Арочные конструкции: АРОЧНЫЕ КОНСТРУКЦИИ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание

Арочные металлические конструкции, арки, проектирование, изготовление

Конструкции с криволинейными арочными формами дают значительные возможности для достижения архитектурной выразительности, особенно в случае, если стены и кровля объединены единым конструктивным решением, которое позволяет устранить визуальную границу перехода между ними. Кроме эстетической привлекательности, арочная форма позволяет максимально использовать все полезное внутреннее пространство, минимизируя разницу между функциональным и строительным объемом здания. Малая строительная высота и визуальная «легкость» арок позволяет не только придавать архитектурно выразительный внешний вид зданиям, но и обеспечить внутреннее естественное освещение на необходимом уровне.

Арочные конструкции это несущие системы стальных конструкций быстровозводимых зданий, активные по поверхности.

Арки представляют собой несущие конструкции положительной кривизны, взаимодействующие с внешним силовым потоком всей своей поверхностью. Арочные конструкции классифицируют в основном по их абрису, статической схеме и способу восприятия распора.

Классификация арочных конструкций

По абрису главный тип арочных конструкций – параболические, но также они могут иметь форму части окружности, переменный радиус кривизны или даже форму цепной линии, состоящей из множественных сопряженных линейных элементов. Благодаря этому арочные конструкции позволяют достичь высокой архитектурной выразительности с прозрачной демонстрацией конструктивного принципа работы и широко применяются в различных типах быстровозводимых зданий. С точки зрения конструктивной схемы аналогично рамам выделяют двух-, трех- и бесшарнирные арочные конструкции. Фактически арки получаются из криволинейных балок путем закрепления обеих опор в неподвижные и вспарушивания продольной оси. Из-за этого в арках возникают распорные усилия. Передача распора возможна на фундаменты или колонны-контрфорсы, а также на иные примыкающие конструкции, способные его воспринять.

Альтернативой является применение затяжек, которые, работая на растяжение, замыкают усилия внутри арочной конструкции, но значительно увеличивают строительную высоту. Одним из решений, позволяющих избежать этого, является пропуск затяжек в железобетонных коробах в подпольном пространстве ниже функционального объема конструкции, однако следует помнить, что такое решение требует специальных конструктивных мер, допускающих ревизию канатов затяжек, и ограничивает нагрузки на пол.

Особенности проектирования арочных конструкций

В арочных конструкциях действуют как преобладающие сжимающие, так и поперечные усилия, а кроме того изгибающие моменты. Поэтому арки рассчитывают по предельным состояниям первой группы на прочность при изгибе и сжатии с изгибом, устойчивость в своей плоскости и из плоскости. Отдельные сварные элементы сплошностенчатых арок из листов требуют также проверки местной устойчивости. Арочные конструкции в основном имеют значительную жесткость, однако для пологих арок покрытий быстровозводимых зданий уделяется особое внимание к вертикальным перемещениям, так как они могут приводить к изменению расчетной схемы и непредвиденному «прощелкиванию» арки вниз. Сплошностенчатые арки выполняются из прокатных двутавровых профилей или элементов трубчатого замкнутого сечения путем гибки в разогретом состоянии на заводе. Поскольку при изгибе элемент подвергается пластическим деформациям, радиус гиба технологически ограничен, и такой способ изготовления арок не годится для профилей большого сечения.

В таблице приведены рекомендуемые минимальные радиусы изгиба для некоторых профилей относительно их главных осей. Ограничения радиусов накладываются конструктивными и технологическими возможностями. Следует помнить, что в рамках одного типоразмера некоторые более толстостенные профили могут иметь меньший радиус изгиба по сравнению с тонкостенными. Также при конструктивной или архитектурной необходимости, выгибание элементов может быть с переменным радиусом.

Изгиб, как правило, осуществляют путем холодной гибки, при которой элемент пропускается через стан из роликовых катков. Катки имеют специальную конструкцию и расположение, соответствующее обрабатываемому профилю. Они обеспечивают настраиваемый радиус изгиба и не допускают потери местной устойчивости элементов сечения. Толстостенные и массивные профили могут быть предварительно подвергнуты локальному индукционному нагреву для обеспечения более плавных и точных контуров изгиба. Следует иметь в виду, что в местах изгиба остаются напряжения, и сталь профилей самоупрочняется, выбирая площадку текучести – получается так называемый наклеп. Это приводит к ухудшению работы элементов и повышению риска растрескивания при организации сварных узлов.

Для элементов из стали повышенной прочности или ответственного назначения в системе каркаса здания радиус гибки изменяют в сторону увеличения. Чтобы получить арочные профили большего сечения, их разбивают на прямолинейные участки, которые свариваются между собой. Еще более эффективным способом может быть изготовление стенок сварных профилей путем фигурного вырезания из листа стали. Полки при этом все равно подвергаются изгибу перед приваркой в цельное сечение, однако это технологически приемлемо из-за их малого сопротивления изгибу. Сквозные арки имеют решетчатую конструкцию или могут быть организованы с помощью перфорированных профилей. Также арочными могут быть сплошные, континуальные конструкции, которые организовывают из металлических профилированных листов. Как было указано выше, конструктивной особенностью арочных конструкций является наличие наружных горизонтальных усилий распора. При восприятии распорных усилий при помощи затяжек последние выполняются из прокатных стальных элементов либо канатов и требуют обязательного предварительного натяжения для выбирания начальных провисаний и включения в работу. Поэтому арочные конструкции с затяжкой применяются, как правило, при пролетах не более 20 м.

На рис. показаны примеры арочных покрытий над новыми и существующими зданиями, что позволяет легко организовывать атриумы и пассажи. Усилия распора при этом воспринимают каркасы быстровозводимых зданий, работающие как пространственные опоры.

Следует помнить, что если опирание арок происходит на существующие здания, может понадобится усиление их каркаса.

Арочные конструкции как конструктивный инструмент архитектурной формы

Одним из современных примеров, показывающих характерную эффективность использования арок с затяжкой, служит 10-этажное здание Broadgate (г. Лондон), в котором расположен вход станции метро Liverpool Street. Необходимость обеспечения максимального пространства для пассажиропотока привела к отказу от колонн во входной группе здания, из-за чего был применен арочный аутригер с нижней контурной балкой в виде затяжки и V-образной подвеской. Колонны крепятся к арке в точках пересечения, обеспечивая передачу усилий и раскрепление арки из плоскости. На рис. показан более простой пример применения параболических арок в качестве основных несущих конструкций пожарной части. Шаг арок в каркасе подобран с учетом технологических требований, чтобы обеспечить беспрепятственный заезд пожарных машин.

Арочные большепролетные конструкции. Их достоинства и недостатки. Нагрузки, действующие на арочные конструкции. Основы расчета и конструирования арочных конструкций

Арки применяются в павильонах, крытых рынках, ангарах, спортивных залах и т.п.

По затрате металла арки оказываются значительно выгоднее, чем балочные и рамные системы. Кроме того арки просты в изготовлении и монтаже.

Двухшарнирные арки (рис.1) могут легко деформироваться вследствие свободного поворота в шарнирах, и, благодаря этому, в них не возникает существенное увеличение напряжений от температурных воздействий и осадок опор.

Трехшарнирные арки (рис.2) не имеют особых преимуществ по сравнению с двухшарнирными, поскольку их статическая определимость при достаточной деформативности арочных конструкций существенного значения не имеет.

Наличие ключевого шарнира усложняет конструкцию арок и устройство кровельного покрытия.

Бесшарнирные арки (рис. 3) имеют наиболее благоприятное распределение изгибающих моментов по пролету и поэтому оказываются самыми легкими; однако они требуют массивных опор и их приходится рассчитывать на температурные воздействия.

При наличии затяжки опоры воспринимают (в основном) вертикальные нагрузки и поэтому получаются более легкими.

Затяжка может одновременно использоваться для устройства подвесного потолка и для создания предварительного напряжения в арках.

Очертание арок выбирается близким к линии давления. При симметричной, равномерно распределенной по хорде арки нагрузке (в пологих арках ) наиболее выгодным является очертание арки по квадратной параболе. Параболу часто заменяют дугой окружности, что в пологих арках не приводит к существенному изменению усилий, но значительно упрощается проектирование и изготовление арок, поскольку при постоянной кривизне дуги достигается наибольшая стандартизация конструктивных элементов и узлов арки.

 

 

Для высоких арок с большим собственным весом целесообразно принимать очертание по цепной линии (катеноиду), Однако в высоких арках большие усилия вызывает ветровая нагрузка, которая может действовать с обеих сторон и давать две резко расходящиеся линии давления. В этом случае очертание арки целесообразно принимать по середине между двумя крайними линиями давления.



В многопролетных арках распоры смежных пролетов в значительной мере уравновешиваются, и средние опоры работают на изгиб только от односторонней временной вертикальной и ветровой нагрузок.

 

 

Двухшарнирные сплошные арки проектируют чаще всего с параллельными поясами (рис. 4)

Сквозные арки делают или с параллельными поясами или, при большой высоте арки, с переломом наружного пояса, который над опорами имеет вертикальные участки (Рис. 5) Около опор пояса арок сближаются и заканчиваются опорным устройством – шарниром.

Высоту сечения сплошных арок назначают в пределах (1/50÷1/80) пролета, сквозных – в пределах (1/30÷1/60) пролета. Возможность применения в арках небольшой высоты сечения объясняется малой величиной изгибающих моментов.

Сплошные арки проектируются сварными с сечением в виде широкополочного двутавра (как и в сплошных рамах), в пологих арках продольные силы велики, поэтому стенку поперечного сечения арки можно назначать большей толщины, чем в раме.

Сквозные арки проектируются аналогично легким фермам. Пояса их компонуются из двух уголков или из двух легких швеллеров.

