Арки в дорожном строительстве
Арки покрытий и их расчет
Арки идеально подходят для создания отдельных конструкций, или используются как элемент сооружения, но существуют примеры зданий, в которых арочный принцип взят за основу.
Одним из самых известных и будоражащих воображение памятников архитектуры являются сады Семирамиды
Содержание работы
Введение 3
Общая характеристика 7
Расчет деревянных арок 12
Расчет железобетонных аркок 23
Расчет металлических арок 26
Список литературы 30
Файлы: 1 файл
Арки. Общая характеристика. Схемы арок, конструкция и расчет. Реферат.doc
Министерство образования и науки Российской Федерации
Южно-Уральский государственный университет
Кафедра «Строительных конструкций и инженерных сооружений»
«Арки покрытий и их расчет»
Выполнил: студент группы ЗФ-532
Проверил: Иващенко Ю.А.
Введение
Арки идеально подходят для создания отдельных конструкций, или используются как элемент сооружения, но существуют примеры зданий, в которых арочный принцип взят за основу.
Одним из самых известных и будоражащих воображение памятников архитектуры являются сады Семирамиды. Огромный четырехуровневый сад был устроен в форме пирамиды длиной около сорока метров. Вся конструкция висела на 25-метровых колоннах. В основании каждого яруса лежали каменные плиты, покрытые слоем камышей, а затем асфальтом и свинцовыми пластинами. Подобная система прослоек позволяла сажать разнообразные растения без ущерба зданию. Для дополнительной гидроизоляции прокладывали двухслойную кирпичную кладку. Поверх этой системы слоев насыпалась земля, в которую и сажали сотни разных растений. Висячие сады Семирамиды можно считать первым в истории ботаническим садом. Вода подавалась на верхний уровень с помощью насоса, а оттуда ручейкам и водопадам стекала на нижние этажи. Огромное сооружение, состоящее из аркад, погубил природный катаклизм – наводнение. При постройке предполагалось, что высокие колонны смогут защитить сад от воды, но она размыла основания колонн и сооружение рухнуло.
Другое и не менее известное сооружение, состоящее из аркад, это Колизей, крупнейший и наиболее знаменитый из римских амфитеатров. Колизей был заложен императором Веспасианом в 75 и торжественно открыт его сыном Титом в 80. Перестройки и ремонты, необходимость в которых возникала из-за пожаров или землетрясений, продолжались здесь до начала 6 в. К 523 относится последнее упоминание о проведенной травле диких зверей, а гладиаторские игры были запрещены еще в 404. Несмотря на то, что в последующие эпохи Колизей многого лишился из-за плохого присмотра, землетрясений и, главное, строителей, растаскивавших здание на камни, более трети внешних аркад уцелели до наших дней. Сейчас насчитывается до 80 арок. Колизей имеет в плане эллиптическую форму, длина его большой оси 188 м, малой – 155,5 м. Наружная конструкция, имеющая высоту 48,5 м, образована тремя ярусами аркад, поверх которых находится еще один сплошной, прорезанный небольшими прямоугольными окнами. В каждой из аркад некогда было по 80 арок. Многочисленные входы вели через нижнюю аркаду внутрь Колизея. Внешняя стена, равно как и внутренний каркас, вплоть до третьего яруса, были сооружены из крупных блоков травертина, скрепленных бронзовыми связями. Прочие элементы были возведены из более мягкого камня, бетона и кирпича.
Таким образом, арочные конструкции позволяют сооружать масштабные здания, делая их устойчивыми к ветрам, землетрясениям, повышая долговечность строения.
Влияние арок на архитектурные стили
В Европе применение арочных конструкций начинается с развитием Римской империи. Римляне во многом унаследовали архитектурные традиции этрусков, в том числе и циркульную арку. Именно этот элемент позволил создавать множество общественных сооружений, административно-бытовых комплексов. Вплоть до середины 2 в. до н.э. активно строятся акведуки, каналы и базилики. Арочная конструкция позволила не беспокоиться о весе здания, что повлияло на выбор материала. Теперь здания стали строить не только из вулканических пород, – пиперина и травертина, – но и из более массивного мрамора. Арки попадают в светскую архитектуру, так появляется здание городского архива – Табулариум. Оно построено в 78 до н.э. и имеет фасад, образованный двумя аркадами. Так же римляне подарили миру такое архитектурное сооружение, как триумфальную арку.
Арки индустриального периода
В 19–20 веках арки часто присутствуют как элементы зданий, но не являются чем-то новым или грандиозным. Хотя во многом включения арок поддерживают каноны стилей и эстетически незаменимы, они уже не впечатляют обывателя. Грандиозность и масштабность арки проявилась в таких сооружениях, как мосты или зданий индустриального времени, типа фабрик, заводов, добывающих предприятий. Теперь появилась возможность сооружать арки из кирпича, на основе стального каркаса или из железобетона, что позволило значительно увеличить их размеры пролета и высоты конструкции.
