой штит на верхний пояс арки. При шаге 12...24 м в качестве прогонов используки решетчатые фермочки, устанавливаемые с шагом 6 .м, а по ним укладывают плиты покрытия.




0 1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39