Представляют собой конструкции криволинейного (дугообразного) очертания.

⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 16Следующая ⇒

Особенностью работы арки является возникновение распора, т.е. горизонтального давления на опоры даже при действии только вертикальных нагрузок. Парки могут перекрывать большие пролеты и более экономичны по сравнению с балками.

По статической схеме работы различают бесшарнирные (а), двухшарнирные (б), трехшарнирные (в) арки и арки с затяжкой (г).

Бесшарнирные арки самые легкие, но всякое смещение опор вызывает значительные дополнительные усилия. Трехшарнирные арки являются статически определимыми, менее чувствительными к вертикальным осадкам. Если передача распора на фундаменты нежелательна, то в арках устраивают затяжки, как на уровне пола, так и на некоторой высоте. Арки с затяжками дополненные подвесками используются в качестве стропильных конструкций.

Металлические арки могут перекрывать пролеты до 150 метров (наиболее целесообразны при пролетах 60-80 метров). Железобетонные арки перекрывают пролеты до 100 метров ( оправдано применение при пролетах более 36 метров).

Деревянные арки выполняются пролетами до 60 метров. Возможно выполнение арок из камня и кирпича обычно небольших пролетов (дверные и оконные проемы).

Понятие о расчете арок

Расчет заключается в определении внутренних усилий и подбора размеров сечения. Наиболее простым является расчет трехшарнирной арки

Первоначально в таких арках определяется величина распора Н, который при равномерно распределенной нагрузке q по всей длине арки равен:

где f – стрела подъема.

После определения распора находят внутренние усилия в любом сечении – «к» арки:

М_к^о и Q_к^о – балочные изгибающие моменты и поперечные силы, определяемы для балки, которая имеет такой же пролет и нагрузки как и рассчитываемая арка;

у_к – ордината рассматриваемой точки ( сечения арки);

α – угол наклона между касательной к оси арки в рассматриваемой точке и горизонталью.

Если определить усилия в сечениях арки, проведенных через 1 – 2 метра, то можно построить эпюры М_к, Q_к, N_к, которые дают более точное представление об изменении усилий в арке по её длине.

Кривая давления в арке от постоянной равномерно распределенной нагрузки – парабола, поэтому чаще форму арки принимают параболической. Уравнение квадратной параболы имеет вид:

Однако, для удобства изготовления аркам могут придавать очертания дуги окружности, эллипса.

Общий порядок расчета

· Задаются материалом, очертанием, генеральными размерами и размерами сечения пояса арки

Высота сечения арки h = (1/30 – 1/50) l – в деревянных и ж/б арках

h = (1/30 – 1/80) l – в стальных арках;

· Определяют усилия в сечениях арки при различных загружениях;

· Проверяют прочность принятого сечения пояса арки на действие самого неблагоприятного сочетания нагрузок;

· В случае наличия затяжки определяют её сечение;

· Конструируют узлы арки

а) металлические арки; б) деревянные арки; в) ж/б арки

Литература: В.И. Сетков «Строительные конструкции», М.,

ИНФРА-М., 2009, с. 348 - 358

Лекция 19 Основания и фундаменты.

Характеристики грунта

Прочность и устойчивость любого сооружения прежде всего зависят от надежности основания и фундамента.

Все здания и сооружения опираются на поверхностные слои земли (глины, пески, скальные породы и др.), именуемые в строительной практике грунтами.
Грунты по характеру структурных связей делятся на: скальные, дисперсные, мерзлые, техногенные.

Скальные грунты – грунты с жесткими структурными связями (кристаллизационными и цементационными). Они могут состоять из изверженных, осадочных горных пород. Наиболее распространенные: граниты, известняки, песчаники.

Дисперсные грунты – состоят из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабо связанных друг с другом. Эти грунты образуются в результате выветривания скальных грунтов и их отложения. Дисперсные грунты делятся на 2 группы: связные (глины, илы, сапропели, торфы) и несвязанные (пески, крупнообломочные грунты). В крупнообломочных грунтах встречаются неокатанные (щебень и дресва) и окатанные частицы (галька и гравий). Щебень представляет собой обломки пород размерами от 10 до 100 мм, дресва – мелкие остроребристые обломки пород размерами 2 – 10 мм, (окатанные обломки таких размеров называют гравием).