Необходимость в новых мостах возникла с появлением железных дорог и стремительным развитием транспортной системы. Нагрузки на мосты стали огромными из-за тяжести поездов. Промышленная революция подарила нам не только массивные железнодорожные мосты, но и изящные ажурные пешеходные переправы. Ярким примером является первый изготовленный из чугуна в 1781 арочный мост Айрон-Бридж. Он был сооружен в Великобритании через реку Северен. Этот мост был занесен в список ЮНЕСКО как объект Всемирного культурного наследия и по сей день сохранился. А уже в 1850 постоянный чугунный мост появился и в Санкт-Петербурге. Благовещенский мост сооружен по проекту инженера С.В.Кербедза. Мост имеет длину 250 м и образован восьми пролетами, один из которых разводной. Нельзя не упомянуть об одном из самых больших стальных мостов в мире. В 1932 в Сиднее был построен Харбор Бридж, арочный пролет которого длиной 503 м, поддерживает мостовый переход общей длиной 1149 м. Арка, опирающаяся на массивные башни, позволяет подвесить сам переход на высоте 49 м над поверхностью воды, что обеспечивает проход под мостом любых судов. Идею конструкции заимствовали у моста Хелл-Гейт, построенного в 1912. В проектировки моста участвовали 95 инженеров под руководством архитектора из Брно Густава Линденталя, который вместе с Генри Хорнбостелом разработал башенные опоры. Но длина пролета моста Хелл-Гейт 298 м, что безусловно не сравниться с самым длинным арочным стальным мостом Нью-Ривер в Западной Верджинии. Его центральный пролет длиной 518 м возвышается над глубоким ущельем на высоте 267 м. Он был построен в 1977 инженерами фирмы «Майкл Вэйкер инкорпорейтед». Внимания заслуживает способ строительства моста. По тросам, натянутым над ущельем между двух башен, ездили на тележках. Трехдюймовые кабели простирались на 1070 м, что позволяло рабочим перемещаться вдоль всей длины конструкции, доставлять детали и материалы в нужное место. В Европе же самым высоким мостом считается мост Джурджевича. Он был построен в 1940 в Черногории. Это бетонный арочный мост очень оригинальной конструкции находится на высоте 172 метров над каньоном реки Тары. Мост Джурджевича состоит из пяти арок, пролет наибольшей арки составляет 116 м. Сейчас для сооружения переправ арочные мосты с большими пролетами применяются редко, так как арочные системы требуют сооружения более массивных опор, довольно трудоемки и являются нетиповыми, а индивидуальными объектами проектирования.
В странах с крупными горными системами в связи с развитием транспортных сетей встала проблема обхождения естественных преград. Стали появляться тоннели, дороги через породу, чуть ли не напрямик соединяющие пункты назначения. В сечении тоннель не что иное, как арка, поэтому по сути это еще одна форма арочной конструкции. Самая развитая страна того времени, столкнувшаяся с этой проблемой, была Англия, где в 1830 тоннель проложили на участке Ливерпуль — Манчестер, протяженностью 1190 м. Вскоре в 1838 был построен тоннель Килсби длиной 2218 м.
Во Франции, Бельгии и Германии также начинают строиться железнодорожные тоннели. В 1845 итальянское правительство приступило к строительству тоннеля у перевала Мон-Сени в Альпах под руководством бельгийского инженера Мозу и геолога Зизмонди. Мон-Сенийский тоннель длиной 12 849 м в те годы являлся крупнейшим тоннелем Европы. Первые четыре года работы вели вручную, и в сутки удавалось проходить в среднем 0,63 м породы. С 1861 работы пошли быстрее благодаря использованию в строительстве бурильных пневматических машин ударного действия. С их помощью бурили шпуры, в которые закладывали пороховые заряды. Но по мере прохождения вглубь работали все дальше от входа, из-за чего сокращался приток свежего воздуха. Для решения этой проблемы инженерами были сконструированы мощнейшие по тому времени всасывающие аппараты. Их установили с обоих концов тоннеля, а приводили в действие энергией горных рек. 21 декабря 1870 французские и итальянские рабочие соединили участки своих тоннелей. Тоннель был проложен с высокой точностью. Оба его участка совпали с отклонением всего лишь в 2 см. После пятнадцатилетнего строительства 17 сентября 1871 двухпутный Мон-Сенийский тоннель открыли для движения поездов между Парижем и Турином. Но уже в 1881 по проекту инженера Фавра был построен Сен-Готардский тоннель, протяженность которого 14 984 м.
