2. Указания по расчету арок

Отношение высоты арки к пролету может колебаться от до , а для двухшарнирных — до в зависимости от назначения сооружений, типа кровли, технологических и архитектурных требований.

Клееные арки рассчитывают в плоскости кривизны на одновременное действие сжатия и изгиба по правилам расчета криволинейных внецентренно-сжатых элементов с учетом расчетной длины их , равной:

1) при симметричной нагрузке для двухшарнирных арок 0,6 S, для трехшарнирных 0,7 S;

2) при односторонней или другого вида несимметричной нагрузке 0,5 S;

3) для трехшарнирных стрельчатых, а также треугольных арок с углом перелома в ключе не менее 10° при всех видах нагрузок 0,5 S (S — полная длина дуги арки).

Гибкость сжатого пояса арок не должна превышать 120. В этом случае высота сечения их должна быть не менее пролета.

При расчете арок, опертых на фундаменты, если следует учитывать расчетную снеговую нагрузку (схема III на рис. 2).

Распор в двухшарнирных арках со стрелой подъема не более пролета допускается определять приближенно, предполагая наличие шарнира в ключе.

При отсутствии расчетного изгибающего момента или малом его значении напряжения в сечении арки проверяют как в центрально-сжатом элементе с учетом коэффициента продольного изгиба φ по нормальной силе, действующей в четверти пролета арки, по формуле

При наличии изгибающего момента расчет ведется по максимальному изгибающему моменту и действующей в том же сечении нормальной силе по формуле для расчета внецентренно-сжатых элементов

Гибкость для подсчета φ и ξ определяют по формулам (21.4) и (21.6) с учетом расчетной длины дуги арки (см. также § 2 и 7 гл. 21).

Когда нет сплошного раскрепления арок по верхнему поясу, помимо расчета в плоскости кривизны должна быть сделана проверка поясов арок на сжатие с учетом продольного изгиба из плоскости системы на участке между прогонами. В данном случае гибкость при подсчете , определяют по расчетной длине, равной расстоянию между узлами связей.

В арках больших пролетов для обеспечения их устойчивости в плоскости кривизны, а также из плоскости системы требуются массивные сечения; для таких конструкций наиболее целесообразны замкнутые коробчатые сечения.

3. Конструкции современных арок

Отличительные признаки современной деревянной арки – клееная сплошная конструкция заводского изготовления. Поперечные сечения чаще всего прямоугольные, склеенные из досок плашмя, иногда клеефанерные двутавровые или коробчатые .Затяжки обычно стальные из круглого стержня (при малых пролетах) или из двух уголков (при больших пролетах).

Трехшарнирная треугольная арка из прямолинейных кленых элементов со стальной затяжкой используется для пролетов 12-18 м под кровли из штучных материалов (черепица, шифер). Высота сечения . Полуарки имеют прямоугольное сечение, склеенное из досок. Опорный и ключевой узлы законструированы с эксцентриситетами для создания изгибающих моментов, уменьшающих моменты от нагрузки. Подъем арки . Преимущество этих арок – простота изготовления.

Трехшарнирные сегментные клееные арки со стальной (или деревянной) затяжкой имеют подъем, высоту сечения. Для пролетов 12-18 м целесообразны сечения из клееных пакетов гнутых досок, для пролетов 18-24 м – клеефанерные двутавровые или коробчатые сечения. Область их применения – покрытия промышленных и общественных зданий, торговых и выставочных павильонов и спортивных сооружений.

Решения узлов. Характерная особенность арок без затяжки – наличие распора. Возможность восприятия распора фундаментами должна быть проверена расчетом. Сам опорный узел чрезвычайно прост: арка попросту упирается в наклонную опорную площадку. В коньковом узле ставят деревянные накладки на болтах для восприятия поперечной силы.