27.5. Арки
У разі прольотів промислових споруд більше 36м арки є економічними і їх можна застосовувати нарівні з фермами.
Залізобетонні арки бувають трихшарнірні, двошарнірні і безшарнірні (рис. 12.13, а). Збірні арки, зазвичай, виконують двошар нірними, а у разі великих прольотів тришарнірними (із двох піварок).
Рис. 27.13. Залізобетонні арки: а – схеми безшарнірної, двошарнірної і тришарнірної арок; б – монолітна арка; в – попередньо напружена збірна арка з блоків двотаврового січення; г – до розрахунку арки: 1 – блоки; 2 – затяжки;
3 – підвіски; С-1, С-2 – сітки; К-1 – каркас
Розпір арки сприймається затяжкою або ж передається на фундаменти і ґрунти основ.
До початку статичного розрахунку залежно від прольоту арки орієнтовно призначають розміри її поперечного перерізу. Згодом вибирають обрис осі арки.
Розповсюджені
арки мають стрілу підйому f
=
l.
Найвигідніший
обрис осі арки, що збігається з кривою
тиску. Па стріли підйому f
=
l
такою
кривою приблизно буде парабола, а при
f
l
- коло.
Арки здебільшого виготовляють із збірних елементів, напруженої затяжки і підвісок (рис. 27.13, c).
По залізобетонних арках укладають такі самі плити настилу, як і по фермах.
Розраховують арки на суцільне рівномірно розподілене навантаження від ваги покриття, одностороннє навантаження від снігу на половині прольоту арки і зосереджене навантаження від підвісного транспорту.
Двошарнірна
арка з затяжкою один раз – статично
невизначена і для її розрахунку необхідно
попередньо задатися перерізом арки.
Висоту перерізу арки можна прийняти
такою, що дорівнює
,
а площу перерізу затяжки підбирають за
розпором
H = 0,9ql /8f. (27.8)
Для пологої двошарнірної арки розпір Н з урахуванням пружного видовження затяжки визначають за такими формулами:
у разі рівномірно розподіленого навантаження по всьому прольоту
H = k (ql /8f); (27.9)
за рівномірно розподіленого одностороннього навантаження
H
= k
(5c
–
5c
+
2c
)
ql
/16f;
(27.10)
за зосередженого навантаження
H = k (c – 2c +c )5Pl/8f, (27.11)
де c = a/l (рис. 12.13,г);
k
= -
,
(27.12)
де: r, A – радіус інерції і площа перерізу арки; А – площа перерізу стальної затяжки; ν = Е /Е .
Для трихшарнірної арки з опорами на одному рівні
Н
= М
/f,
(27.13)
де М – балковий момент в середині прольоту арки.
За відомого значення Н для декількох перерізів арки визначають:
(27.14)
де φ
– кут між дотичною до
осі арки в перерізі, що розглядається
і горизонтальною прямою (рис. 27.13,г);
Q
– балкова поперечна
сила.
Для обліку впливу прогину арки в її площині розрахункову довжину приймають такою, що дорівнює: для тришарнірних арок 0,58s; для двошарнірних арок 0,54s; для безшарнірних арок 0,36s; s – довжина осі арки.
Поперечні сили в арці, зазвичай, незначні поперечна арматура ставиться за конструктивними міркуваннями.
Арки розраховують також на зусилля, що виникають під час виготовлення (зокрема при натягу затяжки), транспортування і монтажу.