Длина тоннелей и скорость их строительства росли, так что до Первой мировой войны было проложено 26 тоннелей длиной более 5 км каждый. В Лондоне в 1863 развитие получил метрополитен, который первоначально имел протяженность 3,7 км. Огромное значение для развития метрополитена имел переход в 90-х годах с паровой тяги на электрическую, прекратившую загрязнение тоннелей дымом и копотью. Это привело к быстрому появлению подземных железных дорог во многих крупных городах. А начало сооружения подводных тоннелей относится к 1843, когда завершилось строительство под Темзой в Лондоне тоннеля для движения экипажей и пешеходов инженером М.И.Брюнелем. Тоннель длиной 360 м состоит из двух отдельных проездов шириной каждый по 4,2 м. Они разделены между собой столбами, перекрытыми арками. Строительство этого тоннеля стало возможным благодаря разработанному Брюнелем способу ведения тоннельных работ с использованием проходческого щита. А для железнодорожного движения в 1868 началось сооружение нового тоннеля под Темзой длиной 411 м. Крупнейшим сооружением времени стал подводный тоннель под рекой Гудзон в Нью-Йорке между Мангатаном и Джерслей-Сити длиной 1700 м. Его строительство затянулось на 26 лет в связи с техническими трудностями и окончилось в 1905. Таким образом можно отметить колоссальный прорыв в тоннелестроении в конце 19 в.
Еще одним достижением в строительстве, которым пользуются до сих пор, является бескаркасное арочное сооружение. В 1949 инженер-изобретатель Эдвард Мартин запатентовал революционное, самонесущее арочное сооружение из стали. Так как конструкция представляет собой систему полуциркульных арок, то может выдерживать большие нагрузки с полным отсутствием внутренних опор. Арочные сегменты из стальных гофрированных листов соединяются заклепками, и получившийся тоннель ставится на фундамент. Волнистость основного материала играет роль ребер жесткости, придавая прочность конструкции. Форма арки в сечении дает возможность воспринимать внешние нагрузки. Материал легок и прост в эксплуатации, а скорость сборки и мобильность размещения крайне высоки. Все это позволяет создать арочное сооружение, себестоимость которого существенно ниже и время установки которого также очень небольшое по сравнению со схожими типовыми сооружениями. В 1950 сэр Питер Педерсен и его сын, Питер С.Педерсен-младший, основали производственную компанию в Чикаго, чтобы начать производить этот новый продукт – стальное здание как «Удивительное Сооружение» («Wonder Building»). Такие конструкции используются для возведения ангаров, сельскохозяйственных станций, зданий торговых центров, выставочных павильонов, спортивных сооружений, заводских корпусов, складов, холодильных камер.
Таким образом, арка является во многом незаменимой конструкцией. Она имеет богатую историю и культурную ценность. Этот элемент зодчества проник во многие сферы строительства, зачастую делая возможными немыслимые проекты. Порой арка просто приятна человеческому взору. Но еще она дает возможность отлично распределять силы и нагрузки, порой формируя новые архитектурные стили. Арки можно встретить повсюду, на любом континенте, у любого народа, и даже у самой природы. Так что за этой простотой скрывается удивительный мир возможностей и множество поразительных историй.
Общая характеристика
Арки также как и рамные относятся к распорным конструкциям, т. е. для них характерно наличие горизонтальной составляющей опорной реакции (распора).
Арки используются в качестве основных несущих конструкций зданий различного назначения. Их применяют 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.
По статической схеме арки разделяют на трехшарнирные и двухшарнирные без ключевого шарнира:
Рисунок 1 – Трехшарнирная и двухшарнирная арка
По схеме опирания их делят на арки с затяжками, воспринимающими распор и на арки без затяжек, распор которых передается на опоры.
Рисунок 2 - Арка без затяжки и с затяжкой
Затяжки изготовливают в большинстве случаев из арматуры или профильной стали. Возможно применение деревянных клееных затяжек, в условиях химически агрессивных сред, где металл будет корродировать.
По форме оси арки делят на:
- треугольные из прямых полуарок
- сегментные, оси полуарок располагаются на общей окружности
- стрельчатые, состоящие из полуарок, оси которых располагаются на двух окружностях, смыкающихся в ключе под углом.
По конструкции арки делятся на:
1) цельные (только треугольной формы);
Рисунок 5 – Арка из фермы (l=30…60 м, f=l/3…l/2)
3) арки из балок на пластинчатых нагелях (Деревягина)
4) кружальные арки, состоящие из двух или более рядов косяков, соединенных между собой нагелями
Рисунок 6 – Кружальная арка
5) арки с перекрестной дощатой стенкой на гвоздях
Рисунок 7 – Арка с перекрестной дощатой стенкой (l=20…40 м, f>=l/6)
6) клееные арки (дощатоклееные и клеефанерные)
Из перечисленных видов арок наиболее широкое применение получили клееные арки заводского изготовления. Распоры и несущая способность таких арок могут отвечать требованиям сооружения покрытий самого различного назначения, в том числе уникальных по своим размерам.
