43. Расчет арок

Арки рассчитывают на нагрузки от покрытия и арки, снега, расположенного по всему пролету или на половине пролета, и сосредоточенную нагрузку от подвесного транспорта. Двухшарнирная арка с затяжкой является статически неопределимой системой с одним неизвестным. В расчетной схеме очертание пологой двухшарнирной арки принимают по квадратной параболе (f<1/4L)

y=4f*x*(L-x)/(L*L)

Расчет ведется с учетом влияния перемещений от изгибающих моментов и нормальных сил.

Площадь сечения арматуры затяжки предварительно подбирают по распору (без учета продольных сил в арке)

H=0,9*q*L²/(8*f)

Далее определяют распор параболических арок для различных частных случаев загружения.

Значения изгибающих моментов, продольной и поперечной сил в произвольном сечении арки:

М_х = М₀ - Ну;

N_x=Q₀sinφ + Hcosφ;

Q = Q₀cos φ - Hsinφ,

где М₀ и Q₀ — изгибающий момент и поперечная сила в основной системе (балочные момент и поперечная сила).

Предварительное напряжение затяжки уменьшает подвижность опор арки и приближает ее работу под нагрузкой к работе арки c неподвижными пятами. При этом распор Н увеличивается, а изгибающий момент арки уменьшается.

В процессе предварительного напряжения затяжки сила обжатия Р, действующая на всю конструкцию, распределяется между затяжкой и аркой, вызывая сжатие в затяжке и изгиб со сжатием в арке. Перемещение X системы от усилия Р можно определить из условия равенства суммы реактивных сил затяжки и арки силе предварительного обжатия бетона:

(r_а+r,)Х = Р.

Усилия в затяжке и арке, вызванные единичными перемеще­ниями,

r1 = 1/δ³ г_а = 1/б^а

Усилия обжатия затяжки N₁ и арки N_a и изгибающий мо­мент М_а в ключе арки

N₁₌ r1*X;

N_a= r1*X;

М_а= N_a* f.

По вычисленным от различных воздействий усилиям и моментам в арке и усилиям в затяжке определяют максимальные и минимальные их значения и по ним производят подбор поперечных

сечений арки и затяжки, а затем арматуры. Затяжки рассчитывают на прочность и трещиностойкость. При расчете арок учитывают их продольный изгиб.

44. Типы рам и их конструкции

Рамы — плоские стержневые системы, геометрическая неизменяемость которых обеспечивается жесткими соединениями в узлах.

В зависимости от числа пролетов и этажей рамы подразделяют на однопролетные и многопролетные, одноэтажные и многоэтажные. Часть соединений стоек с ригелями и фундаментами в раме могут быть не жесткими, а шар­нирными.

В каркасах одноэтажных зданий в рамах из сборных элемен­тов ригели обычно соединяют с колоннами шарнирно и с фунда­ментами — жестко. В многоэтажных рамах карка­сов многоэтажных зданий (гаражей, мотелей и др.) соединение ригелей с колоннами осуществляют преимущественно жестким.

Стойки рам могут соединяться с фундаментами жестко и шар­нирно. При слабых грунтах рекомендуют шарнир­ное соединение. При таком соединении фундаменты становятся легче.

Применение предварительно напряженных ригелей позволяет существенно увеличить пролеты рамных конструкций (в отдельных случаях до 60 м) при строительстве автобусных гаражей, авиасборочных мастерских и др.

Рамы конструируют в соответствии с характером и значе­ниями ординат огибающих эпюр осевых сил и моментов, получен­ных в результате расчета при различных расположениях вре­менных нагрузок. Стойки рам армируют как внецетренно сжатые элементы, ригели — как изгибаемые (осевые усилия в них невелики и могут в расчете не учитываться).

В угловых узлах монолитных рам напряжения сжатия концентрируются вблизи внутренней грани угла.

Наибольшие растягивающие напряжения образуются не у внешней грани, а в пределах средней части диагонального сечения, поэтому при конструировании растянутую арматуру у внешней грани угла обычно плавно закруг­ляют. Криволинейная арматура, стремясь выпрямиться под действием усилия F, вызывает откол бетона по внутренней грани узла, поэто­му во входящих углах устанавливают дополнительную поперечную арматуру которая должна воспринимать равно­действующую усилий в пересекающихся стержнях.

Для сборных железобетонных рам весьма важным является членение конструкций на сборные элементы. Их размеры принимают в зависимости от конструктивной схемы, условий изготовления на заводе, транспортирования и монтажа. Конструктивные решения стыковых соединений сборных элементов должны быть наиболее простыми по технологии их осуществления на месте строительства (они не должны задерживать монтаж конструкций).

Имеются более экономичные типы стыков с точки зрения расхода материала, но они требуют повышенной точности при изготовлении сборных элементов.

В последние годы значительное распространение нашли рамные конструкции с использованием предварительного напряжения. Особенностью их конструирования является рациональное разме­щение предварительно напрягаемой арматуры в элементах по их сечению с обеспечением прочности и трещиностойкости элемента в любом его сечении в соответствии с эпюрой изгибающих мо­ментов. В случае мощных ригелей в сравнении со стойками пред­варительно напрягаемую арматуру располагают только в ригелях, а стойки армируют ненапрягаемой арматурой. При коротких и жестких стойках в углах рам действуют большие изгибающие моменты, в связи с этим рациональна постановка предварительно напряженной арматуры как в ригелях, так и стойках.