Вопрос 9. Достоинства и недостатки арочных конструкций

1. Балочные конструкции значительно более технологичны с точки зрения изготовления, транспортировки и монтажа по сравнению с арочными.

2. Арки передают на опоры значительные горизонтальные усилия. В связи с этим, опоры арочных конструкций должны быть достаточно мощными, чтобы воспринять эти усилия и передать их на основание.

Трехшарнирные арки
Статически определимы, их распор не зависит ни от очертания, ни от ее жесткости. Такие арки не чувствительны к осадкам опор и горизонтальным смещениям, к колебаниям температуры. Арки удобны в монтаже и перевозке в виде парных полуарок.
Однако в силу неравномерного распределения изгибающих по длине арки они наиболее материалоемки и трудоемки, за счет устройства ключевого шарнира.

Двухшарнирные арки один раз статически неопределимы. Распор у них меньше, чем у трехшарнирной арки. Кроме того, арки отличаются более благоприятным распределением изгибающих моментов по длине, а дополнительные напряжения при вертикальных осадках опор и при температурных воздействиях небольшие по сравнению с трехшарнирной. благодаря чему получили большее распространение.

Бесшарнирные арки трижды статически неопределимы. С точки зрения статики они более совершенны, чем обе предыдущие. Полное защемление арок способствует еще более равномерному распределению моментов по длине арки, благодаря чему конструкция отличается особой легкостью. Однако эти арки весьма чувствительны к осадкам опор и температурным воздействиям, в связи с чем требуют надежного основания и мощных фундаментов.

Вопрос 10. Работа арок в зависимости от их расчётной схемы.
Распор арок воспринимается непосредственно фундаментом или жесткими опорными конструкциями. Пологие арки с большим распором, как правило, имеют затяжки, а вертикальные составляющие опорных реакций воспринимают стены или колонны. Подъемистые арки передают распор на фундаменты, которые рассчитываются на полную опорную реакцию. Если грунт слабый, то в плоскости пола или под ним также устраиваются затяжки. Чем положе арка, тем больше распор

Трехшарнирные арки
Статически определимы, их распор не зависит ни от очертания, ни от ее жесткости. Такие арки не чувствительны к осадкам опор и горизонтальным смещениям, к колебаниям температуры. Арки удобны в монтаже и перевозке в виде парных полуарок.
Однако в силу неравномерного распределения изгибающих по длине арки они наиболее материалоемки и трудоемки, за счет устройства ключевого шарнира.

Двухшарнирные арки один раз статически неопределимы. Распор у них меньше, чем у трехшарнирной арки. Кроме того, арки отличаются более благоприятным распределением изгибающих моментов по длине, а дополнительные напряжения при вертикальных осадках опор и при температурных воздействиях небольшие по сравнению с трехшарнирной. благодаря чему получили большее распространение.

Бесшарнирные арки трижды статически неопределимы. С точки зрения статики они более совершенны, чем обе предыдущие. Полное защемление арок способствует еще более равномерному распределению моментов по длине арки, благодаря чему конструкция отличается особой легкостью. Однако эти арки весьма чувствительны к осадкам опор и температурным воздействиям, в связи с чем требуют надежного основания и мощных фундаментов.

Вопрос 11. Статический расчет арок

Статический расчет арок начинается с определения опорных реакций. Для их определения пользуются готовыми формулами или таблицами. От всех видов воздействий на арку – собственного веса, снега, ветра строят эпюры, которые суммируют, находя самое невыгодное их сочетание. По нему и подбирают сечение арки.
Трёхшарнирная арка является статически определимой системой.
Опорные реакции трехшарнирной арки состоят из вертикальных и горизонтальных составляющих. Вертикальные реакции Ra и Rb определяют, как в однопролетной свободно опертой балке из условия равенства нулю моментов в опорных шарнирах. Горизонтальные реакции (распор) Ha и Hb определяют из условия равенства нулю моментов в коньковом шарнире.
Изгибающие моменты следует определять во всех сечениях и иллюстрировать эпюрами.
Продольные и поперечные силы можно определять только в сечениях у шарниров, где они достигают максимальных величин и необходимы для расчетов узлов. Необходимо также определять продольную силу в месте действия максимального изгибающего момента при таком же сочетании нагрузок.
Усилия от двусторонней снеговой нагрузки и собственного веса определяют путем суммирования усилий от односторонних нагрузок.
Полученные результаты сводят в таблицу усилий, по которой затем определяют максимальные расчетные усилия при основных наиболее невыгодных сочетаниях нагрузок.

Вопрос 12. Область рационального применения арок.

Арки используются в качестве основных несущих конструкций зданий различного назначения. Опыт проектирования показывает, что даже с учетом веса надарочных конструкций, арочное пролетное строение обычно легче балочного, особенно при больших пролетах, в этом рациональность применения арок. Таким образом их рационально применять в покрытиях промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий пролетом от 12 до 70 м. В зарубежном строительстве с успехом применяют арки пролетом до 100 м и более.
Клее-фанерные арки рационально применимы в легких покрытиях.
При проектировании промышленных зданий железобетонные
арки рационально использовать в качестве опор для панелей
плоскостных покрытий или в конструкциях оболочек в качестве
диафрагм.
Железобетонные стропильные арки целесообразны для
применения в покрытиях зданий при пролетах от 30 м и более.
Арки так же используются в качестве пролетных элементов мостов. Распор вызывает в сечениях арки отрицательные изгибающие моменты, в связи с чем расчетные моменты в арках значительно меньше, чем в аналогичных по величине пролета и нагрузке балках. Поэтому сечения арок меньше, чем аналогичных балок и перекрывающая способность их выше, в чем заключается рациональность применения арок в конструкциях мостов.

Вопрос 13. Рамы и их виды, геометрические параметры.
Рамами называют стержневые конструкции, состоящие из вертикальных элементов (стоек) и горизонтальных (ригелей), жестко соединенных между собой в узлах.
Различают рамы однопролетные (простые), а также многопролетные и многоэтажные (сложные).

Пролеты, перекрываемые рамами, колеблются в широких пределах, от 6 м до 100 м и более. Основные размеры рам – пролет и высота – зависят от функциональных требованиях.

Рамы, как и арки, являются плоскими распорными конструкциями и по статической работе делятся на трехшарнирные, двухшарнирные и бесшарнирные (рис. 10). Поперечное сечение элементов рам может быть сплошностенчатым или сквозным (решетчатым).