Арки остальных видов являются арками построечного изготовления и сейчас почти не применяются. Дощатоклееные деревянные арки представляют собой пакет склеенных по пласте гнутых досок.
По форме оси дощатоклееные арки могут иметь любой из перечисленных выше видов, т.е. они могут быть треугольными (без затяжек – при высоте 1/2 l и с затяжками – при высоте 1/6 … 1/8 l в покрытиях до 24 м), пятиугольными с гнутыми участками в местах переломов осей, пологими сегментными двух- или трехшарнирными со стрелой подъема не менее 1/6 l (в редких случаях 1/7…1/8 l) и высокими трехшарнирными стрельчатыми из элементов кругового очертания со стрелой подъема 1/3…2/3 l. Последние два вида клееных арок (сегментные и стрельчатые) рекомендуются в качестве основных.
Поперечное сечение клееных арок рекомендуется принимать прямоугольным и постоянным по всей длине. Высота поперечного сечения назначается от 1/30…1/50 пролета. Толщина слоев для изготовления арок при радиусе кривизны до 15 м принимается не более 4 см.
Использование металлических арочных конструкций
Арка представляет собой криволинейный брус, установленный на неподвижных продольных опорах. Металлические арки используются в качестве элементов несущих конструкций. Они отличаются небольшим изгибающим моментом. Это выгодно отличает их от балок и рам. Арки из металла широко применяются в промышленном и гражданском строительстве.
Использование металлических арок
Область применения арок из металла широка. Это обусловлено универсальностью конструкции и ее преимуществами.
Наиболее распространенные варианты использования арок:
- в качестве части несущей конструкции или составляющей светопроницаемого/светонепроницаемого навеса в форме арки;
- как элемент ограждения;
- арка в качестве декоративного моста в ландшафтном дизайне;
- элемент промышленных строений (ворот, ангаров, складов и т.д.);
- часть основания, на котором крепятся балки.
Основные виды арок
Завод металлоконструкций "Северозапад" выпускает различные виды металлических арочных конструкций.
Наиболее распространенными их видами являются такие модели:
- Бесшарнирные арки. Обладают жестко закрытыми пятками. Производство отличается экономностью, а конструкция – надежностью.
- Двухшарнирные арки. Конструкция отличается улучшенными характеристиками. Арка имеет опору в виде цилиндрических шарниров.
- Трехшарнирные арки. В отличие от двухшарнирных арок имеют дополнительный промежуточный шарнир.
Завод металлоконструкций «Северозапад» предлагает услуги по изготовлению качественных металлических арок для широкого спектра использования.
Aenean ut interdum nulla, sed suscipit odio. Praesent neque ante,
Aenean ut interdum nulla, sed suscipit odio. Praesent neque ante,
Aenean ut interdum nulla, sed suscipit odio. Praesent neque ante,
Обратите внимание Интернет-магазинAenean ut interdum nulla, sed suscipit odio. Praesent neque ante,
Как стать нашим клиентом?Aenean ut interdum nulla, sed suscipit odio. Praesent neque ante,
Гарантия качестваAenean ut interdum nulla, sed suscipit odio. Praesent neque ante,
Принципы работы, условия применения, компоновка и особенности расчета распорных арочных мостов
Арочными называют мосты, имеющие в основе конструкции сжатые криволинейные или полигональные элементы дугообразного очертания, т. е. арки. В настоящей главе рассматриваются арочные мосты арочной (распорной) системы, в которых распор передается на грунт. Арочные мосты балочной (внешние безраспорной) системы, в которых распор воспринимается затяжкой, кратко рассмотрены ранее.
Арочные распорные мосты (рис. 29.1) применяют с ездой поверху или посередине и крайне редко — с ездой понизу. В подавляющем большинстве случаев арочные пролетные строения относятся к простым комбинированным конструкциям, ибо не имеют решетки между арками и проезжей частью и испытывают S-образный изгиб при несимметричных загружениях временными вертикальными нагрузками.
В арочных пролетных строениях с ездой поверху различают собственно арки и надарочное строение, включающее проезжую часть и стойки. Между арками и между элементами надарочного строения могут располагаться связи. Функции главных ферм могут выполнять либо только арки, либо арки, тесно взаимодействующие с надарочным строением. При езде посередине на части длины моста вместо надарочного строения есть подарочное строение.
Передача распора на грунт требует устройства весьма мощных опор (включая фундаменты и основания). Объемы и стоимость опор в арочном распорном мосту всегда больше, чем в балочном мосту тех же пролетов при аналогичных условиях. Особенно значительны увеличения объемов и стоимости опор в многопролетных арочных мостах, в которых к промежуточным опорам предъявляется требование воспринятия одностороннего распора, отвечающего разрушению одного из пролетов. Чтобы не увеличивать стоимость, при проектировании арочного моста большое значение имеет устройство и уменьшение объемов опор моста, с вписыванием их в профиль мостового перехода и грунтовые условия.
