6. Большепролетные арочные покрытия. Конструктивные схемы. Достоинства. Недостатки.

Арки в качестве основных несущих элементов покрытия применяют в павильонах, крытых рынках, спортивных залах, ангарах и т. п. По затрате металла арки оказываются значительно более выгодными, чем балочные или рамные системы.

Системы и очертания арок могут быть весьма разнообразными (рис. 17.12). Самыми распространенными являются двухшарнирные арки. К достоинствам этих арок помимо экономичности относится простота монтажа и изготовления.

Двухшарнирные арки могут легко деформироваться вследствие свободного поворота в шарнирах, и благодаря этому существенного увеличения напряжений от температурных воздействий и осадок опор в них не возникает.

Трехшарнирные арки не имеют преимуществ по сравнению с двух-шарнирными, так как их статическая определимость при достаточной деформативности арочных конструкций существенного значения не имеет. Наличие же ключевого шарнира осложняет конструкцию самих арок и устройство кровельного покрытия.

Бесшарнирные арки имеют наиболее благоприятное распределение изгибающих моментов по пролету ь поэтому оказываются самыми легкими, однако они требуют устройства более мощных опор, и их приходится рассчитывать на температурные воздействия. При слабых грунтах может оказаться целесообразным, чтобы рас­пор арки воспринимался затяжкой, располагаемой ниже уровня пола. При наличии затяжки опоры воспринимают в основном вертикальные нагрузки и потому получаются более легкими.

7. Большепролетные арочные покрытия. Пути повышения эффективности арочных конструкций.

Арки в качестве основных несущих элементов покрытия применяют в павильонах, крытых рынках, спортивных залах, ангарах и т. п. По затрате металла арки оказываются значительно более выгодными, чем балочные или рамные системы.

Очертание арок выбирается близким к линии давления. При преимущественном значении симметричной, равномерно распределенной по хорде арки нагрузки (в пологих арках) наиболее выгодным является очертание арки по квадратной параболе.

Параболу часто заменяют дугой окружности, что в пологих арках не приводит к существенному изменению усилий, зато при этом значительно упрощается изготовление и проектирование арок, так как при постоянной кривизне дуги достигается наибольшая стандартизация конструктивных элементов и узлов арки.

Для высоких арок с большим собственным весом целесообразно принимать очертание по цепной линии (катеноиду). В высоких арках значительные усилия вызывает ветровая нагрузка, которая может действовать с обеих сторон и давать две резко расходящиеся линии давления. В этом случае очертание арки целесообразно принимать посередине между двумя крайними линиями давления (рис. 17.14).

При опирании арок на уровне земли размещение стенового заполнения по криволинейной поверхности арок конструктивно неудобно, затрудняется устройство проемов и здание получает некрасивый внешний вид. Креме того, помещение под арками около опор не может быть полностью использовано из-за недостаточной его высоты. Поэтому в павильонах, крытых рынках и вокзальных перекрытиях арки часто проектируют с вертикальным участком над опорами (см. рис. 1.6; рис. 17.15).