Железобетонные арки

Железобетонные арки можно применять, начиная с пролета 18 м, но эконо­мичнее ферм они становятся при пролетах более 30 м. Наиболее целесообразно перекрывать ими пролеты от 36 до 80 м (рис, 5.3).

Ось арки может иметь параболическое или круговое очертание (для упроще­ния изготовления). Наиболее распространенные — это двухшарнирные арки пролетом до 36 м. Их выполняют пологими со стрелой подъема/= (1/6… 1/8)/. Распор обычно воспринимается затяжкой.

Рис. 5.2. Узлы сплошностенчатых деревянных арок;

А — опорный узел пологой арки с затяжкой: б, в — то же, подъемистой арки (соответственно, простой упор и болтовой шарнир): г — ключевой узел трехшарнирной арки

Большепролетные подъемистые арки имеют более сложное очертание оси, их обычно выполняют трехшарнирными (из двух полуарок). Распор передается на

Рис, 5.3. Типы железобетонных арок: а — сплошное! енчатая; 6 — сквозная

Фундаменты и грунты основания. При слабых грунтах устраивают затяжку, рас­положенную ниже уровня пола (рис. 5.4).

Арки могут быть сборными в виде монтажных блоков длиной от 6 до 12 м или монолитными. Их выполняют из бетона классов ВЗО и В40. Шаг арок б…12 м. По аркам укладывают железобетонные панели покрытия, крепящиеся с помощью сварки закладных деталей и выполняющие также функции горизон­тальных связей.

Сплошностенчатые арки (см. рис. 5.3 а) применяются при пролетах до 48 м. Стрела подъема/= (1 5… 1/8)/. Высота сечения верхнего пояса арки к = (1/3©.., 1/40)1 принимается по условию устойчивости; ширина сечения Ъ = (0,4…0,5) А.

Сечение арки бывает прямоугольным или двутавровым с отношением Л/Л < 6. В стенке двутавра для облегчения конструкции и пропуска инженерных комму­никаций могут устраиваться круглые или прямоугольные отверстия.

А=(1/40.. .1/60)1

3-338

Арки пологие, устанавливаемые на колонны или высокие стены, снабжают затяжками из стали (круглой, профильной) или железобетона с предварительно напряженной арматурой. Для уменьшения провисания затяжки через каждые 5…б м устанавливают стальные или железобетонные подвески.

Рис. 5.4. Варианты опирания железобетонных арок и способы погашения распора: а — затяжкой: б — контрфорсом; в — рамой; г — фундаментом; 1 — арка; 2 — затяжка; 3 — колонна: 4 — пилон; 5 — рама; б — фундамент; Г — подпольная затяжка

В конструктивном отношении выгодно очертание оси арки, близкое к кривой давления. В этом случае она испытывает только сжатие. При равномерно распре­деленной нагрузке и несмещаемых опорах кривая давления арки будет квадрат­ной параболой. Однако на практике полного совпадения оси арки с кривой дав­ления достичь не удается, так как из-за усадки и ползучести бетона, различных схем загружеиия временной нагрузкой неизбежно возникают изгибающие мо­менты.

В целях типизации конструкции и упрощения производства работ, очертание оси пологой двухшарнирной арки обычно выполняют по дуге окружности. В расчетной схеме ее очертание принимают по квадратной параболе. Усилия в се­чениях, вычисленные от разных загружений, сводят в таблицу, из которой уста­навливают их максимальное и минимальное расчетные значения.

Сечение арматуры верхнего пояса арки подбирают по формулам для внецент — ренно сжатых элементов. Для учета влияния продольного изгиба в плоскости кривизны расчетную длину принимают: для трехшарнирной арки — 0,585, для двухшарнирной — 0,54.9. для бесшарнирной — 0,365" (где S — длина дуги).

Затяжка работает на растяжение. Влиянием изгибающего момента в затяжке от собственного веса ввиду его малости пренебрегают. Арматуру затяжки двух­шарнирной арки подбирают из условий прочности по распору Fh = 0,9(ql2 / 8f):

As = Fh/Rs, (5.1)

Где As — площадь сечения арматуры; Rs — расчетное сопротивление арматуры,

В трехшарнирной арке при расположении опор в одном уровне распор Fh = = ql~ / 8f.

Конструирование арок выполняют по общим правилам для внецентренно сжатых элементов. Армирование верхнего пояса арки чаще всего принимают симметричным (рис. 5.5) — рабочие стержни располагаются по верхней и ниж­ней граням сечения, так как возможны знакопеременные моменты при загруже — нии половины арки снеговой нагрузкой.

В качестве рабочей арматуры верхнего пояса рекомендуется использовать стержни из стали классов A-II, А-Ш, а в затяжках — предварительно напряжен­ную арматуру классов А-IV, A-V, А-VI, В-П и др. или жесткую арматуру. Попе­речные силы в арке незначительны. Поперечную арматуру ставят по расчету или конструктивно.

Стыки блоков верхнего пояса сборной арки решаются путем сварки выпус­ков стержневой арматуры в зазорах между блоками с последующим замоноличи — ванием стыков, а непрерывность работы затяжки обеспечивается пропуском че­рез нее арматуры с последующим натяжением в опорных узлах. Узлы пологих арок даны на рис. 5.5 б, в.

Сквозные арки (см. рис. 5.3 б) характерны для пролетов более 36 м, когда применение сплошного сечения становится экономически нецелесообразным. В этом случае стенку арки заменяют решеткой, превращая ее в арочную ферму. Стрела подъема принимается по аналогии с простыми арками. Высота сечения арки И = (1/40 …1/60)/. Сечения поясов и решетки — прямоугольные, близкие к

Рис. 5.5. Сборная железобетонная арка с затяжкой:

А — общий вид: б — опорный узел с затяжкой из предварительно напряженного железобетона; в — то же, с затяжкой из круглой стали: 1 — рабочая арматура верхнего пояса; 2 — конструктив­ная арматура: 3 — хомуты; 4 — предварительно напряженная арматура нижнего пояса; 5 — обыч­ная арматура

Квадрату. Решетка верхнего пояса треугольная или безраскосная. Сечения эле­ментов арок в зависимости от знака усилия определяют по формулам для сжа­тых и растянутых стержней.

Как правило, сквозные арки делают сборными в виде унифицированных бло­ков постоянной высоты и длиной до 12 м.



.