Передача распора на грунт, т. е. по существу замена грунтом растянутого пояса балочной фермы, а также воспринятие всей или подавляющей части поперечной силы аркой, заменяющей не только сжатый пояс, но и раскосы соответствующей решетчатой балочной фермы, обеспечивает существенную экономию стали в арочном пролетном строении по сравнению с балочным в аналогичных условиях. Экономия эта составляет не менее 15—20% расхода стали в оптимальном балочном пролетном строении.
Увеличение стоимости опор и уменьшение стоимости пролетного строения приводит к целесообразности применять в арочных мостах относительно большие пролеты, чем в балочных при аналогичных условиях. По той же причине арочные мосты несколько чаще делают однопролетными.
Из-за весьма жесткой зависимости парам каждого арочного моста от профиля и грунтовых условий мостового перехода арочный мост всегда сугубо индивидуален. Типовых арочных металлических пролетных строений не существует. Необходимостью иметь хорошие грунты и относительно низкие опоры, а также отсутствием типовых проектов объясняется существенно более редкое применение арочных мостов.
Арочные мосты применяют при благоприятном профиле перехода и хороших грунтах при необходимости иметь сравнительно большие пролеты. При самых благоприятных условиях арочные мосты могут быть целесообразными уже при пролетах 50 м, в большинстве же случаев они имеют пролеты более 100 м; при пролетах более 200 м арочные мосты становятся особенно конкурентноспособными. Верхний предел для пролета металлического арочного моста около 600 м.
Арочные мосты красивы, и из эстетических соображений их сооружают иногда и там, где балочный мост был бы выгоднее. Арочные мосты часто строят в городах (например, много арочных мостов через р. Москву в Москве), а также для украшения живописных загородных ландшафтов. Особая область применения арочных мостов — горные условия, когда наличие скальных грунтов сочетается с отвечающим устройству арки рельефом.
Распорные арочные мосты можно разделить на две группы — с гибкими арками (рис. 29.1, а, б) и с жесткими арками (рис. 29.1, в—е).
Гибкая арка — полигональный сжатый стержневой элемент с малой изгибной жесткостью в плоскости фермы (определяемой условиями устойчивости на длине панели). Изгибающие моменты в гибкой арке незначительны, аналогичны изгибающим моментам в нежестком поясе любой комбинированной фермы. Значительные изгибающие моменты (обычно знакопеременные) возникают в балке жесткости, наибольшие моменты S-образного изгиба возникают в четвертях пролета при загружении временной нагрузкой половины пролета, как и в других видах простых комбинированных ферм (см. рис. 28.2).
Жесткие арки могут быть сплошностенчатыми (криволинейными или полигональными) либо сквозными (решетчатыми). Жесткая арка работает на совместное действие осевого сжатия, изгибающих моментов (преимущественно S-образного изгиба) и поперечных сил. В мосту с жесткими арками в уровне проезжей части либо имеют элементы пренебрежимо малой по сравнению с арками изгибной жесткости, либо все же устраивают балку жесткости. В последнем случае моменты S-образного изгиба распределяют между арками и балкой жесткости пропорционально их изгибным жесткостям.
Металлические мосты с жесткими арками могут быть бесшарнирны-ми, двухшарнирными и трехшарнирными (см. рис. 29.1). В прошлом, в период недоверия к надежности оснований и к работе статически неопределимых систем, часто применяли статически определимые трехшарнирные арки. Сейчас их применяют очень редко, в случаях монтажа подъемом целых полуарок. До недавнего времени основной схемой для металлических арочных мостов была двухшарнирная; бесшарнирную схему избегали в связи с увеличенными температурными, напряжениями. Однако уточненные исследования показали, что температурные напряжения имеют действительно определяющее значение только для особенно жестких сквозных (решетчатых) бесшарнирных арок. Для менее высоких сплошностенчатых арок бесшарнирная схема рациональна. Применение решетчатых арок в последние годы сократилось, но они продолжают возводиться двухшарнирными.
В России для автодорожных и городских мостов пролетами до 200 м в последние десятилетия жесткие арки уступили место гибким как более простым и не менее экономичным конструкциям. При больших пролетах, а также в железнодорожных мостах гибкие арки получаются неконструктивными, и по-прежнему должны применяться жесткие арки. Их продолжают строить во многих зарубежных странах.
Основным параметром арочного моста является стрелка арок. Отношения стрелки к пролету изменяются в очень широких пределах (1/2—1/18). Крайние цифры, ограничивающие этот диапазон, используются редко. При езде поверху наиболее употребительны отношения стрелки к пролету 1/7—1/8 и при езде посередине — 1/5—1/6.
