Проектирование арок

Под этими элементами понимают криволинейные конструкции арочной формы, которые позволяют придать объекту максимальную архитектурную выразительность с точки зрения архитектуру. Особенно эффектно такие конструкции смотрятся, если фасад и крыша объекта выполнены в общем конструктивном решении. Благодаря аркам и порталам можно предельно рационально использовать всё полезное пространство внутри объекта. Таким образом, разница между функциональной и строительной площадью здания становится минимальной.

Арки имеют небольшую высоту, визуально кажутся практически невесомыми. Поэтому здания с ними будет иметь дополнительное естественное освещение изнутри на заданном уровне.

Согласно терминологии, арки – это несущие элементы зданий положительной кривизны, которые по всей своей поверхности активно взаимодействуют с силовым потоком извне. Арочными конструкциями называют несущие элементы конструкций из стали, которые активно по всей поверхности. Арочные конструкции обычно подлежат классификации по арбисы, статической схеме и способу восприятия распора.

Разновидности арочных конструкций

По арбису арочные конструкции можно разделить на:

• Параболические. Самый распространённый тип.
• Имеющие форму неполной окружности.
• Имеющие переменный радиус кривизны.
• Имеющие вид цепной линии, составленной из отдельных линейных элементов, сопряжённых друг с другом.

За счёт необычных форм арочных конструкций зданиям, где они используются, придаётся особая архитектурная выразительности. Они наглядно демонстрируют конструктивный метод работы, в быстровозводимых зданиях такие конструкции используются очень активно.

В зависимости от типа конструктивной схемы арочные конструкции подразделяются на:

• Одношарнирные.
• Двухшарнирные.
• Бесшарнирные.

Арки изготавливают из кривых балок, закрепив обе опоры в наподвижные оси, расположенные продольно. Именно за счёт этого появляются распорные усилия. По способу восприятия распорных усилий арки делятся на:

• Принимающие распорные усилия на фундамент.
• Принимающие распорные усилия на колонны.
• Принимающие распорные усилия на иные подходящие для этой цели конструкции.

Очень часто в арках используются затяжки. Затяжки эти при помощи работы на напряжение способны замыкать усилия внутри арки. Правда, арки с затяжками имеют в силу своих особенностей большую высоту. Предотвратить увеличение высоту арок, используя при этом затяжки, можно, пропустив затяжки в короба из железобетона, которые находятся ниже рабочего объёма арки. Но нужно принимать во внимание сложность воплощения этого решения в жизнь. Кроме того, такой способ значительно ограничит нагрузки на пол.

Специфика составления проектов рекламных конструкций

В арочных конструкциях обычно преобладают сжимающие усилия. Чуть меньшее действие оказывают поперечные усилия и изгибающие моменты. По этой причине расчёт в арках нужно выполнять по предельным состояниям первой группы на прочность при изгибе и изгибе со сжатием. Кроме того, необходимо рассчитать, насколько арка будет устойчива в своей плоскости и вне неё. Некоторые элементы арок со сплошными стенами, выполняющиеся с применением сварки, необходимо дополнительно проверять на устойчивость.

Арки обычно являются жёсткими по умолчанию. Но в пологих арках, которые применяются на быстровозводимых объектах, стоит обратить внимание на их способность перемещаться вертикально. Если забыть об этом, может измениться расчётная схема и начнётся «прощёлкивание» арки вниз.

Арки со сплошными стенами изготавливаются из прокатных профилей с двумя таврами или составляющих трубчатого замкнутого сечения, которое гнётся в заводских условиях. Во время изгиба элемент серьёзно деформируется. Поэтому радиус гиба должен соответствовать определённым габаритам. Для профилей солидного сечения такой метод не пригоден.

В таблице указаны минимально возможные радиусы изгиба касательно главных осей, допустимые для некоторых профилей. Ограничены радиусы возможностями конструкции и технологии. Нельзя забывать, что даже при одинаковых размерах некоторые профили, имеющие большие толщину стен, обычно обладают меньшим радиусом изгиба. Иногда элементы выгибаются и с переменным радиусом.

Чтобы выполнить изгиб, используется обычно метод холодной гибки. Метод этот заключается в пропуске элемента через стан, оснащённый роликовыми катками. Конструкция этих катков варьируется в зависимости от вида обрабатываемого профиля. Именно катки позволяют настроить радиус изгиба и предотвратить потерю устойчивости составляющих сечения. Стоит помнить о наличии остатков напряжения в местах изгибов. Это вызывает самоупрочнение профиля и приводит к тому, что ухудшается работа некоторых элементов и возникает риск растрескивания.

В элементах из самой прочной стали, или имеющих особое значение, радиус гибки лучше сделать побольше. Для создания арочных профилей большего сечения профили нужно разбить на прямые участки, которые после требуется соединить путём сварки. Ещё эффективнее будет применение фигурного вырезания из листа стали при производстве стенок профиля. Полки в этом случае всё равно необходимо изогнуть перед сварочными работами, но сделать это намного проще.

Сквозные арки обладают решётчатой конструкцией. Иногда они устраиваются из перфорированного профиля. Арки делятся на сплошные, континуальные и т.д. Главная особенность конструкции арок – наличие наружных усилий распора по горизонтали. Если усилия воспринимаются с помощью затяжек, затяжки должны быть выполнены из стали или канатов. При этом их обязательно следует натянуть, чтобы выбрать первичные провисания. Арки в свете этого идеально подходят лишь для пролётов размером максимум 20 метров.

Рисунок ниже демонстрирует варианты арочных покрытий как над только что выстроенными, так и над ранее возведёнными зданиями. Арки дают возможность безо всякого труда обустроить атриум и пассажи. Обратите внимание! Усилия распора при этом приходятся на каркасы зданий, возводимых в кратчайшие сроки. Каркасы эти выполняют функции пространственных опор. Нельзя забывать, что при опирании арок на ранее возведённые здания с большой долей вероятности каркас их придётся усилить.

Арки как элемент архитектурной формы

Актуальный пример, колторый покапзывает, насколько эффективны арки с затяжками – здание Broadgate высотой 10 этажей в Лондоне. В здании этом сейчас находится вход в станции метрополитена Liverpool Street. Чтобы обеспечить максимум пространства для потока пассажиров, было решено при строительстве отказаться от классических колонн на входе. Поэтому на входе сооружен аутригер с нижней контурной балкой, напоминающий затяжку, и подвеской V-образной формы. Прикреплены к арке колонны в точках пересечения. Благодаря этому усилия передаются из плоскости, а арки раскрепляются. На рисунке можно увидеть простейший вариант использования параболических арок как основ главных конструкций пожарной части. Шаг арок подбирается так, чтобы при этом соблюдались все технические требования, а пожарные машины могли проезжать без затруднений.