При больших усилиях применяются двухстенчатые сечения. Если кривая давления не выходит за пределы высоты сечения, то оба пояса оказываются сжатыми и тогда особое внимание необходимо обратить на обеспечение устойчивости. Сечения элементов, поскольку поперечная сила мала, подбирают по гибкости из уголков или из небольших швеллеров. Криволинейное очертание сплошных арок усложняет их изготовление.

Сквозные арки в целях упрощения изготовления могут иметь ломаное очертание. В арках применяется также предварительное напряжение или регулирование усилий.

Одним из приемов рационального распределения усилий является принудительное смещение опорных узлов наружу после установки арки на опоры. При этом в нижнем поясе и раскосах арки возникает растягивающие напряжения, которые могут быть достаточными для погашения сжимающих напряжений от внешней нагрузки. В этом случае нижний пояс и решетка арки могут быть выполнены из стальных канатов, а верхний пояс – жестким.

Наиболее сложными конструктивными узлами в арках, так же как и в рамах, являются опорные и ключевые шарниры.

Опорные шарниры могут быть трех типов: плиточные, пятниковые и балансирные.


Плиточные шарнирыимеют наиболее простую конструкцию. Применяются они при сравнительно небольших опорных давлениях и преимущественно при вертикальном положении примыкающей к шарниру части арки.

Пятниковые шарниры имеют специальное опорное гнездо – пятник, в который вставляется закругленная опорная часть арки. Пятник делают литым или сварным из листовой стали.

Балансирные шарниры применяют в тяжелых арках. Конструкция шарнира состоит из верхнего и нижнего балансиров, в гнезда которых укладывают плотно пригнанную цилиндрическую цапфу. Арку крепят к верхнему балансиру через плиту, которую приваривают к контуру опорного сечения арки и притягивают болтами к балансиру. Торцы опорных сечений арки обычно фрезеруют.

Для восприятия отрицательных реакций от действия ветра может появиться необходимость крепления легких и высоких арок к опорам анкерными болтами. Анкерные болты следует располагать по оси арки, чтобы они не мешали свободному повороту конструкции в опорных шарнирах, закрепляют анкеры в консолях, приваренных к стенке арки (см. плиточный шарнир).

В ключе арки также могут быть применены плиточные или балансирные шарниры (рис.7а, б), которые проектируются аналогично опорным. В ключе легких арок могут применяться листовые (рис.7в) или болтовые (рис.7г) шарниры.

Арочные конструкции рассчитывают на вертикальные (собственный вес, снег) и ветровые нагрузки. Температурные воздействия для арок обычно несущественны. Вертикальные нагрузки относят к основным сочетаниям нагрузок, ветровые и температурные воздействия – к дополнительным, величина которых при определении расчетного усилия принимается с коэффициентом сочетания nc = 0,9.

Существенной нагрузкой для арочных конструкций является давление ветра. Ветровая нагрузка для арочных покрытий, не имеющих стен, принимается по упрощенной схеме.

Расчетный коэффициент обтекания имеет положительное значение только в первой четверти дуги арки с наветренной стороны; в средней части дуги коэффициент обтекания имеет max по абсолютной величине отрицательное значение (отсос) и в последней четверти величина его резко падает, сохраняя отрицательное значение.

Ветровое давление считается приложенным нормально к поверхности арочного покрытия. Отрицательные ветровые усилия в высоких арках при малом собственном весе арки могут вызвать отрицательные опорные реакции.

На величину ветрового давления существенное влияние оказывают открытые проемы. При открытых торцах арочных покрытий ветер направленный параллельно торцам, обтекает сооружение с двух сторон, и внутри образуется вакуум, увеличивающий положительное давление на арки и уменьшающий отсос.

Для покрытий, торцы которых могут быть открытыми (навесы, вокзальные перекрытия и т.п.) необходимо учитывать возможные комбинации трех видов ветровых нагрузок:

1) бокового или торцового давления ветра на сооружение;

2) вакуума, создаваемого вследствие отсоса воздуха из-под арочного покрытия;

3) действия ветра внутри сооружения, который попадает под покрытие через широкие проемы и создает отрицательное давление.

Последние два вида нагрузок не нормированы и устанавливаются специальными техническими условиями для данного сооружения или на основе аэродинамических испытаний на моделях.

Конструкции арочных покрытий при расчете расчленяют на отдельные элементы (арки, прогоны и т.п.) и рассчитывают методами строительной механики (определяют M, Q, N).

Сечения стержней сквозных арок подбирают так же, как сечения стержней ферм. Арка как криволинейный сжатый брус требует проверки устойчивости.

 

В чем заключается технология арочных конструкций?

Технология возведения арочных конструкций заключается в технологии создания гнутого профиля из рулонной стали. Предприниматели обращают свой взгляд на быстровозводимые технологии, потому что желают, чтобы бизнес был выгодным и рентабельным.

В данном виде строительства людей привлекает стоимость и скорость возведения. Цена меньше, если сравнивать бетонные или кирпичные сооружения. Быстровозводимая конструкция выгодна тем, что вложенные финансы, буквально через полгода могут принести прибыль.

Достоинства быстровозводимых строений:

  • скорость монтажа конструкций;
  • легкость демонтажа и повторной установки;
  • транспортировка;
  • невысокая цена быстровозводимых строений;
  • установка в любых грунтах;
  • огромные перспективы по созданию интересного дизайна;
  • универсальность в применении для любых целей.

 

Создание профиля происходит в заводских условиях, с непрерывным контролем качества. На площадку монтажа поставляется полнокомплектный «конструктор» для сборки с подробной инструкцией по монтажу. Благодаря компактности комплекта снижается стоимость доставки материалов. Арочная конструкция не имеет габаритных узлов и деталей. Зданию не нужна обшивка, так как арочный профиль является несущим.

Бескаркасные конструкции ангаров наделены прочностью и герметичностью. Утепление ангара обеспечивает высокие теплоизоляционные характеристики.

Бескаркасная конструкция устанавливается на любом виде грунта, и нет необходимости в возведении основательного фундамента. В условиях Крайнего Севера и в удаленных районах строительство быстровозводимых ангаров является самым приемлемым решением.

 

 

Конструкции применяются для построек:

  • производственных цехов;
  • зернохранилищ;
  • овощехранилищ;
  • помещений для складов.

Строительство бескаркасных конструкций основывается на крупноузловой сборке отдельных элементов в целую арку. После этого арки поднимаются на фундамент и скрепляются между собой болтами. Благодаря особой форме трапециевидного профиля и свойствам стали изделия наделены высокой устойчивостью и прочностью.

Данный вид сооружения не подвержен ржавчине, устойчив к повреждениям. Мы не используем сталь общего назначения типа 08 ПС, а только конструкционную сталь марки 350 с повышенными прочностными характеристиками и только с первым классом цинкового покрытия (не менее 275 г/м2).

Рациональная форма лёгких арочных конструкций



В статье проводится обзор научной литературы в области арочных конструкций. Рассматриваются существующие конструктивные решения универсальных промышленных арочных сооружений.

Ключевые слова: проектирование, арка, легкие арочные конструкции, ЛСТК, рациональное очертание арок

На сегодняшний день в России большое количество объектов производственного сектора, представляет собой переоборудованные заводские помещения, которые ранее остались невостребованными вследствие снижения объемов промышленного производств (рис. 1).

Картинки по запросу старые промышленные зданияКартинки по запросу старые промышленные здания

Рис. 1.Невостребованные заводские помещения

Техническое состояние таких объектов зачастую не соответствует современным нормативным требованиям и потребностям эксплуатирующих организаций. В связи с меняющейся экономической ситуацией в стране и с переходом в ряде отраслей к импортозамещению появилась необходимость возведения большого количества промышленных объектов различного назначения.

Существует проблема, связанная с необходимостью разработки конструктивных решений, для быстрого, экономически выгодного и качественного повышения темпа промышленного производства.

Арочные конструкции из лёгких стальных тонкостенных профилей

Для того чтобы сооружение отвечало требованиям экономичности при проектировании необходимо применять рациональное очертание и эффективные типы профилей металлических конструкций.

Хорошими показателями по стоимости и расходу стали в сегменте лёгких универсальных промышленных зданий обладают арочные конструкции из тонкостенных холодногнутых профилей (Рис. 2).

Картинки по запросу старые промышленные здания

Рис. 2. Арочный ангар с применением ЛСТК

Тонкостенные конструкции хорошо зарекомендовали себя в строительстве малоэтажных жилых и гражданских, а также универсальных производственных объектов [1, 2].

ЛСТК — Лёгкие стальные тонкостенные конструкции из тонкой (до 3 мм) оцинкованной стали повышенной прочности (рис. 3,4).

Картинки по запросу старые промышленные здания

Рис. 3. Холодногнутые профили обычной жёсткости

Картинки по запросу старые промышленные здания

Рис. 4. Холодногнутые профили повышенной жёсткости

К легким металлическим конструкциям относится целый класс стальных тонкостенных профилированных настилов (рис. 5).

Картинки по запросу старые промышленные здания

Рис. 5. Сечение стального профилированного настила

Также в качестве несущих элементов применяются термопрофили с перфорацией стенок. Перфорация значительно снижает потери тепла из-за удлинения мостика холода (рис. 6).

Картинки по запросу старые промышленные здания

Рис. 6. Термопрофиль с прорезанными в шахматном порядке отверстиями

Использование ЛСТК, в сравнении с другими конструкциями, имеет ряд достоинств:

– Экономичность;

– В силу своей небольшой массы каркасы из ЛСТК не требуют массивных фундаментов;

– Для монтажа лёгких стальных тонкостенных профилей не требуется грузоподъёмное оборудование;

– Высокая скорость сборки;

– Низкая теплопроводность ЛСТ термопрофилей;

– Всесезонный монтаж.

Однако столь важное свойство, как легкость может заметно сказаться на несущей способности конструкции. Поэтому легкие стальные тонкостенные конструкции перед их внедрением в строительство должны быть подвергнуты тщательному анализу по несущей способности [3].