Ось арки (или кривую центров узлов полигональной арки) прочерчивают обычно по дуге окружности, что упрощает конструкцию, ибо все элементы арок могут иметь одинаковую геометрию, или по параболе, что обеспечивает уменьшение изгибающих моментов в арке или балке жесткости. Жесткие арки назначают либо постоянной высоты, либо серповидного очертания (см. рис. 29.1), при котором высота арки уменьшается к пятам на протяжении крайних четвертей пролета. Высота сечения сплошностенчатой жесткой арки составляет, как правило, 1/50—1/70 пролета в автодорожных и городских мостах и 1/40—1/50 пролета в железнодорожных мостах. Высота сквозных решетчатых арок существенно больше.
Для числа арок в поперечном сечении моста характерны те же закономерности, что и для числа балок в балочных мостах. Наиболее характерны мосты с двумя арками. В весьма широких мостах и при небольших пролетах возможны многоарочные конструкции. При гибких арках число балок жесткости делают иногда вдвое большим числа арок, размещаемых вне плоскостей балок жесткости для упрощения монтажа.
Устройство связей в арочном пролетном строении должно обеспечивать несмещаемость всех узлов арок и конструкций проезда. Продольные связи устраивают вдоль арок и (в зависимости от наличия и устройства плиты проезжей части) вдоль проезжей части (или балки жесткости). Горизонтальные нагрузки, приходящиеся на проезжую часть, должны быть переданы либо специальными устройствами на устои, либо поперечными связями стоек на арки. При сквозных арках продольные связи устраивают обычно и вдоль верхнего и вдоль нижнего пояса арки. При езде посередине связи по аркам включают рамные порталы для пропуска габарита проезда. Устройство проезжей части в значительной степени зависит от наличия балки жесткости.
Расчеты арочных пролетных строений выполняют чаще всего по линиям влияния, построенным на основе решения статически неопределимой задачи для плоской линейно деформируемой расчетной модели. При жестких арках напряжения в них вычисляют с помощью линий влияния соответствующих ядровых моментов.
Для предварительного назначения основных сечений можно пользоваться следующими весьма приближенными формулами:
то необходимо учитывать в расчетах геометрическую нелинейность работы распорного арочного пролетного строения. Деформации пролетного строения в этих случаях заметно увеличивают изгибающие моменты и прогибы, по сравнению с вычисленными по линиям влияния.
В расчетах арок, являющихся сжатыми или сжато-изогнутыми стержнями, важна проверка общей устойчивости, выполняемая по свободным длинам, равным: из плоскости арки — расстоянию между узлами соответствующих связей; в плоскости арки для гибкой арки — расстоянию между узлами примыкания стоек или подвесок, соединяющих арку с балкой жесткости; в плоскости арки для жесткой арки — согласно.
Классификация металлических арок и их назначение
Арка – это элемент в строительстве и архитектуре, который выполняет функцию несущей конструкции сооружений и зданий с пролётами длиной более 12 м. В зарубежной практике применялись арки до 100 метров.
Металлические арки по сравнению с деревянными, каменными и бетонными отличаются больше устойчивостью к поперечным и продольным нагрузкам, прочностью материала при правильном уходе, выносливостью в разных климатических условиях.Расчёты металлических арок производятся инженерами исходя вертикальных нагрузок на опоры конструкций.
Область применения металлических арок очень широка.
- Применяются они в индивидуальных застройках: каркасы жилых домов, гаражей, ограждения.
- В промышленном строительстве: производственные и складские помещения, возведение торговых площадок.
- Нашли своё применение в рекламном бизнесе выставочные павильоны, рекламные конструкции разных типов.
Арки имеют два основных различия; конструктивные – сплошные, составные и за типом поперечного сечения – складчатые и волнистые.
Наиболее сложны в производстве - это составные арки, из-за наличия большого числа элементов, что приводит к более затратной материальной части в производстве. И увеличению трудоёмкости, самого процесса производства изделия. Исходя, с наведённых факторов предпочтение отдают складчатым конструкциям с прямолинейными элементами.
Также для данных элементов существует разделение по подтипам:
Ещё примечательно то, что все элементы данного типа арочной металлоконструкции комплектуются на одном предприятии, что существенно облегчает транспортировку всех элементов. Монтаж производится болтовым или сварочным соединениями.
Завод занимается проектированием и производством металлических конструкций и арок разных типов и проводит работы любой сложности
Типы дорожных рамных конструкций
К дорожным рамным относят виды металлоконструкций, которые имеют предназначение для инсталляции над дорожным покрытием. Сюда входят колонны дорожных знаков и комплексов управления движением, опоры для рекламных щитов. Подобные конструкции устанавливают над дорогой.
Виды основных дорожных рамных конструкций
Предприятие изготовляет рамные конструкции, которые предназначены для использования вдоль дорожного полотна и над ним.
Отличаются они по форме и видам:
- П-образная конструкция. 6,6 м высоты и 28 м ширины.
- Г-образная конструкция. Горизонтальная часть, которой размещена на 6 м от уровня грунта,6 м в сторону от фундамента.
