SU1742436A1 - Дерев нна трехшарнирна арка - Google Patents

Abstract

Использование: в несущих конструкци х покрытий зданий и сооружений. Сущность изобретени : дерев нна  трехшар- нирна  арка включает полуарки, имеющие горизонтальные и наклонные участки переменной высоты сечени , увеличивающиес  к месту сопр жени , соединенные в коньке крепежными детал ми и снабженные на опорах анкерными устройствами, и зат жку со ст жной муфтой. Горизонтальные участки выполнены с пазами, в которых на клею установлена зат жка, размещенна  в нижней части сечени . Предусмотрено ее выполнение предварительно напр женной. Наклонные участки полуарок выполнены с несимметричной арматурой со стороны нижней грани сечени , причем последн   перепущена на горизонтальные участки и жестко соединена с зат жкой. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к строительству , а именно к несущим конструкци м покрытий зданий и сооружений.

Известна трехшарнирна  арка с зат жкой , имеюща  треугольное очертание и состо ща  из двух пр молинейных симметрично армированных клеедощатых блоков, соединенных в коньке с помощью накладок, а в опорных сечени х, св занных металлической зат жкой, прикрепленной к анкерным устройствам .

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сути  вл етс  дерев нна  трехшарнирна  арка, образованна  из спаренных полуарок ломанного очертани  с изломом вовнутрь, имеющих переменное по высоте сечение, металлической зат жки, нат нутой между опорными сечени ми с помощью анкерных устройств, и соединительных накладок в замковом шарнире.

. Целью изобретени   вл етс  снижение материалоемкости и повышение надежности .

На фиг. 1 изображена дерев нна  трехшарнирна  арка, вид спереди; на фиг.2 - арка с арматурой в наклонных участках; на фиг.З - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - фрагмент покрыти  каркасного здани , аксонометри .

Дерев нна  трехшарнирна  арка включает две полуарки 1 изогнутого очертани  с изгибом вовнутрь, соединенные в коньке с помощью крепежных деталей 2 на болтах, а на опорах- с помощью зат жки 3, нат нутой на анкерные устройства 4. Кажда  полуарка 1 имеет горизонтальный участок 5, примыкающий к опоре, и наклонный участок 6,

примыкающий к коньку. Линейные участки 5 и 6 выполнены переменного по высоте сечени . Горизонтальные участки 5 снабжены в нижней части сечени  пазами 7, в которых размещены и замоноличены посредством клеевой композиции (заливочного компаунда) 8 стержни металлической зат жки 3. Дл  регулировани  строительного подъема зат жка 3 снабжена в средней части нат жным устройством 9, например ст жной муфтой.

Арка выполнена с составной по длине металлической зат жкой 3, котора  на горизонтальных участкахб полуарок 1 предварительно напр жена, а в местах соединени  частей зат жки 3 установлены анкерные устройства 10(фиг.2). Кроме того, наклонные участки 6 полуарок армированы стержн ми, часть которых перепускаетс  на горизонтальные участки 5 в дополнение к стержн м зат жки 3 и жестко соединена с последними , повыша  изгибную жесткость и прочность наиболее напр женной части сечени  полуарки в месте изгиба и воспринима   усили  отрыва, возникающие в нижней части сечени  в момент придани  ей строительного подъема.

В нижней части горизонтального участка 5 полуарки 1 в выбранные фрезой пазы 7 размещены и замоноличены посредством клеевой композиции 8 стержни зат жки 3 (фиг.З).

Покрытие каркасного здани  состоит из системы трехшарнирных арок, полуарки 1 которых соединены в коньке посредством конькового бруса 11 и элементов покрыти  12, а наклонные участки 6 полуарок 1 образуют ребра хребтовой несущей складки 13. Арки шарнирно оперты на несущие стены или колонны 14 (фиг.4).

Пор док изготовлени  арки по фиг.1 следующий.

Вначале склеивают полуарки 1, в нижней части сечени  горизонтальных участков 5 выбирают фрезой пазы, в которые устанавливают стержень зат жки 3 и нагнетают заливочный компаунд 8, например, на основе эпоксидных смол с наполнителем. Затем пазы 7 закрывают защитным слоем из тонкой доски или однонаправленной фанеры, жестко прикрепл емым к нижней части сечени  на клее. После отверждени  компаунда 8 полуарки на опорах снабжают анкерными устройствами 4, например, в виде жесткой шайбы и гаек, навинчиваемых на выпуски зат жки 3. Изготовление арки заканчиваетс  сборкой полуарок 1 с помощью деталей 2 на болтах и установки ст жной муфты 9.

Пор док изготовлени  арки по фиг.2 отличаетс  тем, что анкерные устройства 4 и 10 устанавливают перед нат жением стержней зат жки 3 на концах горизонтальных

участков 5 полуарок 1. Кроме того, арматурные стержни наклонных участков 6 перепускают на горизонтальные участки 5 и жестко соедин ют со стержн ми зат жки 3, например , с помощью сварки. Фрезерованные па- зы 7 в нижней части сечени  полуарки непрерывно переход т с горизонтального участка 5 полуарки 1 на ее наклонный участок 6. После установки арматуры и заливки компаундом 8 пазов 7 производ т предварительное нат жение зат жки 3 на горизонтальных участках 5 полуарки 1.

Монтаж арки по фиг.4 целесообразно осуществл ть с помощью временной опоры, размещенной в середине пролета, на которую поочередно укладывают коньковый брус 11, полуарки 1, опертые одним концом на колонны или несущие стены 14, а другим на коньковый брус 11. После соединени  в коньке наклонных участков 6 полуарок 1 и

сборки частей зат жки 3 ст жной муфтой 9 смежные арки объедин ютс  элементом покрыти  12 в хребтовую несущую складку 13. С целью повышени  жесткости при транспортировке и монтаже готовой арки на

уровне зат жки 3 ее усиливают жесткими св з ми, которые снимают после установки арки в проектное положение и раскреплени  ее расчалками.

Особенностью силовой работы арки по

фиг.1  вл етс  то, что с увеличением внешней нагрузки и, соответственно, внутренних усилий в металлической зат жке 3, воспринимающей распор, это усилие передаетс  на поперечные сечени  горизонтальных

участков 5 через клеевое соединение. Так как ось зат жки 3 расположена ниже нейтральной оси сечени  горизонтального участка 5, то создаетс  распределенный по длине изгибающий момент обратного знака по отношению к изгибающему моменту от внешней нагрузки, что увеличивает несущую способность армированного сечени .

Поскольку высота сечени  горизонтального участка переменна , возрастающа  линейно к месту изгиба, то ось горизонтального участка наклонена, а следовательно, момент обратного знака измен етс  по длине горизонтального участка нелинейно.

Выражение дл  изгибающего момента в

произвольном сечении х горизонтального участка 5 имеет следующий вид:

()S(e + ix)x

где q - равномерно распределенна  внешн   нагрузка;

I - пролет;

Н - распор, H ql2/8f; f- стрела подъема арки;

S - длина горизонтального участка;

е - эксцентриситет распора в опорном сечении;

I - уклон оси горизонтального участка.

Из этого выражени  видно, что второе слагаемое, отвечающее за момент обратного знака, нелинейно.

В случае неаомированного сечени  формула имеет следующий вид:

( -x)-H(e+ix)

Оба выражени  совпадают при , т .е. в месте изгиба.

Отличительной особенностью работы арки по фиг.2  вл етс  то, что зат жка 3 на длине горизонтального участка 5 предварительно напр жена, вследствие чего горизонтальный участок получает начальную кривизну обратную кривизне от внешней нагрузки, а это повышает сопротивл емость поперечных сечений изгибу. Кроме того, перепускание арматуры наклонных участков 6 на горизонтальные участки 5 и жесткое соединение их со стержн ми зат жки 3 обеспе- чивают непрерывность армировани  полуарки в наиболее напр женном сечение, в месте изгиба. В криволинейных стержн х положение нейтральной оси не совпадает с осью симметрии сечени , а смещено в сторону центра кривизны. Поэтому армирование изогнутой части полуарки 1 с выпуклой стороны сечени  приблизит нейтральную ось к центру сечени  и тем самым обеспечит более равномерное распределение нормальных напр жений изгиба в сжатой и раст нутой зонах.

Отличительной особенностью работы арки по фиг.4  вл етс  пространственность работы покрыти  в целом, в котором наклонные участки 6 полуарок 1 образуют ребра хребтовой складки 13, а коньковый брус 11 и элементы покрыти  12 воспринимают изгибающий момент, действующий в плоскости, перпендикул рной к плоскости арки, и тем самым частичное разгружаю последние.

Предлагаема  арка рациональна по расходу материалов и экономична в эксплуатации . Расход древесины в сравнении с известной аркой снижаетс  на 20% в результате включени  металлической зат жки в состав сечени  горизонтальных участков

полуарки, примыкающих к опорам, в качестве несимметрично расположенной арматуры . Расход металла уменьшаетс  в 2-3 раза за счет несимметричного армировани  с использованием стержней зат жки, исключени  подвесок зат жки. Снижаютс  в два раза эксплуатационные затраты на защиту металла от коррозии и обогрев здани  в холодное врем  года вследствие армировани  большей частью зат жки горизонтальных

участков арки и уменьшени  подарочного пространства. Повышаетс  степень заводской готовности конструкции арки путем объединени  зат жки с полуарками, что уменьшает количество элементов, подлежащих сборке на монтажной площадке. Уменьшаетс  масса конструкции арки за счет армировани  сечений и включени  наклонных участков полуарок в пространственную работу хребтовой складки. Имеет место легкость транспортировки и монтажа с использованием механизмов малой грузоподъемности и удобство и простота устройства верхнего естественного освещени  за счет естественного профил  арки.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Дерев нна  трехшарнирна  арка, включающа  полуарки, имеющие горизонтальные и наклонные участки переменной

   высоты сечени , увеличивающиес  к месту сопр жени , соединенные в коньке крепежными детал ми и снабженные на опорах анкерными устройствами, и зат жку со ст жной муфтой, отличающа с  тем,

   что, с целью снижени  материалоемкости и повышени  надежности, горизонтальные участки выполнены с пазами, в которых на клею установлена зат жка, размещенна  в нижней части сечени .
2. 2. Арка по п.1, отл ича ю ща  с   тем, что зат жка выполнена предварительно напр женной .

   З.Арка по пп.1 и 2, отличающа с  тем, что, с целью повышени  прочности, наклонные участки полуарок выполнены с несимметричной арматурой со стороны нижней грани сечени , причем последн   перепущена на горизонтальные участки и жестко соединена с зат жкой.

   «ад

   М

   м

   Ј

   .Ч

   Фиг.З