Также имеются и недостатки у данного типа профилей:

– Несмотря на активное распространение ЛСТК в России, на сегодняшний день отсутствует нормативная база по расчёту и проектированию этих конструкций;

– Предвзятое отношение у заказчика, из-за небольшой толщины металла профилей ЛСТК и кажущейся низкой несущей способности;

– Недолговечность (не более 100 лет).

Развитие теоретических положений рационального очертания арочных конструкций

Арка (arcus по-латыни — дуга, изгиб) — это дугообразное перекрытие проема в стене или пролета между двумя опорами [4].

История арок насчитывает уже более двадцати пяти веков. Несмотря на широкое применение арок и различных сводов, в то время не существовало теории их расчёта. Ещё римляне применяли каменные своды для перекрытий зданий и мостов. Долговечность сооружений достигалась применением конструкций с излишним запасом, так как отсутствовал расчёт этих конструкций [5].

Первые попытки теоретически объяснить работу арок стали появляться в конце XVII и в начале XVIII столетия. В 1678 году Роберт Гук высказал идею о том, что правильная форма арки представляет собой перевернутую висячую цепь. В 1697 году Грегори Бенфорд опубликовал теорию арок, в которой высказал предположение о том, что линия давления должна совпасть с внутренней гранью арки [6].

Также необходимо упомянуть выдающегося изобретателя и механика Ивана Петровича Кулибина (1735–1816), который сделал существенный вклад в теорию расчета. Составленный им проект деревянного арочного моста (рис. 7), перекрывающего р. Неву одним пролетом в 296 метров, был выдающимся для своего времени (1773–1776 гг.).

derevynny_most_kulibin_1012x464 - копия

Рис. 7. Проект моста И. П. Кулибина через Неву

В дальнейшем большое количество учёных провели множество исследований и экспериментов. В 1826 году Навье опубликовал курс механики арок. Впервые расчёт арки как деформируемого упругого бруса представил Бресс в 1848 году [7].

Первый расчет арки методами теории упругости дал проф. X. С. Головин (1844–1904) в 1882 году. В начале XX века были опубликованы исследования профессора С. И. Белзецкого, которые были посвящены аналитической теории рациональных очертаний сводов и арок.

Арка с рациональной осью — это такая арка, в любом сечении которой изгибающий момент равен нулю. При равномерно-распределённой нагрузке рациональная дуга арки имеет параболическое очертание. На практике такие ситуации не встречаются. Обычно приходится учитывать совокупность различных по характеру нагрузок.

В начале XX столетия были опубликованы глубокие исследования проф. С. И. Белзецкого, посвященные аналитической теории рациональных очертаний цилиндрических сводов и арок. В этих работах были заложены начала многих дальнейших исследований различных авторов по вопросам подбора очертания арок [5].

До сегодняшнего дня, вопрос о расчёте арок не перестаёт привлекать к себе внимание и продолжает являться объектом научных исследований.

Проектирование арочных конструкций внаши дни

Традиционный подход к проектированию и строительству зданий состоит в назначении фиксированного пролета, габаритной высоты и рациональной конструктивной схемы. Такой подход, приводит к большому числу вариантов зданий, что затрудняет их реализацию по технико-экономическим критериям. Для сокращения количества типоразмеров используются унифицированные параметры зданий, что, в свою очередь, приводит к нерациональному использованию их площадей.

Для решения это проблемы существует методика проектирования по принципу «открытой типизации», которая предполагает множество вариантов зданий, используя при этом минимальное число конструктивных элементов. В своей работе «Конструкции легких арочных зданий, реализуемых по принципу «открытой» типизации» [8] Фахрутдинов А. Э., в какой-то степени, реализовал этот принцип применительно к арочным ангарам.

Зачастую, при проектировании, применяется круговое очертание арок (Рис. 8. а), что не является оптимальным решением с точки зрения металлоёмкости. Применение рациональных форм арок (Рис. 8. б) позволит снизить изгибающие моменты в конструкции, а, следовательно, снизить и расход металла. Существующие аналитические и графические методы определения рациональной формы арки достаточно трудоёмки и учитывают не весь спектр возможных нагрузок, которые может воспринимать конструкция, поэтому существует необходимость их дальнейшего развития.

derevynny_most_kulibin_1012x464 - копия

Рис. 8. Частный случай сравнения изгибающих моментов трёхшарнирных арок: а — кругового очертания; б — рационального очертания

Заключение

В результате анализа научной литературы и существующих конструктивных решений, в сегменте универсальных промышленных арочных конструкций, можно сделать следующие выводы:

– Существующие на данный момент конструктивные решения тонкостенных арочных конструкций имеют ряд недостатков и не удовлетворяют технико-экономическим требованиям к данным сооружениям;

– Требуется разработка методики определения рационального очертания тонкостенных арочных конструкций и развитие экспериментально-теоретических исследований в этой области;

– Наблюдаются тенденции развития теории расчёта ЛСТК и арочных конструкций.

– Проектирование зданий и сооружений на данном этапе развития движется к применению рациональных конструктивных форм, эффективных сечений для достижения максимального экономического эффекта.

Литература:

  1. Ватин Н. И., Синельников А. С. Большепролетные надземные пешеходные переходы из легкого холодногнутого стального профиля // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2012. № 1. С.47–52.
  2. Ватин Н. И., Синельников А. С. Холодногнутый стальной профиль в малых мостовых конструкциях // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2012. № 3. С. 39–51.
  3. Рыбаков В. А., Гамаюнова О. С. Напряженно-деформированное состояние элементов каркасных сооружений из тонкостенных стержней // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2013. № 7 (12). С. 79–123.
  4. Горев, В. В. Металлические конструкции. В 3 т. Т. 2. Конструкции зданий / В. В. Горев, Б. Ю. Уваров, В. В. Филиппов, Г. И. Белый и др. М.: Высш. шк., 1999. 528 с.
  5. Бернштейн, С. А. Очерки по истории строительной механики / С. А. Бернштейн. М.: Стройиздат, 1957. — 233 с.
  6. Koiter, W. T. The effective width of flat plates for various longitudinal edge conditions at loads far beyond the buckling load // Rep. № 5287, National Luchtvaart Laboratorium, 2012, pp. 365–374.
  7. Thomas, H. Optimum least-coast design of a truss root system / H. Thomas, Ir. Randolph, Daniel M. Brown // Computers and structers. 1977. — № 1. — P. 13–22.
  8. Фахрутдинов, А. Э. Конструкции лёгких арочных зданий, реализуемых по принципу «открытой» типизации [Текст]: автореферат. дис. … техн. наук: 05.23.01 / А. Э. Фахрутдинов. — Казань, 2012. — 20 с.

Основные термины (генерируются автоматически): конструкция, рациональное очертание, арка, аналитическая теория, научная литература, Нева, несущая способность, проектирование, промышленное производство, Россия.

Арка своими руками - 120 фото, схемы, чертежи и инструкции по постройке

Владельцы небольших квартир предпочитают не закрывать открытые проёмы дверью, а украшать их арочными конструкциями. За счёт этого визуально увеличивается пространство, интерьер комнаты становится значительно изящнее и осуществляется объединение двух помещений в одно.

Можно воспользоваться готовыми арочными конструкциями, которые продаются в строительных магазинах и представляют из себя набор деталей, а можно собрать арку собственными руками, предварительно заготовив необходимые материалы.

Как же изготовить изящные элементы? Посмотрите фото арки своими руками. Список технологий и применяемых материалов — огромен – фантазируйте!


Установка арки в квартире

У себя дома можно не прибегая к помощи строительной бригады и инженерных навыков установить невероятной красоты арку. Достаточно выбрать понравившуюся арочную конструкцию и материал с инструментом, чтобы её изготовить. Если следовать инструкции ниже, то можно избежать наиболее частых ошибок, которые совершают новички.

Сами структуры арок в строительной отрасли обычно играют роль опорных элементов при сооружении потолков и стен. В нашем примере дверные проёмы не являются несущими конструкциями. Для первого случая материалы берут, учитывая серьёзную нагрузку на стены, декоративные арочные конструкции должны выдерживать только свой собственный вес.

Дверная арка в квартире заменяет дверь, её устанавливают на то же самое место, что и подвижную конструкцию. Это будущий элемент дизайнерского оформления.

Идеи арок своими руками многообразны, самые простые мы опишем в нашей статье. Изготовить арку можно с помощью бруса 2-3 см сечением или легкого профиля. Данная конструкция в любом исполнении будет прекрасно удерживать вес отделки. Главное, надёжно закрепить все элементы на стене, чтобы красивый декор не посыпался спустя пару-тройку дней.

Обратите внимание! Декоративная арка больше играет дизайнерскую функцию в квартирах, она не является поддержкой основных конструкций. Основная нагрузка в подобной ситуации на стены из бетона и перемычках.

Существует огромный выбор арочных форм и дизайнерских решений, каждая из которых подбирается под конкретных случай.

Представленная выше в качестве наглядного примера арка имеет форму полукруга правильной формы. В последнем случае проход со строгими очертаниями прямоугольника. Дальше идут промежуточные варианты арочных конструкций.

Есть и масса других примеров, где используется только одна опора или изогнутые стойки. Внешний вид дверной арки напрямую зависит от выбранного дизайна помещения.


Следует учесть размеры проемов, высоту потолков и некоторые возможные особенности планировки помещения. У кого-то дома в классическом ретро-стиле будет прекрасно вписываться элегантная арка с полукруглой формой, у других в модернистском — прямоугольной портальной формы.

На эти вещи влияет вкусовые изыски хозяев и дизайнерские особенности квартиры. Кто-то и вовсе выбирает конусообразные арки.

Советы дизайнеров

Выбрав классику, обратите внимание, чтобы потолки в квартире были высокими и имели высоту не менее 3-х метров. Если у Вас типовая панельная квартира с низким потолком, воспользуйтесь арочной системой «модерн».