- Т-образная конструкция. Похожа с предыдущей конструкцией по устройству.
В независимости от вида каждая конструкция состоит из специальных высокопрочных горизонтальных балок и колонн, соединенных крепежами и работающих в паре обеспечивая высокую стабильность и долговечность конструкций.
Основными типами опор для рекламных конструкций являются:
- Опоры с армо-поясами из специальным образом подогнанного швеллера.
- С жестким поперечным ребром.
Каждый типоразмер дорожных рамных конструкций изготавливается в соответствии с ГОСТом, а также СНИП-ом. Есть возможность изготовить для вашей компании широкую гамму конфигураций конструкции соответствующую вашим запросами. Обеспечив оптимальный подбор параметров и габаритов, а также типов стоек и связывающих поясов.
Для сохранения долговечности и коррозионностойкости детали конструкций обрабатываются гальванически путем горячего оцинкования. Альтернативным путем защиты служит лакокрасочное покрытие, которое нуждается в регулярном перепокрытии каждые 5 лет.
Наша компания создает легкие и высокопрочные металлоконструкции в самые короткие сроки и по доступной цене. Кроме того, мы предлагаем изготовить разнообразные нетипичные рамные конструкции согласно вашим требованиям.
АРОЧНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Происхождение, история, физические свойства и виды арок.
Также по теме: АРХИТЕКТУРААрка – одна из древнейших архитектурных форм, на заре цивилизации она не была просто перекрытием, она несла в себе ритуально-символический смысл. Слово «арка» происходит от латинского «arcus» – дуга, но существует версия, что слово происходит от ивритского «арука», что означает «длинная, тянущаяся». С развитием каменного зодчества, арки приобрели повсеместный характер и стали частью многих типов сооружений. Сегодня арка является популярным декоративным элементом, подчеркивающим изящность и одновременно монументальность объекта, наряду с этим они заняли нишу в промышленном строительстве и стали неотъемлемым элементом многих хозяйственных построек.
Так как же появился столь прекрасный и незаменимый элемент? Откуда человек смог его почерпнуть? Какие схожие конструкции присутствуют в архитектуре и природе? Как развивалась и трансформировалась арка в ходе истории, и какие приобретала значения для человечества? Люди часто забывают о значимости обыденных вещей и редко задумываются о происхождении, на первый взгляд привычного и естественного. Потому-то и стоит периодически освещать простые, знакомые каждому и давно забытые как проблема, вещи и явления.
Изучение арок, как основного элемента храмовой и соборной архитектуры, а так же, и как отдельно стоящего произведения монументальной архитектуры – триумфальной арки, занимает в истории искусств огромное место. Применение арок как пролетов или несущих конструкций имело повсеместный характер уже в начале нашей эры, а оформление арочной конструкцией входа и окон – с 10 по 15 века являлось каноническим и предопределяло становление архитектурных стилей. Возможность распределять нагрузку всего здания на одни лишь арки сыграла роль в становлении и развитии искусства постройки готических соборов, и способствовала появлению в них витража. Особое место арочный пролет занимает в мостострое, ведь именно благодаря этому элементу было создано огромное количество переправ. Сейчас же при помощи арочного принципа можно с легкостью создать покрытия промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий пролетом от 12 до 100м. Это могут быть ангары и складские помещения, спортивные и торговые комплексы, различные кровельные системы. Виды и формы арок, их назначение, а так же сооружение, в которых они применяются, достигли необыкновенного разнообразия и, скорее всего, пришли к кульминационному моменту развития, продолжая свой длинный исторический путь.
Также по теме: ГОТИЧЕСКАЯ АРХИТЕКТУРА
Происхождение и природа арок
Как же человек пришел к такой несокрушимой и долговечной конструкции, которую легко соорудить из природных материалов, создав прочную опору для всего сооружения?
Скорее всего, люди заметили эту форму в природе, окружающей человека испокон веков. Арки были всегда на виду у человека – это и вход в пещеру, и грот, и склоненные друг к другу деревья, и радуга, и полукруг заходящего солнца. В мире встречаются необычные и причудливые природные арки. Они разбросаны по свету и присутствуют на каждом материке. Эти гигантские естественные шедевры вырезаны из твердых скал, под влиянием воды, ветра и солнца.
Некоторые из них возвышаются на десятки метров над землей, в то время как другие едва сформированы и почти незаметны, но в любом случае их объединяет одно – все эти красивые естественные формирования обладают уникальной формой арки. Примеров таких явлений бесконечное множество, так что придется привести лишь наиболее монументальные и известные арки. Это Лондонская арка на побережье южной Австралии, гора Слоновий хобот, расположенная на побережье реки в южном Китае, утес Персе в Квебеке в восточной Канаде, Дердл-Дор – выступ на северном побережье Великобритании, Лазурное Око на западном побережье мальтийских островов. Радужный мост и Изящная арка находятся в США в штате Юта, где располагается целый национальный парк арок. В парке находится более 2000 природных арок из песчаника, а так же множество других ландшафтных образований. Он имеет площадь 309 кв. км и находится неподалеку от города Моаб. А самой большой на данный момент считается арка, расположенная в Китае, – мост Фей, пролет которой около 120 метров. Подобные, сформированные природой, арки можно встретить и в России: гора Кольцо в окрестностях Кисловодска, грот Дианы в мысе Лермонтова, Арка Стеллера на дальневосточном побережье, скала Золотые ворота близ массива Кара-Даг и др.
