Клеефанерные арки имеют, как правило, двутавровое или коробчатое сечение, стенки которого выполняются из водостойкой фанеры, а пояса из пиломатериалов

1.1. Арки треугольного очертания

Треугольные арки проектируются по трех- или двухшарнирной статической схеме. Пологие арки со стрелой подъема 1/6÷1/8 пролета решаются с затяжками, высокие – со стрелой подъема до 1/2 пролета – без затяжек. Применение конструкций последнего вида позволяет создавать здания общественного, зрелищного и спортивного назначения с особой архитектурной привлекательностью. Основные схемы треугольных арок и некоторых их узлы показаны на рис. 5.1.

Рис. 5.1 Виды клееных арок треугольного очертания а, б и д – трехшарнирных; в и г – двухшарнирных

Их отличает простота изготовления, не требующая гнутья пакета при склеивании. Недостатком их является повышенный расход лесоматериалов из-за значительных изгибающих моментов, возникающих в прямолинейных элементах и требующих больших размеров поперечного сечения. Частично этот недостаток компенсируется созданием обратного (разгружающего) изгибающего момента за счет эксцентричной передачи сжимающих усилий по концам прямолинейных элементов (в ключе и опорах).

Арки с затяжкой пролетом до 24 м имеют типовые решения, при больших пролетах – решаются по индивидуальным проектам.

^____________

^*Треугольными арками здесь и далее условно (из соображений краткости) называются треугольные распорные системы, состоящие из двух прямолинейных элементов, расположенных под углом друг к другу. Такое название принято в типовых сериях конструкций, хотя треугольную арку с затяжкой было бы правильнее назвать фермой, а без затяжки – распорной стержневой конструкцией.

Типовые треугольные трехшарнирные арки с металлической затяжкой применяются в раздельных покрытиях с чердачным пространством и подвесным потолком или в бесчердачных покрытиях сельскохозяйственных и складских зданий. Верхний пояс выполняется клееным прямоугольного поперечного сечения, стальная затяжка – из круглой арматурной стали классов АI÷АIII. Рассчитаны они на нагрузку от 6 до 18 кН/м. Сборка арок осуществляется на заводе-изготовителе или на строительной площадке из готовых элементов.

Общий вид типовой арки с металлической затяжкой для пролетов 18 м и конструкции узлов показаны на рис. 5.2.

Рис. 5.2 Типовая треугольная клееная трехшарнирная арка

1.1.1. Порядок расчета треугольных арок

Учитывая, что расположение временных нагрузок (например, снега) на части пролета конструкции может ухудшить условия ее работы, треугольные арки рекомендуется рассчитывать при двух сочетаниях нагрузок: одно сочетание включает в себя постоянные и временные нагрузки на всем пролете; другое – постоянные нагрузки на всем, а временные только на половине пролета.

Влияние ветровых нагрузок при f/l≤1/6 разрешается в расчет не принимать. Таким образом, при первом сочетании нагрузок опорные реакции и максимальные внутренние усилия в арке определяется из выражений

При втором сочетании максимальные значения реакций и усилий будут равны:

В вышеприведенных формулах приняты обозначения (см. рис. 5.3):

A₁;B₁;H₁;N₁;Q₁ – соответственно левая и правая опорные реакции, распор, продольная сила и поперечная сила при первом сочетании нагрузок;

A₂;B₂;H₂;N₂;Q₂ – то же при втором сочетании нагрузок;

g – постоянная расчетная нагрузка;

p – снеговая расчетная нагрузка;

q – полная расчетная нагрузка;

f – стрела подъема арки;

l – расчетный пролет арки;

α – угол наклона оси верхнего пояса к горизонту;

Рис. 5.3 Расчетные схемы арки для первого (а) и второго (б) сочетаний нагрузки

Рис. 5.4 Значения коэффициента К_ск

R_рез1 и R_рез2 – величина результирующей опорной реакции соответственно для первого и второго сочетаний нагрузок.

Подбор сечения деревянных клееных элементов арки целесообразно осуществлять в следующей последовательности.

1.Из условия получения максимально допустимых складывающих напряжений у опор (предполагается, что ширина сечения b около 140÷170 мм, отношение высоты упорной площадки С к высоте всего сечения пояса h в пределах 0,4÷0,6, по графику на рис. 5.4 определяется значение коэффициента К_ск) вычисляют минимальную высоту сечения пояса по формуле

(5.1)

2.Вычисляют величину изгибающего момента М_Д в середине длины верхнего пояса (т. е. в четверти пролета) для каждого из сочетаний нагрузки

(5.2)

(5.3)

где М_q,М_Д,М_N1,М_N2 –соответственно изгибающие моменты от расчетной и постоянной нагрузок и продольной силы при первом и втором сочетании нагрузок;

К_н – поправочный коэффициент по п. 4.17 [11], так как эпюры изгибающих моментов от N₁ и N₂ имеют прямоугольную форму, то

К_н=α_н+ξ(1-α_н)=0,81+0,19ξ. (5.4)

3.Производят проверку прочности верхнего пояса арки как сжато- изгибаемого элемента по формуле 28[11], для каждого из сочетаний нагрузки.

4.Проверяют верхний пояс прогиб от внеузловых нагрузок с учетом влияний продольной силы

(5.5)

где

гибкость элемента верхнего пояса;

-расчетная длина.