Проектирование ж/б стропильных арок покрытий одноэтажных промышленных зданий.

Железобетонные арки применяют в качестве стропильных конструкций при шаге колонн 6 и 12 м и пролетах 30 м и более, так как именно при таких пролетах арки становятся экономичнее ферм.

Находят применение двухшарнирные, трехшарнирные и бесшарнирные системы арок Наиболее распространенными из арочных конструкций являются сборные двухшарнирные арки с затяжкой. Такие арки проектируют пологими со стрелой подъема 1/6-1/9 пролета, чаще параболического очертания, при котором ось арки близка к кривой давления — в этом случае изгибающие моменты в арке будут наименьшими, а расход материалов ивес арки будут минимальными. Однако это удается достигнуть лишь для частных случаев загружения. Например, при действии симметричной равномерно распределенной нагрузки наиболее выгодным является очертание оси арки по квадратной параболе. Но полного совпадения оси арки с кривой давления достигнуть практически невозможно даже в этом случае, так как вследствие усадки и ползучести бетона, наличия случайных эксцентриситетов и т.п. неизбежно появление в сечениях арки изгибающих моментов, тем более при изменении схем загружения.

Сечения арок принимают прямоугольными, тавровыми и двутавровыми с размерами h = (1/30... 1/50) l; b= (0,4...0,5)h и рассчитывают как внецентренно сжатые элементы.

Для сборных арок применяют бетон классов В30... В50. Сборные арки проектируют из отдельных блоков, которые соединяют при сборке ванной; сваркой выпусков арматуры с замоноличиванием шва. Возможно также соединение блоков сваркой закладных деталей.

Арки армируют продольной арматурой классов А-Н или А-Ш, которую размещают обычно симметрично. Поперечная арматура может быть и классов A-I или Bp-I, так как поперечные силы в арках невелики.

Затяжки проектируют стальными или железобетонными. Стальные затяжки выполняют гибкими из стержней большого диаметра или жесткими из прокатных профилей. Железобетонные затяжки армируют стержневой арматурой, арматурными канатами или высокопрочной проволокой, рассредоточенной по сечению затяжки, и выполняют предварительно напряженными, что повышает жесткость и трещиностойкость конструкции в стадии эксплуатации. Усилие предварительного напряжения затяжек обычно принимают равным распору арки от постоянной нагрузки. Предварительное напряжение создают натяжением арматуры, иногда подтягиванием подвесок.

Предварительное напряжение затяжек арок больших пролетов осуществляют натяжением арматуры на бетон. Натяжение арматуры выполняют в два — три этапа по мере увеличения постоянной нагрузки. Это позволяет уменьшить размеры поперечного сечения затяжки, так как усилие обжатия на каждом этапе меньше общего.

Затяжки сборных арок обычно армируют проволочной арматурой с натяжением на упоры и изготавливают в виде отдельного цельного элемента с опорными блоками. Это повышает надежность опорных узлов арки и обеспечивает хорошую анкеровку растянутой арматуры затяжек.

С целью уменьшения провисания затяжек через 5...6м устраивают стальные или железобетонные подвески, которые крепят к арке и затяжке сваркой закладных деталей.

Расчет арок производится на постоянную нагрузку, сплошную и одностороннюю равномерно распределенную снеговую нагрузку, сосредоточенную нагрузку от подвесного транспорта. Двухшарнирная арка с затяжкой представляет один раз статически неопределимую систему, неизвестным которой является распор Н. Для расчета необходимо предварительно назначить размеры поперечного сечения арки и затяжки. Статический расчет (определение усилий М, N, Q в сечениях арки) выполняется с учетом влияния перемещений, обусловленных податливостью опор, укорочением верхнего пояса и удлинением затяжки, и приводящих к уменьшению распора. Эти деформации характеризуются коэффициентом податливости

где f- стрела подъема арки; i_red, A_red, Eb — соответственно радиус инерции приведенного сечения арки, площадь приведенного сечения арки и модуль упругости бетона арки; A_b1, E_b1 — соответственно площадь приведенного сечения и модуль упругости бетона для затяжки.

Значение распора Н, соответствующее той или иной схеме загружения, умножается на коэффициент податливости.

По найденным значениям распора и известной геометрии арки определяют в нескольких сечениях усилия M, N, Qот постоянной нагрузки, различных схем приложения временной нагрузки, а также от действия усилия обжатия, затем составляют таблицу расчетных сочетаний усилии.

Подбор продольной арматуры арки производится по формулам внецентренного сжатия на различные комбинации усилий. Расчетную длину арок при расчете на продольный изгиб в плоскости принимают равной 0,54S для двухшарнирных арок, 0,58S для трехшарнирных и 0,36S для бесшарнирных (S — длина оси арки).

Сечение арматуры затяжки подбирается по прочности и трещиностойкости как для центрально растянутого элемента.