Конструкция трехшарнирных арок с перекрестной стенкой состоит из двух жестких сегментов, в которых верхний пояс составлен из нескольких гнутых брусков, соединенных гвоздями, со стыками, расположенными вразбежку. Нижний пояс составлен из досок. Расстояние между поясами также, как в гвоздевых балках, заполняется стенкой из перекрестных досок. Пролеты таких арок принимаются в пределах от 20 до 40 м. Очертание верхнего пояса арки назначается круговое или стрельчатое. Распор таких арок воспринимается затяжкой обычно из профильной стали. Устойчивость верхнего и нижнего сжатых поясов арки обеспечивается устройством поперечных связей и жесткостью конструкции крыши (рис. 85).
Конструкция опорного и конькового узлов арки показана на рис. 106.
Основной частью конструкции опорного узла является стальной башмак с вкладышем (2). Конструкция замкового шарнира осуществляется с помощью двух стальных планок, закрепленных на кромках двух ветвей поясов полуарок с помощью шурупов. На том же рисунке показана и другая конструкция замкового шарнира, которая осуществляется с помощью четырех изогнутых стальных планок с приваренными к ним четырьмя неравнобокими уголками. Связь между полуарками обеспечивается деревянными накладками на двух болтах. С целью сохранения древесины во всех местах соприкосновения ее со стальными поверхностями необходимо ставить гидроизоляционные прокладки (например из толя) и применять антисептирование.
При расчете трехшарнирных арок на гвоздях расчетные усилия приводятся к оси, проходящей через нижний пояс сегментов. Схемы нагрузки показаны на рис. 107,б. Из этого рисунка видно, что при расчете арок учитываются три возможные схемы временной нагрузки - 1/2, 1/4 и 3/4 пролета арки. Для определения усилий в поясах применяется схема III, а для расчета элементов двойной перекрестной стенки-схемы I и II.
Благодаря прямолинейному очертанию нижнего пояса сегментов, односторонняя загрузка на одной половине арки вызывает в нижнем поясе другой половины постоянное по всей его длине сжимающие усилие (рис. 107,6, схема 1). Поэтому и расчет такой арки сводится к определению Ммакс как для однопролетной балки А-С или С-В равной полупролету арки.
В таком случае максимальное сжимающее усилие в верхнем поясе от воздействия изгибающего момента и максимальное растягивающее усилие в нижнем поясе левой полуарки будут равны (рис. 107, а):
в верхнем поясе
Рис. 106. Конструкция трехшарнирной арки из гвоздевых двутавровых балок с криволинейным верхним поясом: а) элементы опорного узла: 1-стальной башмак сварной конструкции; 2-опорный вкладыш; 6) опорный узел; 3-4 - сечение верхнего и нижнего поясов; б-затяжка; в) замковый
шарнир: г, д) стальные накладки
в нижнем поясе
и, следовательно, расчетное растягивающее усилие в нижнем поясе левой половины арки будет:
где
В правой половине арки максимальное сжимающее усилие в нижнем поясе, при той же схеме загружения, будет равно
Расчетные усилия в поясах опорных и замковые шарниров определяются путем разложения реакций в этих узлах по направлению касательной к верхнему поясу и по направлению нижнего пояса.
Расчет гвоздевого забоя следует вести по сдвигающему усилию, действующему между поясом и перекрестной стенкой, которое определяется, как для .простой балки, наклоненной под углом B, с пролетом, равным полупролету арки, загруженной по длине четверти пролета арки.
Для сечения д (рис. 107), например, указанное сдвигающее
Рис. 107. Расчетная схема для определения усилий в поясах полуарок: а-схема усилий: б-схема расчетных нагрузок: 1-ось верхнего пояса; 2-ось нижнего пояса
усилие будет равно
где Q' - поперечная сила в сечении д нижнего пояса для одно-пролетной балки А - С (рис. 107,6).
Поверка напряжений в верхнем поясе ведется по максимальному сжимающему усилию, с учетом устойчивости из плоскости арки. Расчетная длина верхнего пояса принимается равной расстоянию между прогонами крыши; несущая способность верхнего пояса определяется по формуле (14):
В нижнем поясе, с растягивающим усилием, поверка ведется по формуле (6):
При сжимающем усилии в нижнем поясе поверка ведется по формуле (14):
где ф определяется по гибкости нижнего пояса из плоскости арки с расчетной длиной между поперечными связями жесткости, увеличенной на 25% (см. Н и ТУ-122-55, п. 56).
Для увеличения устойчивости нижнего пояса полуарок снизу к нему подшиваются горизонтальные доски (см. рис. 106,4).
