Арочные конструкции

раз статически неопределимы 
Двухшарнирные арки могут легко деформироваться вследствие свободного поворота в шарнирах,
и, благодаря этому, в них не возникает существенное увеличение напряжений от температурных воздействий и осадок опор.

поскольку их статическая определимость при достаточной деформативности арочных конструкций существенного значения не имеет.
Наличие ключевого шарнира усложняет конструкцию арок и устройство кровельного покрытия.

и поэтому оказываются самыми легкими; 
однако они требуют массивных опор и их приходится рассчитывать на температурные воздействия.

передается на опоры)

арки с затяжками

При наличии затяжки опоры воспринимают (в основном) вертикальные нагрузки и поэтому получаются более легкими.
Затяжка может одновременно использоваться для устройства подвесного потолка и для создания предварительного напряжения в арках.

сегментные, оси полуарок располагаются на общей окружности
– стрельчатые, состоящие из полуарок, оси которых располагаются на двух окружностях, смыкающихся в ключе под углом.
– арки, очерченные по цепной линии

Для высоких арок с большим собственным весом целесообразно принимать очертание по цепной линии (катеноиду).

арки h.
Пролет и стрела подъема обычно определяются технологическими и архитектурными требованиями.
В зависимости от соотношения стрелы подъема f к пролету l арки можно разделить на
– пологие (f / l < 1/4...1/10)
– высокие (или подъемистые) (f / l ≈ 1/4...1).

проектируют чаще всего с параллельными поясами

Высоту сечения сплошных арок назначают в пределах (1/50÷1/80) пролета.
Возможность применения в арках небольшой высоты сечения объясняется малой величиной изгибающих моментов.

Сплошные арки проектируются сварными с сечением в виде широкополочного двутавра (как и в сплошных рамах),
в пологих арках продольные силы велики, поэтому стенку поперечного сечения арки можно назначать большей толщины, чем в раме.

Криволинейное очертание сплошных арок усложняет их изготовление.

делают обычно с параллельными поясами

или, при большой высоте арки, с переломом наружного пояса, который над опорами имеет вертикальные участки
Около опор пояса арок сближаются и заканчиваются опорным устройством – шарниром.

Сквозные арки проектируются аналогично легким фермам. Пояса их компонуются из двух уголков или из двух легких швеллеров.

Сквозные арки в целях упрощения изготовления могут иметь ломаное очертание.
В арках применяется также предварительное напряжение или регулирование усилий.

двухшарнирных арок при стреле подъема не более 1/4 пролета разрешается определять в предположении наличия шарнира в ключе.
Расчет арок после сбора нагрузок выполняется в следующем порядке:
1) геометрический расчет арки;
2) статический расчет;
3) подбор сечений и проверка напряжений;
4) расчет узлов арки.

Геометрический расчет арки заключается в определении всех размеров, углов и их тригонометрических функций полуарки, необходимых для дальнейших расчетов.
Исходными данными при этом являются пролет l, высота (стрела подъема) f, а в стрельчатых арках также радиус полуарки r или ее высота f.

при этом ее условно принимают равномерно распределенную по длине пролета покрытия.
При расчете сегментных арок при f/l ≥ 1/8 нужно учитывать также распределение снеговой нагрузки по треугольным эпюрам.
Стрельчатые арки при определении снеговых нагрузок могут условно считаться треугольными.
Ветровую нагрузку определяют по СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» с учетом шага арок и считают приложенной нормально к поверхности покрытия. При этом для упрощения расчета криволинейные эпюры этой нагрузки можно заменять прямолинейными нормальными к хордам полуарок.
При расчете стрельчатых арок они условно могут считаться треугольными, и нагрузка распределится нормально к хордам полуарок.

состояниям только первой группы.

n, cx – коэффициенты, принимаемые согласно табл. Е.1.
Если не допускать развитие пластических деформаций, то коэффициенты n, cx можно не учитывать.

1. Расчет на прочность

при сжатии с изгибом
принимается по табл. Д3

Приведенный относительный эксцентриситет

– относительный эксцентриситет

η – коэффициент влияния формы сечения, принимается по табл. Д2;

lx,ef – расчетная длина в плоскости рамы

следует принимать для одного и того же сочетания нагрузок из расчета системы по недеформированной схеме в предположении упругих деформаций стали, при этом для колонны постоянного сечения рамной системы значение изгибающего момента М следует принимать равным наибольшему моменту в пределах длины колонны.
Другие случаи см. п. 9.2.3

изгиба при центральном сжатии, принимается по табл. Д1

с – коэффициент, учитывающий влияние момента на потерю устойчивости в плоскости, перпендикулярной плоскости его действия.

M’ – максимальный момент
в средней трети длины элемента

условия устойчивости:

N – расчетное усилие в стержне;
φ – коэффициент продольного изгиба
Ry – расчетное сопротивление стали по пределу текучести
γc – коэффициент условий работы конструкции

из плоскости фермы;
λu – предельная гибкость элемента, определяемая
по табл. 32 СП 16.13330-2017.

но не менее 0,5

для элементов пространственных конструкций из одиночных уголков, а также из труб и парных уголков высотой свыше 50 м

для элементов пространственных и структурных конструкций из одиночных уголков с болтовыми соединениями

1) Проверка по предельной гибкости

для элементов сварных пространственных и структурных конструкций из одиночных уголков, пространственных и структурных конструкций из труб и парных уголков,

усилие в стержне;
Ry – расчетное сопротивление стали по пределу текучести
γc – коэффициент условий работы конструкции

элементов в плоскости и из плоскости фермы
λu – предельная гибкость элемента, определяемая по табл. 33 СП 16.13330-2017
Предельная гибкость для растянутых элементов структур при статической нагрузке

2) Проверка прочности

рамах, являются опорные и ключевые шарниры.

Узлы арок

Опорные шарниры могут быть трех типов:
плиточные,
пятниковые,
балансирные.

Для восприятия отрицательных реакций от действия ветра может появиться необходимость крепления легких и высоких арок к опорам анкерными болтами.
Анкерные болты следует располагать по оси арки, чтобы они не мешали свободному повороту конструкции в опорных шарнирах, закрепляют анкеры в консолях, приваренных к стенке арки (см. плиточный шарнир).

давлениях и преимущественно при вертикальном положении примыкающей к шарниру части арки.

опорная часть арки.
Пятник делают литым или сварным из листовой стали.

нижнего балансиров, в гнезда которых укладывают плотно пригнанную цилиндрическую цапфу.
Арку крепят к верхнему балансиру через плиту, которую приваривают к контуру опорного сечения арки и притягивают болтами к балансиру.
Торцы опорных сечений арки обычно фрезеруют.

которые проектируются аналогично опорным.
В ключе легких арок могут применяться листовые или болтовые шарниры.

несущая способность таких арок могут отвечать требованиям сооружения покрытий самого различного назначения, в том числе уникальных по своим размерам.
Дощатоклееные деревянные арки представляют собой пакет склеенных по пласти гнутых досок.

Деревянные арки

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.

плоской формы деформирования (из плоскости арки)

3. Проверка устойчивости в плоскости арки выполняется по формуле

зависимости от расчетной схемы и схемы загружения арки

При расчете арки на прочность и устойчивость плоской формы деформирования N и Mд следует принимать в сечении с максимальным моментом (Mmax), а расчет на устойчивость в плоскости кривизны и определение коэффициента ξ к моменту Mд нужно определять, подставляя значения сжимающей силы N0 в ключевом сечении арки, т.к. в этом сечении сила имеет наибольшее значение.
Затяжки и подвески арок работают и рассчитываются на растяжение.

виде лобовых упоров в сочетании с металлическими башмаками сваркой листовой конструкции, служащими для крепления их к опорам.
Башмак состоит из опорного листа с отверстиями для анкерных болтов и двух вертикальных фасонок с отверстиями для болтов крепления полуарок.

выполняются обычно при помощи лобового упора и сварных металлических башмаков несколько другой конструкции