Основанием называют часть массива грунтов, непосредственно воспринимающую нагрузку и вследствие этого подверженную деформациям под ее воздействием. Основание из грунтов природного сложения называют естественным.

Основание из предварительно уплотненных или укрепленных тем или иным способом грунтов называют искусственным.
Если основание состоит из одного слоя грунта, его называют однородным, если из нескольких слоев — неоднородным. Слой (пласт) грунта, на который опирается фундамент, называют несущим слоем, а нижележащие слои — подстилающими.

Проектирование оснований зданий и сооружений зависит от большого количества факторов, основными из которых являются: геологическое и гидрогеологическое строение грунта; климатические условия района строительства; конструкция сооружаемого здания и фундамента; характер нагрузок, действующих на грунт основания, и т.д.

Естественными основаниями называют грунты, которые в условиях природного залегания обладают достаточной несущей способностью, чтобы выдержать нагрузку от возводимого здания или сооружения. Естественные основания не требуют дополнительных инженерных мероприятий по упрочнению грунта; их устройство заключается в разработке котлована на расчетную глубину заложения фундамента здания или сооружения. К грунтам, пригодным для устройства естественных оснований, относятся скальные и нескальные.

К нескальным грунтам относятся крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты. Крупнообломочные грунты (щебень, гравий, галька) уступают по прочности скальным грунтам. Если крупнообломочные грунты не подвержены воздействию грунтовых вод, они также являются надежным основанием.

Песчаные грунты представляют собой частицы горных пород крупностью 0, 1... 2 мм. Пески крупностью 0, 25... 2 мм обладают значительной водонепроницаемостью и поэтому при замерзании не вспучиваются. Прочность и надежность песчаных оснований зависят от плотности и мощности залегающего слоя песка: чем больше мощность залегания и равномерней плотность слоя песка, тем прочнее основание. При регулярном воздействии воды прочность песчаного основания резко снижается.

Глинистые грунты представляют собой тонкодисперсные частицы чешуйчатой формы размером менее 0, 005 мм. Сухое глинистое основание может выдерживать большие нагрузки от массы зданий и сооружений. С увеличением влажности глины резко падает ее несущая способность. Влияние положительных и отрицательных температур вызывает во влажной глине усадку при высыхании и вспучивание при замерзании воды в порах глинистого грунта. Разновидностью глинистых грунтов являются супеси, суглинки и лёссы.

Супесчаные грунты представляют собой смесь песка и глинистых частиц в количестве 3... 10 %. Суглинистые грунты состоят из песка и содержат 10... 30 % глинистых частиц. Эти виды грунтов могут использоваться в качестве естественных оснований (если они не подвержены увлажнению). По своей прочности и несущей способности они уступают песчаным и сухим глинистым грунтам. Отдельные виды супесей, подверженных регулярному воздействию грунтовых, становятся подвижными. Поэтому они получили название плывунов. Этот вид грунтов непригоден в качестве естественного основания.

Лессовые грунты - это частицы пылеватых суглинков со сравнительно постоянным гранулометрическим составом. Лёссовые грунты в сухом состоянии могут служить надежным основанием. При увлажнении и воздействии нагрузок лёссовые грунты сильно уплотняются, в результате чего образуются значительные просадки. Поэтому они называются просадочными.

Искусственными основаниями называют грунты, которые по механическим свойствам в своем природном состоянии не могут выдерживать нагрузки от зданий и сооружений. Поэтому для упрочнения слабых грунтов необходимо выполнять различные инженерные мероприятия.

Грунты с органическими примесями включают: растительный грунт, ил, торф, болотный грунт. Насыпные грунты образуются искусственно при засыпке оврагов, прудов, мест свалки. Перечисленные грунты неоднородны по своему составу, рыхлые, обладают значительной и неравномерной сжимаемостью. Поэтому в качестве оснований их используют только после укрепления уплотнением, цементацией, силикатизацией, битумизацией.

⇐ Предыдущая 7 8 9 10 11 12 131415 16 Следующая ⇒