Физические свойства
Распределение сил
Суть работы арки можно представить на следующем простом примере: любая прямолинейная балка под воздействием нагрузки будет прогибаться. Происходит это потому, что под действием нагрузки в поперечных сечениях балки возникают продольные сжимающие и растягивающие напряжения. При этом в верхней части сечения действуют сжимающие напряжения, а в нижней части – растягивающие напряжения. Под действием этих напряжений верхняя часть балки сжимается, а нижняя – растягивается. В итоге, после прогиба балки, получается как бы перевернутая арка. Но если взять балку, уже имеющую некоторую кривизну оси, относительно большую по сравнению с пролетом, и перевернуть ее, то мы получим нечто, напоминающее арку. Такая теория касается арок, выполненных из цельного пласта материала. Совершенно другая идея лежит в основе арок, собранных из отдельных элементов, чаще всего, каменных. Сегменты выточены в виде усеченных клиньев, так что, опираясь друг на друга, они последовательно предают нагрузку, идущую сверху, соседнему сегменту, пока та вся не перейдет в опоры. Так что, если материал арки и опор имеет соответствующую прочность, то при повышении нагрузки арка лишь становится плотнее и крепче, это увеличивает срок ее службы и улучшает устойчивость.
Расчет арок
Расчет арок производится по правилам строительной механики. Начинают с замера и учета всех нагрузок, таких как масса самой арки, снеговая и ветровая нагрузки, а также прочие нагрузки, связанные с использованием помещения. После чего можно переходить к расчетам, которые выполняются в следующем порядке:
геометрический расчет арки;
статический расчет;
подбор сечений и проверка напряжений;
расчет узлов арки.
Нагрузки
Приходится учитывать, что нагрузки, действующие на арку, могут распространяться равномерно, на всю площадь поверхности, а могут быть сосредоточенны в отдельных местах. Например, точно постоянной и равномерной нагрузкой можно считать давление от массы покрытия и самой арки. К ним чаще всего добавляют условно полученный запас прочности, равномерно распределенной по длине пролета. Для определения массы арки используют коэффициенты собственной массы kсв = 2…4, который зависит от массы покрытия gn, снега p, других нагрузок и присутствует в выражении
Снеговую нагрузку р так же условно считают равномерно распределенной по длине пролета покрытия и определяют по нормам нагрузок и воздействий. Стрельчатые арки в этом случае принимают за треугольные, а для сегментных арок вводят определенные коэффициенты. Ветровую нагрузку q и считают приложенной нормально к поверхности покрытия и определяют так же по нормам нагрузок и воздействий. При этом для упрощения расчета криволинейные эпюры этой нагрузки можно заменять прямолинейными, а стрельчатые так же заменяют треугольными. Сосредоточенные, временные нагрузки Р включают в себя массу подвесного оборудования, или оборудования, находящегося на покровах пролета, и временных нагрузок на нем.
Геометрический расчет арки
Он заключается в определении всех размеров, углов и их тригонометрических функций полуарки, необходимых для дальнейших расчетов. Исходными данными при этом являются пролет l, высота f, а в стрельчатых арках также радиус полуарки r или ее высота f.
Статический расчет
Если рассматривать трехшарнирную арку, то опорные реакции состоят из вертикальных и горизонтальных составляющих. Причем вертикальные реакции определяют так же, как в свободно опертой балке, из условия равенства нулю моментов в опорных шарнирах. Горизонтальные реакции, которые называют распором, определяют из условия равенства моментов нулю в коньковом шарнире. Продольные и поперечные силы можно определять только в сечениях у шарниров, где они достигают максимальных величин, что необходимо для расчетов узлов. Полученные результаты сводят в таблицу усилий, по которой затем определяют максимальные расчетные усилия при основных наиболее не выгодных сочетаниях нагрузок.
Подбор сечений и проверка напряжений производятся по максимальным значениям расчетных усилий. При этом ветровые нагрузки учитываются только в тех случаях, если ветер более чем на 20% увеличивает расчетные усилия. Так же производится ряд проверок, на прочность, устойчивость к деформациям.
После глобальных расчетов выполняется анализ узлов арки, как опорных, так и замковых, если они есть. Производится проверка узла на смятие и устойчивость к горизонтальным нагрузкам.
Читайте также: