|
Трехшарнирные арки из сегментных
ферм на гвоздях с металлическими затяжками или с передачей распора
непосредственно опорам применяются, как правило, в покрытиях зданий с
пролетами более 30 м.
По сравнению с балочными сегментными фермами трехшарнирные
арки благодаря меньшей высоте сегментов (примерно в 4 раза) имеют меньшие
длины панелей верхнего пояса и элементов решетки, а расчетные усилия в
раскосах арок при односторонней нагрузке значительно меньше усилий в раскосах
балочных сегментных ферм того же пролета.
Трехшарнирные арки хорошо членятся на транспортабельные
крупные блоки.
Недостатками трехшарнирных арок являются: относительная
сложность опорных и коньковых узлов ферм и необходимость постановки
вертикальных связей для пространственного крепления нижнего пояса,
осложняющей монтаж арок.
При конструировании арок можно руководствоваться
правилами, изложенными выше для сегментных ферм (§ 95). Сечения поясов арок
при больших пролетах в целях повышения жесткости нижнего (сжатого) пояса
рекомендуется делать со сплошными прокладками по типу III (); при малых
пролетах рекомендуется решение верхнего и нижнего поясов по типу 1 .
В арочных сквозных конструкциях необходима постановка
вертикальных связей для закрепления нижнего сжато-растянутого пояса в целях
предупреждения выпучивания его из плоскости системы ().
Стыки нижнего пояса устраивают вблизи тех узлов, где
располагаются вертикальные связи.
По архитектурным или монтажным соображениям иногда
целесообразно применять попарно сближенную расстановку арок с устройством
связей в плоскости нижнего пояса.
Затяжки арок выполняются из одного круглого стального тяжа
или при больших пролетах из двух уголков или швеллеров. Для устранения
заметного провисания затяжек под влиянием собственного веса устраиваются
подвески из круглой стали диаметром 8—10 мм.
В арках больших пролетов (более 30 м) металлическая затяжка прикрепляется в опорном узле при помощи сварного стального башмака,
который облегчает устройство подвижной опоры ( 189, узел 3). Все элементы в
опорных узлах фермы, представленной на 189, центрированы. Сжимающие усилия
верхнего пояса, так же как растягивающие и сжимающие усилия нижнего пояса,
передаются опорной наклонной плите стального башмака. Верхний пояс
непосредственно упирается в плиту. Нижний пояс у опорного узла прерывается:
между элементами нижнего пояса поставлены прокладки и с боков — накладки на
нагелях и болтах, через которые плите передаются сжимающие усилия;
растягивающие усилия воспринимаются тяжами, которые сверху крепятся к
уголкам, упертым в накладки нижнего пояса, а снизу — к опорной плите.
Примыкание нижнего пояса в коньковом узле аналогично
примыканию в опорном узле. Коньковый «шарнир» решен из уголков, скрепленных
между собой двумя стальными накладками на 'болтах
К особенностям расчета трехшарнирных арок относится
следующее: при одностороннем загружении арки решетка и верхний пояс
незагруженной полуарки не работают, а при нагрузке, равномерно распределенной
по всему пролету, решетка и нижний пояс воспринимают незначительные усилия.
Для определения расчетных усилий в этих элементах необходимо учитывать,
помадио слошного загружения, возможность расположения снега на у4_, V2 и 3А
пролета.
Верхний пояс сегментных полуарок представляет собой
неразрезной криволинейный стержень, воспринимающий, кроме сжимающих усилий,
изгибающие моменты. Сложная работа составного, на податливых соединениях
(гвоздях), многопролетного верхнего пояса со сплошными прокладками,
прерывающимися в узлах, где вследствие этого жесткость пояса резко падает,
еще более осложняется наличием в нем моментов от внецентрен- ного
прикрепления решетки.
В практике проектирования верхний пояс рассчитывается
приближенным методом, отражающим действительный характер работы верхнего
пояса. В основу метода расчета рекомендуемого НиТУ 122-55, положены следующие
предпосылки.
1. В ветвях верхнего пояса, представляющего собой
короткий многослойный составной элемент, вертикальные гвозди .полностью не
обеспечивают совместной работы брусков, поэтому расчетные момент инерции и
момент сопротивления основных ветвей существенно ниже, чем у монолитного
сечения. Решающую роль в обеспечении требуемых жесткости и прочности на изгиб
верхнего пояса играют ребровые прокладки, воспринимающие основную часть
изгибающего момента, поэтому особенно важное значение приобретают
горизонтальные гвозди, служащие для прикрепления основных ветвей к
прокладкам.
2. Вне пределов прокладок пояс работает как пакет
практически не скрепленных между собой брусков, причем в зоне узлов жесткость
его несколько повышается благодаря прикреплению к элементам решетки.
Продольные усилия при сжатии воспринимаются только ветвями пояса.
3. В связи с тем, что прокладки в верхнем поясе не
проходят через узел фермы, момент инерции пояса в панели резко отличается от
момента инерции вблизи узла, поэтому пояс необходимо рассматривать как
неразрезную балку с резко уменьшенным моментом на участках в зоне узлов. В
расчете местоположение нулевых точек^моментов принято близ концов прокладок
на расстоянии «0,05 /о от узлов ( 190).
Вертикальные гвозди ставят конструктивно по всей длине
верхнего люяса и забивают сверху и снизу ветвей. При ширине ветви не более 7 см вертикальные гвозди ставят в ветви в один ряд; при ширине ветви более 7 см — в два ряда.
Сжатый тояс сегментных ферм проверяется на возможность
выпучивания из плоскости фермы обычным методом.
Нижний пояс рассчитывается на растяжение в ослабленном
нагелями стыке и в узле с наибольшим изгибающим моментом от
внецентренного'прикрепления решетки (§ 82).
Дополнительно нижний пояс должен рассчитываться на сжатие
с продольным изгибом в плоскости фермы три свободной длине, равной расстоянию
между узлами ферм, и из плоскости длиной, равной расстоянию между связями,
увеличенному на 25%. Внецентренное крепление решетки в узлах верхнего пояса
сегментных ферм обычно не учитывается. Считается, что возможные при этом
перенапряжения перекрываются имеющимся запасом прочности. Для упрощения
изготовления сегментных ферм стержни решетки разбивают на две группы — сильно
нагруженные и слабо нагруженные. Концы стержней каждой группы крепят одинаковым
количеством гвоздей, исчисленным по максимально нагруженному стержню (но не
менее 4 гвоздей). Ширина досок решетки определяется ус^виями размещения
гвоздей в узлах; желательно все стержни решетки выполнять из досок одной
ширины.
Разбивку фермы полуарки производят на бойке, на котором
ведется сборка ферм из заранее заготовленных по шаблонам досок и брусков. Во
избежание просадки конькового узла арке придают превышение в коньковом
шарнире по отношению к проектному его положению, ориентировочно равное Vso
пролета.
|