Деревянные арки. Виды. особенности работы. Решение узлов.

Деревянные арки применяются в покрытиях производственных, промышленных, сел/хоз-ных и общественных зданий, имеющих пролёты 12…80м.

Арки бывают сплошные, состоящие из криволиненых и прямолинейных блоков различного очертания: треугольного, кругового, стрельчатого и многоугольного. Подъем f арок зависит от технологических требований и выбирается в рекомендуемых пределах отношения f /l. В стрельчатых арках f/l =1/2-1/3.

По статическим схемам деревянные арки разделяют:

1) трехшарнирные, имеющие 2 опорных и один коньковый или иногда так называемый ключевой шарнир.

2) двухшарнирные, имеющих только два опорных шарнира

По особенностям опирания на опоры арки делятся: без затяжек и с затяжками, или с нижними поясами.

Арки работают на сжатие с изгибом, но т.к. нет переломного узла = изгибающий момент небольшой. Можно так подобрать нагрузку, что M=0

Если считать, что напряжение от max. изгибающего М составляет менее 10% от нормального напряжения сжимающей силы, то в расчете влияние от изгиб. Момента можно не учитывать.

Арки бывают: клеедощатые и клеефанерные

Дощатоклееные арки примен. кругового или стрельчатого очертания с затяжками или с непосредственным опиранием на фундаменты или контрофорсы. При наличии затяжек пролеты арок обычно не превышают 24 м. Арки обычно склеивают из пакета досок прямоугольного по высоте сечения, что менее трудоемко.

При пролетах до 24 м. и f/l=1/8-1/6 целесообразно применять двухшарнирные арки как более экономичные во всех случаях.

1) Распорную сист. треугольного очертания проектируют с применением прямолинейных клеедощатых эл-ф, со стальной затяжкой или с опиранием непосредственно на фундаменты. Узлы в этой конструкции решаются с эксцентриситетом, благодаря чему уменьшается расчетный изгибающий момент, который:

М_РАСЧ=Мq – M_N = Mq – Ne - Mq – момент от поперечной нагрузки; M_N – разгружающий момент от продольной силы; е – эксцентриситет.

При равномерно распределенной нагрузке: Mq = ql² / 32

Клееный элемент проверяют на прочность (1) и устойчивость плоской формы деформирования по обычным формулам расчета сжато-изгибаемых эл-в. (1) N/F_РАСЧ +М_Д/W_РАСЧ ≤ Rc F_РАСЧ(пл. попер-го сеч.); М_Д(расч-й изгибающий М).

К недостаткам эксцентричного решения узлов относится концентрация скалывающих напряжений в зоне опирания, что учитывается введением коэф-та k_СК >1. → τ =(QS_БР /J_БРb_РАСЧ)·k_СК.

!!Следует ограничивать значение эксцентриситета. рек-ся принимать е ≤ 0,15h. При опред-и усилий в эл-х сист., ее рассчитывают на 2 сочетания нагрузок – 1)постоянную по всему+ временную по всему пролету и 2) постоянную по всему+временную на половине.

2) Дощатоклееные арки применяют кругового или стрельчатого очертания с затяжками или непосредственным опиранием на фундаменты или контрфорсы. При наличии затяжек l ≤ 24м.Склеивают из пакета досок прямоугольного сеч-я. Бывают 2х и 3х-шарнирными. Коньковый узел в 3хшарнирных арках можно выполнять с деревянными накладками на болтах, воспринимающими поперечную силу от временной нагрузки и обеспечивающими жесткость узла арки из ее плоскости. Если распор воспринимается затяжкой, она выпол-ся из профильной или круглой стали. Арки рассчитывают на нагрузки и воздействия в соответствии со снипом. В результате определяют М,N,Q. Нормальные напряжения в арках вычисляют по обычной формуле для сжато-изгибаемого стержня в сечении с максималным изгибающим моментотм и соответствующей ему нормальной силой.

Расчет арок на устойчивость плоской формы деформирования производят по формуле:

Клеевые швы проверяют на скалывание: QS/Jbξ ≤R_CK S-cтатический момент; b-ширина арок; Rcк-расчетное сопротивление скалыванию клееных эл-в.

Накладки в коньковом узле рассчитывают на поперечную силу при несимметричном загружении арки. накладки работатют на поперечный изгиб. Изгибающий момент накладки: Mи=Qе₁/2.

Считают усилия действующие на болты R₁ и R₂. Несущую способность болтов определяют с учетом направления сил поперек волокон; она должна быть больше действующих усилий R₁ и R₂

Крепление арки в опорных узлах рассчитывают на максимальную поперечную силу, действующую в этих узлах. В арках больших пролетов опорный и коньковый узлы конструктивно сложнее. Их можно выполнить с помощью специальных элементов состоящих из стальных пластинок, соединенных стержнем из круглой стали.

Кстати усилия в круглой арке определяются по 4м симметрично расположенным промежуточным точкам. М=М_n-Hy_n (в треуг-х М_РАСЧ= Mq – Ne).