Виды арочных конструкций сплошного сечения

Деревянные арки являются в настоящее время наиболее распространенными основными несущими конструкции деревян­ных покрытий зданий различного назначения. Они применяются в покрытиях производственных промышленных, сельскохозяйст­венных и общественных зданий, имеющих пролеты 12,..80 м. В практике зарубежного строительства применяются деревянные арки с пролетами до 100 м и более. Их изготовляют путем склеи­вания надежными синтетическими клеями гнутых и прямых клеедеревянных элементов значительных длин и сечений требуе­мой несущей способности. Конструкции клеедеревянных арок являются простыми, состоят из минимального числа элементов. Существенное значение имеет также архитектурная вырази­тельность деревянных арочных покрытий. К достоинствам дере­вянных арок из клеедеревянных элементов следует также отнести их повышенный предел огнестойкости и достаточно длительное сопротивление загниванию и разрушению в химически агрессив­ных средах.

По статическим схемам деревянные арки разделяются на трехшарнирные, имеющие два опорных и один коньковый или иногда так называемый ключевой шарнир, и двухшарнирные, имеющие только два опорных шарнира. По особенностям опирания на опоры арки делятся на две основные группы: без затяжек и с затяжками, или с нижними поясами. По форме осей арки выполняются следующие типы: сегментные — имеют верхние пояса, оси которых располагаются на общей части окружности; стрельчатые, состоящие из двух полуарок, оси которых распо­лагаются на двух одинаковых частях окружности, стыкующихся под углом в коньковом шарнире; треугольные, состоящие из двух одинаковых прямых полуарок, смыкающихся в коньковом шар­нире под углом. Треугольные арки называются иногда также тре­угольными распорными системами, а когда имеют затяжки — безраскосными треугольными фермами. Однако эти конструкции работают и рассчитываются так же, как и арки с другими фор­мами осей. Возможны также арки, состоящие из полуарок с ломаными осями.

Трехшарнирные арки являются наиболее распространенными. Они статически определимы, и усилия в их сечениях не зависят от осадок опор и деформаций затяжек. Наличие конькового шарнира позволяет предусматривать в нем монтажный стык и перевозить арки к месту установки в виде транспортабельных полуарок.

Двухшарнирные арки применяются реже. Усилия в их сече­ниях зависят от осадок опор, деформаций затяжек и они не могут делится простыми шарнирными узлами на более транспортабель­ные элементы.

Арки без затяжек опираются на фундаменты или соседние конструкции и являются наиболее простыми. Однако их опоры должны рассчитываться не только на вертикальные, но и на горизонтальные (распор) опорные давления. Арки с затяжками несколько сложнее предыдущих по конструкции, но их опоры рассчитываются только на вертикальные опорные давления

Рис. 6.1. Клеедеревянные арки:

. а — сегментные; б — треугольные; в — стрельчатые.

Клеедеревянные арки из клееных элементов заводского изготовления имеют наиболее широкую область применения. Их формы, размеры и несущая способность могут отвечать, требованиям сооружения покрытий самого различного назначе­ния, в том числе уникальных по своим размерам и формам. Скле­енные из досок плашмя в условиях заводского изготовления эти; арки имеют повышенную стойкость против загнивания, химичес­кой коррозии и значительный предел огнестойкости, Элементы этих арок могут иметь любую из указанных выше форм оси в покрытиях с пролетами 12...80 м.

Сегментные клеедеревянные арки без за­тяжек, имеющие значительную высоту, достигающую половины длины их пролета, опираются обычно непосредственно на фундаменты и применяются в покрытиях общественных однопролетных зданий без стен. Невысокие сег­ментные клеедеревянные арки без затяжек, имеющие высоту, равную около 1/6 длины пролета, используют преимущественно в покрытиях среднего наибольшего пролета трехпролетных обще­ственных зданий. Они опираются на элементы несущего каркаса боковых пролетов, которые воспринимают их и вертикальные и горизонтальные опорные давления. Большепролетные сегмент­ные клеедеревянные арки применялись в отечественном строи­тельстве, например, в покрытии среднего пролета Дворца спорта в Архангельске. Арки без затяжек опираются на железобетонный каркас боковых пролетов. Они имеют пролет 63 м, высоту 11 м и сечение 30 X 105 см, состоящее из слоев досок, склеенных поперечными стыками по кромкам.

Сегментные клеедеревянные арки с затяж­ками имеют обычно небольшие пролеты и высоты порядка 1/6 длины пролета. В большинстве случаев они имеют трехшарнирные схемы. При малых пролетах эти арки выполняются двухшарнирными, что уменьшает трудоемкость их изготовления и упрощает транспортирование в полносборном виде- Верхние пояса этих арок обычно имеют ширину сечений, не превышающую 17 см, и изготовляются без поперечных стыков досок по кромкам-

Затяжки этих арок в большинстве случаев изготовляются из стальных уголков или арматурных стержней, которые во избе­жание провисания поддерживаются стальными прутковыми под­весками. Нижние пояса арок могут быть также клеедеревянными. Это значительно повышает жесткость их при транспортировании и установке в полносборном виде.

Сегментные клеедеревянные арки с затяжками применяются в качестве основных несущих конструкций обычных деревянных покрытий зданий со стенами, на каркас которых они передают только вертикальные опорные давления, так как эти арки не имеют распора. К аркам может крепиться легкий подвесной потолок. При этом скрываются затяжки, уменьшается объем и улучшается архитектурная выразительность покрываемых по­мещений.

Стрельчатые клеедеревяниые арки всегда имеют трехшарнирные схемы, как правило, без затяжек. Они состоят из двух полуарок кругового очертания осей и имеют пролеты 18...80 м. Высота стрельчатых арок обычно близка к половине длины их пролетов. При меньших пролетах эти арки имеют сечения шириной не более 17 см без поперечных стыков досок, а при больших пролетах их сечения имеют большую ши­рину и состоят из досок, стыкуемых по ширине.

Стрельчатые арки чаще применяются в качестве основных несущих конструкций деревянных покрытий производственных зданий значительной высоты без стеновых ограждений и они опираются непосредственно на фундаменты, передавая им и вер­тикальные, и горизонтальные опорные давления.

Величины усилий в сечениях стрельчатых арок в большой мере зависят от величины, характера и соотношения значений действующих на эти арки нагрузок. Чем больше относительная величина сосредоточенных в зоне конька арки нагрузок, тем ближе рациональная форма оси арки должна приближаться к треугольной, при которой от этих нагрузок возникают мини­мальные отрицательные изгибающие моменты. Чем больше отно­сительные величины распределенных нагрузок, тем больше фор­ма оси арки должна приближаться к круговой или параболиче­ской, при которой изгибающие моменты являются положительны­ми и тоже приближаются к минимальным значениям.

Треугольные клеедеревянные арки могут быть только трехшарнирными с затяжками или без них. Длина пролета этих арок обычно не превышает 30 м.Они проще в изготовлении, чем сегментные, так как состоят из прямых полу­арок. Такие арки могут служить основой плоских настилов дву­скатной асбестоцементной кровли, наиболее рациональной для деревянных покрытий. Основным недостатком треугольных арок является возникновение в их сечениях значительно больших изги­бающих моментов от основных распределенных нагрузок, чем в сечениях сегментных арок. Это ограничивает рациональные длины

их пролетов.

Треугольные клеедеревянные арки без затяжек имеют в большинстве случаев высоту, близкую к половине длины их пролета. Особенно рацио­нально применение этих арок в покрытиях складских зданий треугольного профиля без стен, где арки опираются непосред­ственно на фундаменты. В этих зданиях обычно имеется техно­логическое оборудование, подвешенное к коньковым узлам арок, например монорельс тельфера. При этом изгибающие моменты в сечениях арки возникают только от распределенных нагрузок. Сосредоточенные в коньке нагрузки вызывают в сечениях арки только продольные сжимающие силы, которые мало влияют на размеры сечений полуарок. Полуарки этих арок крепятся в узлах так, что между осями продольных сил от распределенных нагрузок и осями полуарок образуется эксцентриситет и соответ­ствующий изгибающий отрицательный момент, который уменьша­ет момент от распределенных нагрузок,

Треугольные клеедеревянные арки с за­тяжками имеют высоту порядка 1/6 длины пролета. Сечения их верхнего пояса обычно имеют ширину, не превышающую 17 см. Затяжки этих арок в большинстве случаев изготовляются из уголковой или арматурной стали и поддерживаются от провисания прутковыми стальными подвеска­ми. Нижние пояса малопролетных клеедеревянных арок целесо­образно выполнять тоже клеедеревянными. При этом значительно повышается жесткость арок в процессе их транспортирования и установки, а также предел их огнестойкости и стойкости в хими­чески агрессивных средах. В этих арках тоже используется эффект эксцентричного крепления полуарок в узлах для уменьшения изгибающих моментов от распределенных нагрузок, как и в арках без затяжек. В отечественном сельскохозяйственном строительстве чаще применяются треугольные клеедеревянные арки с затяжками из арматурной стали пролетами 12 и 18 м.

Треугольные трехшарнирные арки из брусьев с соединениями из деревянных пластинок и затяжками из стальной арматуры пролетом до 12 м, опирающиеся на конструкции стен, могут применяться в деревянных покрытиях зданий, возводимых в рай­онах, где отсутствует заводское изготовление клеедеревянных конструкций.

Арки из цельнодеревянных элементов мо­гут быть сегментными и треугольными. Сегментные кружально-дощатые арки имеют двухшарнирную схему пролетом до 12 м и высоту от 1/6 до 1/2 длины пролета. Такая арка состоит в большинстве случаев из двух слоев косяков. Косяк представляет собой короткую толстую доску переменной высоты сечения, верх­няя кромка которой обрезается по дуге окружности радиуса, равного радиусу оси арки. Стыки косяков располагаются в шах­матном порядке. Косяки плотно приторцовываются по длине и соединяются с серединами соседних косяков болтами или гвоз­дями. Распор таких арок воспринимается затяжками или фунда­ментами. Эти арки имеют небольшую несущую способность и ста­вятся с шагом, не превышающим 2 м. Их изготовляют в неболь­ших деревообрабатывающих мастерских и применяют в деревян­ных покрытиях временных зданий.

Треугольные цельнодеревянные арки имеют трехшарнирную схему и затяжки. Их пролеты не превышают 12 м, а высота равна около1/6 длины пролета. Верхние пояса этих арок состоят из цельных брусьев или бревен, а затяжки обычно из стальной арматуры. Они имеют невысокую несущую способность и приме­няются во временных зданиях, опираясь на их наружные стены.

Дощатые цельнодеревянные арки имеют трехшарнирную схему, треугольную форму оси и дощатые нижние пояса. Они приме­няются при пролетах до 12 м и высоте порядка1/6 пролета. Нижний пояс этих арок состоит, как правило, из двух досок, соединенных продольным стыком в середине пролета. Верхний пояс — из двух толстых досок с прокладками и зазором, равным их толщине. Эти арки применяются в двускатных покрытиях вре­менных зданий.

Дата добавления: 2014-01-20