Широкие стойки модели «романтика» прекрасно будут дополнять арку проёма с широкими стойками. Модель арки «портал» подходит для интерьера с чётко преобладающими прямыми формами. Этот вариант идеальный выбор для бревенчатых домов.

Делаем арку своими руками

Изготовить изящную арку можно быстро с помощью пластика и ламинированных элементов, пошаговая инструкция как сделать арку представлена дальше. Они обрезаются до нужных размеров в высоту, а потом крепятся по инструкции в нужных местах. Это стандартные варианты, которые делаются по единому шаблону, ими ничем не удивить покупателя, да и цена не всегда заманчивая. Да и подобрать модель необходимого размера под Ваш проём иногда весьма проблематично.

Чтобы изготовить элементы конструкции арки, нужны будут следующие материалы: плиты двп, гипсокартонные плиты и фанера. Как сделать арку своими руками? Если Вы смотрели как профессиональные строители работают с гипсокартонными плитами, то наверняка догадались, что их лучше всего выбирать для обшивки. Их можно после монтажа отделать различными материалами. В свою очередь, у тонкой фанеры есть один большой плюс — она легко сгибается.

Каркас арки изготавливают из бруска сечением 20 х 20 мм (30 х 30 мм) или металлического профиля.

Как правильно сделать арку в проеме?

Яркой и вызывающей будет арка сделанная из красного кирпича, бетона или газобетонных блоков. Красный кирпич можно использовать без отделочных материалов. Такая арка будет подчёркивать солидность и материальную обеспеченность её владельца.

Прекрасно подойдёт для современного дизайна помещений. Вес подобной конструкции весьма большой и в старых квартирах сооружать подобное не рекомендуется, большая нагрузка на стены.

Металлоконструкции сложной формы следует оставить для работы профессиональным конструкторам и инженером. С металлом сложно и хлопотно работать, эти проекты весьма сложны в своей реализации и под них заранее подготавливаются инженерные документации.

Профиль и гипсокартон – самые простые и доступные вещи, позволяющие изготавливать конструкции любой формы и стиля.


Арка из дерева

Не каждому человеку нравится сосна, но для отделочных работ может использоваться любой другой благородный древесный материал: дуб, ясень и прочие. Красивые арки в интерьере дополнят изящную классическую деревянную мебель.

Вообще, работать с любым деревом без опыта очень сложно. Лучше все работы доверить профессиональным строителям. Ориентируйтесь на собственные возможности и опыт.

Проём арочной конструкции из дерева создаётся путём сборки множества небольших фрагментов. С помощью прессования делают круглые элементы, потом их же склеивают или скручивают между собой. На этом этапе потребуется много инструментов и времени.

Фото арок своими руками


Также рекомендуем посетить:

Арочные конструкции в дизайне интерьера

В переводе с латинского слово «Raca» означает изгиб/арка/свод, при упоминании этого элемента мы представляем классический вариант этой структуры. Но в современном интерьере вполне можно найти пространство для арок различных модификаций. Они могут быть изготовлены из дерева, камня, кирпича и даже гипсокартона. Есть много способов украсить ваш дом без ущерба для комфорта и ощущения простора и свободы. В нашей статье мы расскажем об идеях внедрения арок в дизайн современного интерьера.

Арка в пространстве дома или квартиры представляет собой стильное и элегантное решение для современного интерьера. Она идеально подходит для создания открытой конструкции. Арка отделяет функциональные сегменты, но не создает ощущения единого пространства, когда вы покидаете помещение. В современных интерьерах можно найти комнаты, которые могут обходиться без межкомнатных дверей и при этом только выигрывают от их отсутствия. Например, возможно объединение кухни и столовой или гостиной и прихожей. Установив межкомнатные арки, можно расширить пространство, увеличив функциональность каждой области, но оставив каждое пространство на своем месте.

Выбор материала для арок в доме

Выбор материала для конструкции арки напрямую зависит от структуры самих стен, их толщины, размера и формы самой арки. Многие материалы имеют ограничения не только в плане веса конструкции, но также сложности в плане создания арочной формы. В конструкции межкомнатных арок могут участвовать следующие материалы:

  • Камень,
  • Кирпич,
  • Гипсокартон,
  • Металлические профили,
  • Дерево,
  • Стекло.

Самый простой, быстрый и дешевый способ – изготовить арочную конструкцию из гипсокартона. Изогнутая арка из этого материала может быть украшена самыми различными способами. Вы можете покрыть ее мозаикой или декоративной штукатуркой, возможно даже использование искусственного камня, стеновых панелей, имитирующих кирпич, мраморную или деревянную поверхность.

Каменная арка выглядит впечатляюще. Такой элемент придаст всему помещению некую монументальность и массивную основательность. В зависимости от цвета и текстуры каменной арки изделие может быть актуальным для самых разных стилей интерьера.

Первая ассоциация арки с каменной облицовкой относится к стилю кантри, сельским мотивам и близости к природе. Но такая структура может быть успешно интегрирована не только в стиль загородного жилья. Классический интерьер Прованса, некоторые разновидности стиля кантри и даже современный стиль органично смотрятся вкупе с каменной аркой.

Кирпичная арка отлично смотрится в современном интерьере. Неважно, решите ли вы оставить кладку нетронутой, лишь обработав ее защитным спреем или лаком, или отважитесь окрасить поверхность.

Одним из самых традиционных способов оформления арки является деревянная отделка. Этот объект будет играть важную роль в любом интерьере – от классического до современного. Деревянная арка привносит элегантность и комфорт в интерьер. И функциональный фон помещения при этом не имеет принципиального значения – это может быть как коридор, так и гостиная.

Калейдоскоп идей для современной жизни

С точки зрения внешнего вида арки можно выделить следующие типы объектов:

  • Классические или римские арки. Римляне много заимствовали из греческой культуры и архитектуры, но этот элемент можно по праву считать их изобретением. Арочная конструкция представляет собой элемент с правильным радиусом и полукруглой формы. Эта конструкция не содержит выступы и известна своей простотой и лаконичностью внешнего образа. Классические арки прекрасно смотрятся в комнатах с высокими потолками. Если вы планируете установить арку в квартире с обычной высотой потолка, то это не самая лучшая идея. Одним из вариантов использования классической арки является интеграция колонн и опор в тандеме с круглой аркой. Как правило, такие конструкции изготавливаются из дерева или камня, но для более демократичного дизайна интерьера арка может быть выполнена из гипсокартона.
  • Британская арка или сооружение в стиле модерн. Эти структуры отличаются от классических более вытянутыми частями, практически распрямленной дугой и усеченным радиусом. Британская арка является идеальным вариантом для комнат с низкими потолками.
  • Арка с элементами эллипса не имеет закругленных углов и является довольно популярным вариантом при отделке помещений. Распространение таких структур в первую очередь связано с универсальностью конструкции. Она может быть использована с колоннами, без них, в комнатах с низкими потолками и в просторных помещениях, в сочетании с арками другой модификации. Отличный способ изолировать кухонное пространство, не уменьшая полезную площадь помещения, является использование арки-эллипса с колоннами. Аналогичная структура может быть использована для частичного разделения пространства будуара, кабинета или гардеробной.
  • Славянские арки – это, по сути, простое прямоугольное отверстие с закругленными углами. Это один из универсальных приемов зонирования помещения, который будет органично смотреться как в стандартной городской квартире, так и в обстановке загородного дома.
  • Турецкие арки напоминают конструкции, которые украшали дворцы и гаремы богатых жителей во времена Османской империи. Конечно, такая конструкция арок требует поддержки всего интерьера – особенности средиземноморского стиля в таком случае позволят создать более гармоничный образ комнаты.
  • Готическая арка имеет острый купол. Такие структуры способны привнести оригинальность в интерьер, но подходят только для комнат с высокими потолками. Готические арки выглядят роскошно и становятся центром внимания, особенно когда украшены мозаикой, керамикой или камнем.
  • Тайская арка (или половина арки) – это структура, для которой одна из сторон образует прямой угол, а другой угол при этом закруглен. Радиус круга может варьироваться. Сам свод может быть оформлен различными способами. Конструкции из гипсокартона часто оснащены светильниками или светодиодным освещением, тем самым они обеспечивают не только зонирование помещения, но и подчеркивают функциональный сегмент, используя свет.

Внутренние арки, украшенные лепниной, карнизами и молдингами отлично подходят как для классического интерьера, так и для его вариаций.

Сочетание арочных проемов с другими элементами интерьера

Внутренняя арка органично впишется в любой интерьер, где круглые формы уже используются для других элементов интерьера. Например, вы можете использовать арочные ниши в качестве украшения, тогда как округлые формы стеклянных вставок на фасадах кухонных шкафов будут способствовать созданию сбалансированного образа пространства.

Прекрасным дополнением к арочным проемам станут межкомнатные двери с имитацией арочных конструкций и полукруглой вершиной. Конечно, двери с полукруглыми арками стоят дороже, чем обычные модели. Но стоимость нестандартного дизайна оправдает себя в форме оригинального и изысканного интерьера.

Арка на входе в гостиную будет прекрасно гармонировать с полукруглыми сводами открытых полок для книг. Тот же метод может быть использован для закрытых фасадов шкафчиков или в виде резьбы или стеклянных вставок на дверях.

Расчет арки: особенности, правила и примеры

Зачастую перед строителем возникает задача выстраивания арочного перекрытия, обустройства куполообразной кровли или оригинального «горбатого» мостика над водоемом, который становится все более популярной малой архитектурной формой. При этом, в большинстве случаев мастера не утруждают себя сложными расчетами, используя две величины, которые известны даже семикласснику. Такими величинами являются ширина пролета, впоследствии перекрываемая аркой, и высота подъема арки, которая рассчитывается путем определения расстояния между воображаемой горизонтальной линией, проведенной между точками, на которые осуществляется упор арки, и наивысшей точкой арки. По мнению специалистов, данных величин недостаточно, чтобы обустроить надежную арку с высокими эксплуатационными характеристиками. Основная роль при конструировании арочного перекрытия отводится выбору материалов, из которого будет сооружаться арка, и связанному с ним расчету арки, правильность проведения которого определяет ее последующие эксплуатационные характеристики. Следуя данным рекомендациям, вы сможете сконструировать надежное арочное перекрытие, которое станет отличным решением и не только разнообразит дизайн квартиры, но и станет отличным украшением ландшафтного дизайна сада. Специалисты в данной сфере без труда произведут все необходимые расчеты, но что делать, если нет возможности воспользоваться их услугами, и приходится выполнять все работы самостоятельно? В этом случае воспользуйтесь нашими рекомендациями, которые помогут вам максимально эффективно справиться с поставленной задачей.

Содержание

  1. Арочные системы с точки зрения профессионала
  2. Классификация арок: основные разновидности
  3. Как осуществить расчет трехшарнирной арки с затяжкой: рекомендации специалистов
  4. Несколько слов о выборе материала для арки
  5. Расчет кирпичной арки: основные моменты
  6. И в заключение

 

Арочные системы с точки зрения профессионала

С точки зрения специалистов инженеров, арочными конструкциями называются системы ломаного или криволинейного характера, на опорные элементы которых действуют вертикальные нагрузки, приводящие к наклонным реакциям, направленным внутрь проема. Горизонтальной составляющей подобной опорной реакции является распор, что свидетельствует о том, что арочные системы являются распорными конструкциями.  Это и является их основным отличием от балок, которые испытывают только нормальное механическое напряжение. В современном строительстве арки используются в качестве основных несущих конструкций сооружений различного назначения, будь то хозяйственные, промышленные или сельскохозяйственные постройки, пролетом от 12 до 70 м. Что касается зарубежного строительства, то в данной отрасли конструирование арочных пролетов еще более развито, что позволяет сооружать арки высотой до 100 м и более.

Классификация арок: основные разновидности

В соответствии со статической схемой, различают  бесшарнирные, двухшарнирные и трехшарнирные арки;

Также опорные конца арки можно соединить горизонтально расположенным стержнем, воспринимающим горизонтальную нагрузку и называемым затяжкой. Расчет арки с затяжкой несколько отличается от расчета двухшарнирной арки или трехшарнирной арки без затяжки.

Для каждого из этих типов характерны свои достоинства и недостатки, в связи с чем, выбор конструкции осуществляется инженером-проектировщиком, который осуществит расчет трехшарнирной арки с учетом прочностных требований, предъявляемых к ней, материалов, используемых для ее конструирования, и архитектурных задач, которые возлагаются на ту или иную конструкцию.

В соответствии со схемой опирания, выделяют арки с затяжкой и арки без затяжки. Если первые воспринимают распор, то распор последних передается на опоры. Изготовление затяжки осуществляют из профильной стали или арматуры. Если эксплуатация арки будет осуществляться в условиях агрессивных сред, способствующих коррозии металла, допускается использование деревянных клееных затяжек.

По форме различают:

  • Треугольные арки, состоящие из прямых полуарок. Расчет треугольной арки не представляет сложностей, и вы сможете произвести его самостоятельно;

  • Пятиугольные арки;
  • Сегментарные арки, оси полуарок которых располагаются на общей окружности;
  • Стрельчатые арки, состоящие из нескольких полуарок, оси которых расположены на двух окружностях;


Как осуществить расчет трехшарнирной арки с затяжкой: рекомендации специалистов

Если вы планируете осуществить монтаж небольшой арки, расчет и конструирование не доставят вам особых сложностей, так как для их производства предпочтительнее использовать листы строительного материала огромных размеров, такого как фанера, гипсокартон или OSB-плиты. Наибольшие показатели их длины  ширины составляют 250 и 120 см соответственно, что позволяет просто начертить арку на листе материала и выпилить как минимум две составляющие детали несущих балок. В завершение такие арки обшивают листовым материалом, после чего можно считать, что арка готова. Несмотря на быстроту и простоту монтажа арок данным методом, для него характерны и свои недостатки, среди которых большое количество материала, затраченного на отходы, декоративность готовой арки и неспособность конструкции нести нагрузки.

Обустройство арочных конструкций существенно усложняется, если перед мастером стоит задача монтажа арки над большим просветом (до нескольких метров) или арки, способной выдерживать высочайшие нагрузки. В связи с тем, что на строительном рынке трудно найти материалы, размеры которых позволяют осуществить монтаж такой арки, она конструируется как наборная конструкция, состоящая из нескольких деталей. В связи с этим, перед мастером встает задача точного расчета арки и определения размеров ее деталей.

Как уже упоминалось ранее, арки различают в соответствии с такими параметрами, как форма, размер и высота, и прежде, чем реализовать проект расчета деревянной арки, необходимо четко представлять себе конструкцию и приблизительные размеры желаемой арки. С учетом данных параметров, легче определиться с выбором материалов для ее монтажа и последующим проведением расчетов.

Дилетанты, услышав словосочетание «расчет арки» зачастую пугаются, однако расчеты в данном случае несложные и основаны на использовании школьных формул из геометрии. Кроме того, чтобы облегчить проведение расчетов, необходимо начертить на миллиметровой бумаге контур арки в несколько уменьшенном масштабе. После этого изготавливают шаблон арки в реальном размере, имея который, вы сможете наиболее эффективно провести дальнейшие расчеты, так как  сможете приложить так называемую копию арки к месту ее монтажа и оценить правильность проведенных расчетов. Для изготовления шаблона можно использовать плотный картон, фанеру или лист ДВП.

Арочные конструкции занимают обширную нишу в архитектуре, и их использование – широчайшая тема, объять которую невозможно в одной статье. В настоящем материале мы рассмотрим изготовление арки в квартире или частном доме, так как традиционный прямоугольный проем, оформленный в виде арки, станет эксклюзивной деталью интерьера квартиры, выгодно отличающей ее от других квартир.

Рассмотрим пример расчета трехшарнирной арки:

В большинстве случаев, независимо от опыта мастера, ему известны  три параметра арки, среди которых ширина пролета, перекрываемого аркой, высота арки, а также глубина (ширина) стены. Перед мастером при этом стоит задача рассчитать параметры деталей арки, собрать их в единую арочную конструкцию и прочно закрепить ее.


Способ № 1 - эмпирический

Несмотря на то, что любой расчет арки начинается с вычисления радиуса ее окружности, арка не всегда представляет дугу окружности. Существуют ситуации, когда арка состоит из двух дуг (это относится к аркам, выполненным в готическом стиле) или характеризуются несимметричными очертаниями. В этом случае расчет каждой дуги арки производится отдельно. Но, вернемся к расчету окружности арки. Его удобнее производить на бумаге, при этом уменьшив размер, в масштабе, например, 1: 50. Подготовив бумагу и циркуль, чертим на листе дверной проем с учетом масштаба и проводим ось симметрии, делящую проем пополам. После этого ось циркуля необходимо изменить, поставив ножку с иглой непосредственно на ось симметрии. Далее нужно  начертить несколько дуг и, остановив свой выбор на наиболее оптимальной, остальные убрать с помощью ластика.

Чтобы нагляднее продемонстрировать данный пример, изобразим дугу арки:

где R – радиус окружности арки, а L представляет собой половину хорды дуги, тогда как размер хорды соответствует  длине арочного просвета. Что касается H, то данный показатель отображает высоту подъема арки.

Способ № 2 - математический

Чтобы осуществить математический расчет радиуса окружности арки, воспользуйтесь теоремой Пифагора, в соответствии с которой:

R= L2 + (R2 - h3)

R= L2 + (R - H)2

Разложив двучлен, преобразуем выражение в вид:

R2 = L2 + R2 – 2HR + h3

Вычтем из обеих частей R и получим:

L2 + h3 - 2HR = 0

Перенесем слагаемое с R за знак равенства:

2RH = L2 + h3

И, наконец, получим искомый R:

R = (L2 + h3)/ 2H

Важно! Формула для вычисления радиуса окружности арки: R = (L2 + h3)/ 2H, где R – радиус окружности арки, H – высота подъема арки, L – половина хорды дуги (длина арочного просвета).

В связи с тем, что арка состоит из нескольких частей, для изготовления которых придется использовать доску определенной ширины,  произведем расчет размеров детали, которую можно изготовить из доски с конкретными размерами. Для этого необходимо решить обратную задачу. С учетом известного радиуса арки и высота ее подъема (в данном случае это ширина доски), рассчитаем максимально возможную длину детали, которую можно изготовить из доски с определенной шириной, то есть произведем расчет длины арки. В связи с тем, что из предыдущих расчетов нам уже известны определенные соотношения, выведем следующую формулу:

L2 = 2RH – h3

HR – h3

Чтобы правильно изготовить арку, необходимо подготовить несколько больше деталей, с учетом того, что в процессе монтажа их придется стыковать. Способ стыковки выбирается в зависимости от назначения арки. Практикуется использование накладных деталей по «щекам» арки и стыковка двух арок, с учетом сдвига на полдетали.

В процессе расчета деталей необходимо учитывать то, какая сторона арки, в зависимости от ее расположения по отношению к деталям, больше всего нас интересует (внутренняя или внешняя). Проще говоря, нам необходимо понять, как будут располагаться несущие детали арки по отношению к самой арке. Например, при обустройстве куполообразной кровли, несущие детали арочной конструкции будут располагаться ниже арки, а при монтаже арочного свода – выше. Возникают ситуации, когда необходимо обустроить двустороннюю арку. В последнем случае расчет деталей арки произведет по наименьшему закруглению.

Если в процессе эксплуатации, арка будет нести высокие нагрузки, необходимо произвести ее усиление с помощью различных балок и затяжек, установленных между узлами арки. Таким образом, вы сможете обустроить несущую ферму, которая способна выдержать повышенные нагрузки.

Если вы решили обустроить арку в готическом стиле, вам необходимо максимально точно определить радиус закругления арки на концах. В этом случае вы облегчите себе задачу, используя эмпирический способ расчета арки, с помощью которого вы экспериментальным путем подберете точку закругления арки, далее из этой точки вниз проведете линию, идущую параллельно стене, измерите полученное расстояние и проведете линию такой же длины с другой стороны. Затем ножку циркуля ставят на эту линию, определяют расстояние (радиус) и, двигаясь вниз или вверх параллельно линии, определяют точку, где линия стены и дуга арки сомкнутся посредством второй (меньшей) дуги. На второй стороне чертежа необходимо произвести то же самое.

Чтобы облегчить себе задачу и максимально эффективно произвести расчет арки, вы можете сделать несколько чертежей и выбрать наиболее подходящий. Как вы уже поняли, приведенные примеры расчета арки далеко не единственные, и существуют другие способа расчета, однако эмпирический способ наглядно вам демонстрирует, как будет выглядеть арка после осуществления монтажа. Кроме того, в процессе осуществления расчетов вы сможете легко корректировать чертеж до тех пор, пока не достигнете желаемого результата.

Сделав чертеж и удостоверившись в его правильности, необходимо изготовить шаблон арки, используя который, вы без труда осуществите монтаж любой арочной конструкции.

Несколько слов о выборе материала для арки

Для изготовления арки можно использовать различные материалы, в том числе и металл (расчет металлической арки производится несколько иначе), а также кирпич и бетон, однако наиболее простым и дешевым способом является изготовления арки из гипсокартона. В связи с тем, что арка, изготовленная из кирпича и бетона, будет очень тяжелой, для нее необходимо монтировать арматурный каркас. Арматура легко поддается сгибанию, и вы без труда сможете сварить из нее каркас. После этого, используя перфоратор, в стенах необходимо просверлить отверстия, вбить в них штыри и приварить к ним арочный каркас.

Изготовление арки из гипсокартона осуществляется намного проще и быстрее, однако готовая конструкция будет менее прочной, чем ее кирпичные или бетонные аналоги. Для этого необходимо изготовить каркас из жестяных профилей, по бокам обшить их гипсокартоном, а для обшивки внутреннего проема использовать сегменты(для их изготовления гипсокартон разрезают с одной стороны, выгибают и в заключение закрепляют саморезами). Образовавшиеся грани необходимо сгладить шпаклевкой.

Расчет кирпичной арки: основные моменты

Чтобы осуществить расчет кирпичной арки, также необходимо изготовить шаблон из ДВП, качество которого во многом определяет эксплуатационные характеристики и внешний вид будущей кирпичной арки.  В первую очередь необходимо рассчитать размеры шаблона, для чего потребуется знание ширины арочного проема. Например, ширина арочного проема составляет 15000 мм.

Так как ширина шаблона должна быть на 5 мм меньше, значит, она составит 1495 мм. Даже если произойдет разбухание шаблона от влаги, вы сможете без труда осуществить его демонтаж на финальных стадиях работы. Высота шаблона должна соответствовать высоте арки, в нашем случае пусть будет 168 мм. Так как целый лицевой кирпич рекомендуется класть в верхней части арки, необходимо произвести расчет числа кирпичей. Так как высота одного ряда составляет около 72 мм (высота кирпича + высота шва), а общее число рядов равно 4, арочная высота составляет 72*4 – 120 = 168мм. (120мм при этом – высота кирпича, уложенного на ребро).

И в заключение

Чаще всего монтаж арочных конструкций осуществляется для декоративного оформления помещения, независимо от его предназначения. Это может быть и дом, и квартира, и офис.

Зачастую с помощью арки оформляют дверной проем между кухней и гостиной. Однако монтаж арки может использоваться и в процессе более масштабных видов строительства. Если вы планируете оформить с помощью арки внутреннее убранство помещения, специалисты рекомендуют изготовить арочную конструкцию из гипсокартона, так как это намного дешевле, проще и менее трудозатратно. При этом готовая конструкция ничуть не уступит аркам из кирпича или дерева. Чтобы не разочароваться в красоте и правильности арки, специалисты рекомендуют подойти к монтажу арочной конструкции с должной тщательностью и провести расчет арки, что можно осуществить несколькими способами. В нашей статье мы предложили вам два наиболее распространенных и эффективных способа расчета арки, воспользовавшись которыми, вы сможете соорудить надежную и эстетически привлекательную арку.

Типы конструкции арок на основе формы, материала, изготовления

Здесь обсуждаются типы арок, основанные на форме, материале конструкции, изготовлении и количестве центров. Арка имеет криволинейную форму, за счет чего сверху распределяются нагрузки на опоры (опоры или опоры).

Типы арок

Арки классифицируются на основе:

  1. Форма
  2. Номер центра
  3. Качество изготовления
  4. Строительные материалы

Типы арок по форме:

По форме конструкции арки подразделяются на 10 типов, которые рассматриваются ниже.

Плоская арка

  • Для плоской арки внутренняя дуга, по-видимому, плоская и действует как основание равностороннего треугольника, образованного горизонтальным углом 60 0 перекосом назад.
  • Несмотря на то, что внутренняя поверхность плоская, допускается небольшой подъем выпуклости примерно от 10 до 15 мм на метр ширины проема для небольших поселений.
  • Extrados тоже горизонтальный и плоский. Эти плоские арки обычно используются для легких нагрузок и пролетов до 1.5м.

Сегментная арка

  • Это основной тип арки, используемый для зданий, в которых центр арки находится ниже линии пружины.
  • В сегментарной дуге тяга передается наклонно к опоре.

Полукруглая арка

Форма дуги выглядит как полукруг, а усилие, передаваемое на абатменты, имеет идеально вертикальное направление, поскольку перекос горизонтален. В этом типе арки Центр лежит точно на линии пружины.

Арка для подков

Подковообразная арка имеет форму подковы, которая изгибается больше, чем полукруг. Это обычно рассматривается для архитектурных положений.

Остроконечная арка

Другое название остроконечной арки - Готическая арка. В этом типе арки две дуги окружностей встречаются в вершине, поэтому образуется треугольник. Он может быть как равнобедренным, так и равносторонним.

Венецианская арка

Венецианская арка тоже остроконечная, но ее венец глубже, чем у пружины.В нем четыре центра, все они расположены на исходной линии.

Флорентийская арка

Внутренняя часть арки имеет форму полукруга, а остальная часть арки подобна венецианской арке. В нем есть три центра, все они расположены на пороге.

Арка разгрузочная

Разгрузочная арка строится над плоской аркой или на деревянной перемычке для обеспечения большей прочности. В случае разгрузки арки мы можем легко заменить обветшавшую деревянную перемычку, не нарушая устойчивости конструкции.Концы этой дуги должны входить в опоры.

Арка на ходу

Арка на ходулях состоит из полукруглой арки с двумя вертикальными частями у пружин. Центр арки лежит на горизонтальной линии, проходящей через вершины вертикальных участков.

Полуэллиптическая арка

Это тип арки полуэллиптической формы с тремя или пятью центрами.

Типы арок по количеству центров

По количеству центров арки классифицируются как:

Одноцентровые арки

Сегментные, полукруглые, плоские арки подковообразные и арки на ходулях представляют собой одноцентровые арки.В некоторых случаях для круглых окон предусмотрена идеально круглая арка, которая называется аркой «яблочко», также попадает в эту категорию.

Две центральные арки

Остроконечные, готические или стрельчатые арки обычно относятся к этому типу.

Трехцентровая арка

Полуэллиптические и флорентийские арки обычно имеют три центра

Четыре центрированные арки

Венецианская арка - типичный образец четырехцентровой арки.Арка Тюдоров также имеет четыре центра.

Пятицентровая арка

Хорошая арка полуэллиптической формы содержит пять центров.

Типы арок в зависимости от качества изготовления и строительных материалов

В зависимости от материала, используемого для строительства и изготовления, арки могут быть классифицированы как:

1. Каменные арки

В зависимости от качества изготовления они делятся на два типа. Их,

Арки из щебня

Арки из щебня очень непрочные и используются только для некачественных работ.Они используются для пролетов до 1 м. Они сделаны из булыжников, которые обработаны молотком, примерно по форме и размеру и закреплены в цементном растворе. Иногда они также используются как разгрузочные арки глубиной до 37,5 см, но построены в одно кольцо. Если глубина больше, мы можем пойти на два кольца поочередно из заголовков и носилок.

Арки из ашлара

В этом типе камни обрезаются для придания правильной формы voussoirs (клиновидный или сужающийся камень, используемый для создания арки) и полностью обработаны, соединены с цементным раствором.Камни ашлар также используются для изготовления плоских арок.

2. Арки кирпичные

Кирпичные арки также подразделяются на:

Арки грубый кирпич

Они построены из обычных кирпичей без обрезки по форме voussoirs. Изогнутая дуга обеспечивается за счет образования клиновидных соединений большей толщины на внешней стороне и меньшей толщины на внутренней стороне. Так что выглядит некрасиво. Поэтому не рекомендуется для открытых кирпичных работ.

Арки кирпичные осевые

Кирпичи нарезаются клиновидным топором.Итак, они примерно одеты по форме и размеру. Следовательно, Арка из этих обтесанных кирпичей не очень приятна.

Арки клинкерные мерные

В арке этого типа кирпичи нарезаются с помощью канатной пилы до точной формы и размера нужного вам размера. Кирпичи тщательно обработаны, и эти кирпичи соединены известковой замазкой. Но для арок из калиброванного кирпича используется только мягкий кирпич.

Арки кирпичные целевые

Кирпичи изготавливаются в точном соответствии с формой и размером voussoirs, чтобы получить очень хорошее качество изготовления.

3. Бетонные арки

Бетонные арки бывают двух типов:

Арки из сборных железобетонных блоков

В арках из сборных железобетонных блоков блоки отливаются в формах до точной формы и размеров сосудов. Для ключевого камня и перекоса готовятся специальные формы. Благодаря точной форме и размеру они будут хорошо выглядеть. Используется цементный бетон 1: 2: 4.

Арки монолитные из бетонных блоков

Арки из монолитных бетонных блоков подходят для больших пролетов.Они построены из монолитного бетона. Они могут быть простыми или усиленными, в зависимости от пролета и величины нагрузки. Формовочная работа используется для отливки арки. Лечение длится от 2 до 4 недель.

.

арочная конструкция - это ... Что такое арочная конструкция?

  • арочный - [[t] ɑ͟ː (r) tʃt [/ t]] 1) ADJ: usu ADJ n Арочная крыша, окно или дверной проем изогнуты вверху. 2) ADJ: usu ADJ n Арочный мост имеет арки как часть его конструкции. ... укрепленный арочный мост через реку Северн. 3) ADJ: usu ADJ n You…… Английский словарь

  • арочная -. арка [1] ► СУЩЕСТВИТЕЛЬНОЕ 1) изогнутая конструкция, перекрывающая проем или поддерживающая вес моста, крыши или стены.2) внутренняя сторона стопы. ► ГЛАГОЛ ▪ форма или причина образования арки. ПРОИЗВОДНЫЕ arched прилагательное… Словарь английских терминов

  • vault - vault1 vaultlike, прил. / vawlt /, сущ. 1. арочная конструкция, обычно сделанная из камня, бетона или кирпича, образующая потолок или крышу над залом, комнатой, канализацией или другой полностью или частично закрытой конструкцией. 2. арочная конструкция, напоминающая…… Универсал

  • Fornix - анатомически сводчатая или арочная конструкция.Fornix - это латинское слово, обозначающее свод или арку. Свод головного мозга - это фиброзная дугообразная перевязка, соединяющая две доли головного мозга. Свод конъюнктивы относится к рыхлым изгибающимся складкам…… Медицинский словарь

  • vault | er - vault1 «vawlt», существительное, глагол. –N. 1. а) арочная кладка или бетонная конструкция, построенная таким образом, что части поддерживают друг друга, служа крышей или покрытием над пространством; серия арок. б) арочная крыша или перекрытие. в) Образный.что-то вроде… Полезный английский словарь

  • vault´like´ - vault1 «vawlt», существительное, глагол. –N. 1. а) арочная кладка или бетонная конструкция, построенная таким образом, что части поддерживают друг друга, служа крышей или покрытием над пространством; серия арок. б) арочная крыша или перекрытие. в) Образный. что-то вроде… Полезный английский словарь

  • vault - I. существительное Этимология: среднеанглийский vaute, voute, от англо-французского voute, от вульгарной латыни * volvita turn, vault, от женского рода * volvitus, изменение латинского volutus, причастие прошедшего времени volvere, чтобы катиться дальше voluble Дата: 14 век 1.а.…… Новый энциклопедический словарь

  • хранилище - I. / vɔlt / (скажем, vawlt), / vɒlt / (скажем, volt) существительное 1. арочная конструкция, обычно сделанная из камня, бетона или кирпича, образующая потолок или крышу над залом, комнатой , канализационная или другая полностью или частично закрытая конструкция. 2. арочное пространство,…… Австралийско-английский словарь

  • Fort Tryon Park - общественный парк, расположенный в районе Инвуд района Нью-Йорк на Манхэттене, США, координаты | 40 | 51.7 | N | 73 | 56 | W | тип: ориентир. Он расположен на хребте 67 акров (270 000 м²) в Верхнем Манхэттене, откуда открывается великолепный вид на реку Гудзон,…… Wikipedia

  • убежище - I [[t] vɔlt [/ t]] n. 1) архит. арочная конструкция, ус. из камня, бетона или кирпича, образуя потолок или крышу 2) арка. пространство, палата или проход, окруженные сводом или сводоподобной структурой, особенно. одна подземная 3) ар. cv a…… От формального английского к сленгу

  • Хранилище стволов - Хранилище хранилища (v [add] lt; см. Примечание ниже), n.u] te, LL. volta, для voluta, volutio, фр. L. volvere, volutum, вращать, поворачиваться. См. {Voluble} и ср. {Vault} прыжок, {Volt} поворот, {Volute}.] [1913…… Международный английский словарь для совместной работы

  • .

    Визуально выраженные структурные формы - SteelConstruction.info

    Визуальное выражение конструкции требует понимания структурной функции, например:

    • Стяжные рамы с номинально штифтовыми соединениями и вертикальными распорками являются простейшим конструктивным решением, и существуют различные способы использования соединений и распорок для визуального эффекта.
    • Жесткие или сплошные рамы часто используются в малоэтажных зданиях или в крупнопролетных конструкциях, а их соединения являются важной частью дизайнерского решения.
    • Арки и изогнутые конструкции предлагают возможности для архитектурного выражения благодаря своей элегантной форме.
    • В натяжных конструкциях используются тросы или стержни вместе со столбами или мачтами для образования ограждения типа палатки. Кабели или стержни часто находятся вне оболочки и предоставляют значительные возможности для архитектурного выражения.


    Арочные и натяжные конструкции зависят от свойств стали на сжатие и растяжение. Арки часто используют трубчатые или «коробчатые» секции из-за их эффективного действия при сжатии.Натяжные конструкции содержат тросы или стержни, действующие на растяжение, вместе с трубчатыми мачтами, действующими на сжатие.

     Fenchurch-1.jpg
     

    [вверх] Открытые металлоконструкции в многоэтажных домах

    Основные статьи: Стяжные рамы, Сплошные рамы, Простые соединения Возможностей для архитектурного выражения в стальной конструкции многоэтажных зданий относительно мало, поскольку, как правило, большая часть конструкции скрыта.Однако есть возможность использовать открытые стальные конструкции на входе и в атриумах, а также использовать бетонные колонны. В последние годы архитекторы исследовали возможность использования структурных систем неожиданными способами; это иллюстрируется следующими примерами:

    1. В здании Paletsra компании «Олсоп» в Лондоне использовались наклонные бетонные трубчатые колонны на уровне первого этажа и три выступающих этажа на уровне 10 этажа. В конструкции использовались пары ячеистых балок, размещенных по обе стороны от колонн.
    2. В новых офисах мэрии Бирмингема ячеистые балки были спроектированы с чередующимися продолговатыми и круглыми отверстиями, покрытыми вспучивающимся покрытием и выступающими как часть выражения структуры во внутреннем пространстве.
    3. В офисе и библиотеке совета
    4. Вулиджа использовались открытые изогнутые сборные железобетонные элементы, спроектированные как часть тканевой системы хранения энергии в здании. Стальные балки выступали над верхней частью сборных блоков и имели большие прямоугольные отверстия, чтобы можно было распределить коммуникации и каналы по полу.Подъездной пол глубиной 500 мм поддерживался плитой перекрытия, а подпольные коммуникации обеспечивали подачу воздуха на уровне пола.
    5. Здание More London 7, как часть дизайнерской концепции, имеет фасад с зубчатой ​​пилой, выполненный путем приваривания треугольных стальных деталей к краевым балкам.
    • Fenchurch-1.jpg

      Открытые ячеистые балки с удлиненными и круглыми отверстиями
      (офисы городского совета Бирмингема)

    • Fenchurch-1.jpg

      Сборные железобетонные плиты, поддерживаемые глубокими стальными балками, в которых службы размещены на плите перекрытия
      (Ратуша Woolwhich)

    • Fenchurch-1.jpg

      Наклонные стальные колонны на первом этаже и выступающие верхние этажи
      (здание Палестра, Саутварк, Лондон)

    [вверх] Криволинейные балки и крыши

    Конструкции изогнутой крыши предоставляют множество архитектурных возможностей для выражения, особенно когда стены и крыша объединены в одно общее структурное решение, так что демаркация между этими элементами устраняется.Физическая природа этих крыш или ограждений заключается в том, что они изогнуты по радиусу для достижения максимального полезного пространства внутри.

     Arch fig38.png
     

    Корончатые и ячеистые изогнутые балки успешно используются в длиннопролетных крышах с промежуточными опорами, как показано. Здесь легкость высокоперфорированных секций сочетается с возможностью изгибать секции в процессе повторной сварки.

     Arch fig39.png
     
     K3 Fig 26.png
     
    Изогнутая трубчатая колонна для поддержки застекленного атриума.

    Криволинейные крыши могут быть сформированы в одном направлении с использованием трубчатых элементов с одним изгибом или в двух направлениях с использованием узлов с двойной кривизной.Космические рамы также могут быть сконструированы так, чтобы образовывать изогнутые ограждения. Использование «деревьев колонн» для поддержки крыш было использовано для создания большого архитектурного эффекта в терминалах аэропортов и других общественных местах. На рисунке показано использование изогнутых трубчатых элементов с парами сварных «ответвлений» для поддержки крыши атриума.

    Наклонные изогнутые элементы могут быть соединены на концах и гребне и использоваться для создания не только полезного пространства на крыше, но и визуальной привлекательности многоэтажных офисных зданий. Горизонтальным силам на закрепленных концах изогнутых элементов крыши противодействует натяжение балок на уровне крыши.

     Arch fig41.png
     

    [вверх] Арочные конструкции

     Arch fig42.png
     

    Выраженная арочная конструкция, поддерживающая Exchange House над вокзалом Liverpool Street, Лондон

    Арки - это выпуклые конструкции, которые в первую очередь предназначены для сопротивления сжатию в результате их формы и действующей на них равномерной нагрузки. Самая эффективная форма арки при равномерной нагрузке - это парабола, но они могут быть круглыми или даже состоять из нескольких линейных элементов.Арки также сопротивляются изгибающим моментам, которые возникают из-за неравномерной или асимметричной нагрузки или отклонения арки от идеализированной формы, в которой линии осевого давления (сжатия) расположены в поперечном сечении элемента.

    Арки реагируют либо на фундаменты, либо на контрфорсы, либо, наоборот, они могут быть связаны у основания, образуя связанную арку, которая не вызывает внешних горизонтальных сил. Арки обычно имеют закрепленные основания, детали которых подчеркнуты, но они также могут быть заключены в их основания, что обеспечивает неподвижность.

    Стальные арки могут быть выполнены из двутавровых секций, которые имеют криволинейную форму или сделаны из секций из нескольких прямых отрезков. Арки также могут быть в виде сборных элементов, например ферм. Прекрасным примером внешних и внутренних связанных арок является 10-этажный дом Exchange в Бродгейте, Лондон, где четыре параболических сегментированных связанных арки охватывают целых 78 метров железнодорожных путей, ведущих к станции Liverpool Street.

     Arch fig43.png
     

    Пожарное депо с использованием серии стальных арок

    [вверх] Открытые колонны

     Arch fig46.png
     

    Простая группа из четырех колонн и наклонных трубчатых кронштейнов для поддержки крыши аэропорта Станстед

    Если колонны обнажены, при выборе конструктивного решения важно учитывать форму элемента и соответствующую систему противопожарной защиты.В этих случаях часто используются колонны трубчатого или полого сечения. Повышение огнестойкости может быть достигнуто за счет использования вспучивающихся покрытий или заливки бетоном.

    Трубчатые колонны конструктивно эффективны и, следовательно, могут быть очень тонкими. Они используются в приложениях, где требуется минимальное проникновение в пространство или где необходимо сохранить внешний вид колонны. Соединения с трубчатыми колоннами часто выражаются как часть общей структурной концепции.Колонны возводятся в два или три этажа высотой, и стыки обычно выполняются с помощью торцевых пластин или соединений боковых пластин чуть выше уровня пола, чтобы избежать проникновения в пространство пола.

    Круглые колонны особенно привлекательны в общественных местах, таких как торговые центры, вокзалы, аэропорты и зрительные залы, благодаря своей стройности и легкости. Торсионные свойства "коробчатых" или круглых секций также могут использоваться для обеспечения сопротивления скручиванию крышам, изогнутым в горизонтальной плоскости.В примере слева показано использование тонких трубчатых колонн для поддержки 6-этажной остекленной стены и крыши атриума.

    Другой пример использования круглых колонн находится на этой подземной автостоянке, где были обнажены глубокие шпунтовые сваи, а круглые стальные колонны были изготовлены с изготовленной «срезной головкой», которая передавала высокие поперечные усилия от плоской бетонной плиты. к колоннам.

    Трубчатые секции могут также использоваться в качестве высоконагруженных колонн или наклонных стоек для поддержки навесных крыш.Трубчатые секции часто проектируются для реверсирования нагрузки, например, в условиях подъема ветра, который может вызвать действие элементов растяжения на сжатие.

    Отличным ранним примером комбинированного использования типов секций является распределительный центр Renault Parts в Суиндоне, Великобритания, где круглые трубчатые колонны поддерживали каркас из конических балок, подвешенных к вершине колонны и валу.

    Одиночные или сгруппированные трубчатые колонны сами могут образовывать базовую структуру с возможностью архитектурного выражения.Иногда разделение между колонной и элементами фермы или балки менее четкое, как в случае, когда разрабатываются «древовидные» конструкции. Такое выражение использовалось в аэропорту Станстед, в котором группа колонн действовала как жесткий каркас при вертикальных и боковых нагрузках, а также закрывала вспомогательные единицы.

    • Arch fig46.png

      Круглые колонны на автостоянке в подвале, поддерживающие плоскую бетонную плиту с помощью сборных срезных головок

    • Arch fig46.png

      Центр распределения запчастей Renault, Суиндон

     Arch fig47.png
     
    Сборный стальной узел, соединяющий трубчатые стальные элементы, образующие фасад, с зданием Swiss Re в Лондоне.

    Готовые стальные профили используются там, где катаные балки не подходят из-за их формы или размеров.Они могут состоять из множества компонентов, включая:

    • Стальные листы, сваренные для создания двутавровых или двутавровых балок или конических балок.
    • Балка двутавровая нарезанная на тройники
    • Профили трубчатые со сварными ребрами.


    The Gherkin в Лондоне использовал набор трубчатых элементов, чтобы сформировать «оболочку» несущей конструкции фасада. Стальные узлы использовались для обеспечения точек крепления между трубчатыми секциями, а также для крепления болтами к балкам по периметру пола.

    Изогнутые балки на вокзале Стратфорд в Лондоне были сварены из листа и укреплены в точках высокой кривизны. Литые стальные опоры соединяли изогнутые балки с бетонной фундаментной балкой, подчеркивая местную кривизну (см. Ниже)

    • Arch fig47.png

      Swiss Re Building, Лондон

    • Arch fig47.png

      Stratford Station, Лондон

    [вверх] Натяжные конструкции

    В натяжных конструкциях «стяжки» предназначены для сопротивления только растяжению и являются ключевыми элементами в концепции конструкции.Высокие компрессионные элементы или «мачты» обеспечивают необходимую вертикальную опору, и эти мачты полностью или частично располагаются вне ограждения. Вантовые крыши, подвесные конструкции, кабельные сети и мембранные конструкции - это все типы натяжных конструкций.

    Натяжные конструкции могут иметь явные преимущества для крыш длиннопролетных конструкций или ограждений, где внутренняя функция пространства является важным аспектом концепции дизайна. Силам натяжения внешне противодействует вес бетонного фундамента или натяжные сваи.В менее масштабных приложениях их использование, скорее всего, будет зависеть от комбинации технических и архитектурных аргументов, таких как стремление к легкой или мембранной крыше или поддержание стеклянной стены с минимальным препятствием.

     L Fig15.png
     

    Вантовая кровля на складе

    В натяжных конструкциях используются тросы, стальные канаты или твердые стержни с резьбой. Кабели могут быть пропитаны и покрыты нейлоном или ПВХ или могут быть смазаны и оцинкованы для защиты от коррозии.Кабели обладают высокой прочностью на разрыв, но часто имеют низкую пластичность. Крепления к стальным тросам обеспечивают механизм сцепления с прилегающей конструкцией. Особое внимание следует уделить аэродинамическому демпфированию длинных стяжек на кабелях при воздействии ветра.

    Отдельные стержни изготовлены из прочной стали, концы которых имеют резьбу для крепления к стальным муфтам. Стержни - это линейные элементы, они жестче, чем тросы, которые естественно провисают. При установке каркаса стержни обычно слегка натягиваются.

    «Ветровая балка» может быть спроектирована как горизонтальная ферма для передачи ветровых нагрузок на вертикальные связи, и в этом случае они могут быть предварительно натянуты, чтобы изменение ветровых нагрузок не приводило к сжатию.Стальные плоские пластины или полые круглые профили меньшего размера (CHS) могут использоваться в некоторых простых натяжных конструкциях, хотя они визуально более заметны.

    На изображении показана крыша большого склада, которая поддерживается внешними мачтами и тросами. Вертикальные соединения с фундаментом в данном случае представляют собой небольшие ЧС.

    Конструктивное действие различных форм вантовых крыш представлено ниже. Система 2 приближается к показанной справа.

     Arch fig51.png
     

    Различные конструктивные свойства вантовых крыш

     Arch fig53.png
     

    Различные формы стяжных тяг и соединительных систем на O2 Arena

    Натяжные элементы можно также использовать в более простых конструктивных элементах.Показано использование поперечной рулевой тяги в качестве нижнего пояса трубчатой ​​балочной конструкции для поддержки остекленной крыши. Эта простая, но элегантная система использует жесткость трубчатой ​​секции на скручивание для предотвращения вращения центральной стойки при сжатии.

    На рисунке (справа) показано использование различных типов натяжных муфт и систем натяжения, используемых для крепления к мембранной крыше лондонского здания Millennium Dome (ныне O2 Arena).

     Arch fig52.png
     

    Стяжка, действующая как натяжной пояс балки крыши для поддержки остекления

    Диагональные распорки обеспечивают наиболее четкое и прямое визуальное и графическое представление его действия.Когда выносится наружу, связи часто используются для украшения здания, а также для выполнения структурных функций. Крепления, используемые для визуального эффекта, могут быть больше минимума, необходимого для структурных целей.

    В многоэтажных зданиях конструктивная важность элементов распорок означает, что их размер и детализация должны соответствовать ощутимым траекториям нагрузки за счет минимизации эксцентриситета и слабых мест в соединениях. Сварные ребра жесткости часто требуются для передачи усилий между сильно нагруженными элементами.

    На макроуровне жесткость может быть подчеркнута на фасаде здания, как это часто делается на высотных зданиях, таких как башня Бродгейт и башня Херон в Лондоне. Еще одно очень визуальное использование внешних распорок было выражено снаружи на станции Canon Street в Лондоне. Это 8-этажное здание поддерживается двумя X-образными узлами в форме линз, соединенных трубчатыми стяжками по периметру фасада. Угловые узлы были продуманно спроектированы, чтобы быть визуально привлекательными, а также функционально эффективными.


    В более подробном масштабе X-образные распорки могут использоваться для визуального и композиционного эффекта, как показано, где в первом примере внешняя стальная конструкция поддерживается круглыми полыми секциями, соединенными муфтами, а во втором примере сварной нержавеющей сталью. бары.

    [вверх] Дополнительная литература

    • Руководство конструктора по металлу, 7-е издание. Редакторы Б. Дэвисон и Г. В. Оуэнс. Институт стального строительства 2012
    • Архитектурный дизайн из стали - Требилкок П. и Лоусон Р. М., опубликованные Spon, 2004 г.

    [вверх] Ресурсы

    [вверху] См. Также

    .