42. Типы арок и их конструкции

Арочные железобетонные конструкции применяют для перекрытий пролетов более 36 м. Арки могут быть бесшарнирные, двух- и трехшарнирные с затяжками или на устоях. Бесшарнирные арки более просты по конструкции однако они чувствительны к неравномерным осадкам опор, влиянию ползучести, усадке бетона и темпе­ратурным деформациям. Чаще дру­гих применяют арки двухшарнирные с затяжками. Трехшарнирные арки используют в том случае, если существует опасность перемещения опор, а также для уменьшения веса монтажных элементов в сборных конструкциях.

Сечения арок принимают прямо­угольными при сравнительно не­больших пролетах; двутавровые, коробчатые — при больших проле­тах; составные из двух поясов, соеди­ненных решеткой, — при очень боль­ших пролетах; складчатые сечения выбирают когда в покрытии отсутствуют вспомогательные кон­струкции кровельного ограждения.

Очертание оси арки устанавливают так, чтобы она макси­мально приближалась к кривой давления от преобладающей на­грузки. Очертание кривой давления находят, полагая арочный момент равным нулю (М, = 0). Тогда из выражения М_Х = М₀ —Ну; у = Мо /Н, где М₀ — балочный момент, Н — распор арки. Оси пологих арок выбирают по очертанию квадратной параболы, дуги круга.

Конструктивные решения арок разработаны для монолитного и сборного изготовления; в последнем случае арку монтируют из сборных блоков. Конструирование арок производят, как для сжатых элементов. Продольную арматуру в сечении размещают симметрично: при удачно принятом очертании оси арки изгибающие моменты получаются небольшими. Железобетонные затяжки сле­дует делать предварительно напряженными.

В местах анкеровки напрягаемой арматуры предусматривают усиление косвенным арми­рованием сварными сетками. Против провисания затяжек устраивают железобетонные подвески.

43. Расчет арок

Арки рассчитывают на нагрузки от покрытия и арки, снега, расположенного по всему пролету или на половине пролета, и сосредоточенную нагрузку от подвесного транспорта. Двухшарнирная арка с затяжкой является статически неопределимой системой с одним неизвестным. В расчетной схеме очертание пологой двухшарнирной арки принимают по квадратной параболе (f<1/4L)

y=4f*x*(L-x)/(L*L)

Расчет ведется с учетом влияния перемещений от изгибающих моментов и нормальных сил.

Площадь сечения арматуры затяжки предварительно подбирают по распору (без учета продольных сил в арке)

H=0,9*q*L²/(8*f)

Далее определяют распор параболических арок для различных частных случаев загружения.

Значения изгибающих моментов, продольной и поперечной сил в произвольном сечении арки:

М_х = М₀ - Ну;

N_x=Q₀sinφ + Hcosφ;

Q = Q₀cos φ - Hsinφ,

где М₀ и Q₀ — изгибающий момент и поперечная сила в основной системе (балочные момент и поперечная сила).

Предварительное напряжение затяжки уменьшает подвижность опор арки и приближает ее работу под нагрузкой к работе арки c неподвижными пятами. При этом распор Н увеличивается, а изгибающий момент арки уменьшается.

В процессе предварительного напряжения затяжки сила обжатия Р, действующая на всю конструкцию, распределяется между затяжкой и аркой, вызывая сжатие в затяжке и изгиб со сжатием в арке. Перемещение X системы от усилия Р можно определить из условия равенства суммы реактивных сил затяжки и арки силе предварительного обжатия бетона:

(r_а+r,)Х = Р.

Усилия в затяжке и арке, вызванные единичными перемеще­ниями,

r1 = 1/δ³ г_а = 1/б^а

Усилия обжатия затяжки N₁ и арки N_a и изгибающий мо­мент М_а в ключе арки

N₁₌ r1*X ; N_a= r1*X; М_а= N_a* f.

По вычисленным от различных воздействий усилиям и моментам в арке и усилиям в затяжке определяют максимальные и минимальные их значения и по ним производят подбор поперечных

сечений арки и затяжки, а затем арматуры. Затяжки рассчитывают на прочность и трещиностойкость. При расчете арок учитывают их продольный изгиб.