Плоскостные распорные конструкции (рамы, арки, своды).

Основным материалом для изготовления распорных конструкция является металл, железобетон монолитный и клееная древесина, реже камень (арки, своды).

Рама, применительно к несущим конструкциям зданий – упругая распорная система, составленная из прямолинейных или криволинейных элементов, жестко связанных между собой в узлах их пересечения (рис. 11.5 а, б, в). Высота сплошного таврового или двутаврового сечения ригелей рам принимают 1 / 25 – 1 / 30 пролета, решетчатых – 1/ 20 – 1 / 25 пролета. Рациональное применение рам для пролетов 12 – 40 м. Рамные конструкции используются для складских помещений, сельскохозяйственных зданий, выставочных павильонов, спортивных залов, мостов.

Арка – упругая распорная система криволинейного (кругового) очертания (изогнутая балка) с неподвижными опорами по концам. Высота сплошного таврового или двутаврового сечения арок принимают 1 / 50 – 1 / 80 пролета, решетчатых – 1/ 30 – 1 / 60 пролета (рис. 11.6). Рациональное применение арок для пролетов 20 – 60 м.

П - образные рамы и круговые арки могут быть (рис. 11.7):

- бесшарнирными с жесткой заделкой опор, изготовляют в монолите и они являются очень экономичными по расходу материала, в них слабо выражен распор, но чувствительны к неравномерным осадкам опор (рис. 11.7 а, г);

- двухшарнирные с подвижными опорами, менее чувствительны к небольшим осадкам грунта но имеют значительный распор (рис. 11.7 б, д);

- трехшарнирные, разрезанные в средней части, слабо чувствительны к неравномерным осадкам фундамента, но имеют большие усилия распора (рис. 11.7 в, е).

Рис. 11.5. Конструктивные схемы рам:

а, б – рамы металлические сквозные; в, г – рамы железобетонные сплошные;

д – рамы металлические сплошные

Рис. 11.6. Конструктивные схемы арок:

а – арка металлическая круговая; б – арка металлическая криволинейного очертания;

в – арка металлическая сплошная серповидная; г – арка металлическая с вертикальными участками над опорами; д, е – арки железобетонные круговые

Рис. 11.7. Схемы рам и арок:

а – рама бесшарнирная; б – рама двухшарнирная; в – рама трехшарнирная; г – арка бесшарнирная; д – арка двухшарнирная; е – арка трехшарнирная; L – пролет; d - высота сечения

Своды – несущая конструкция дугообразного покрытия с нижней поверхностью одинарной кривизны. Своды можно рассматривать как разновидность арок большой ширины, или как изогнутую плиту большой толщины. Своды могут иметь циркульную (цилиндрическую), элиптическую и стрельчатую формы (рис. 11.8 а, д).

Рис. 11.8. Конструктивные формы сводов:

а – гладкий свод и его опорные реакции; б – ребристый; в, г, д – сомкнутые;

е - зеркальный; ж – цилиндрический с распалубками; и – крестовый;

L – пролет свода; f – стрела подъема; d - толщина свода

Толщину покрытия свода принимают из расчета d > R / 20, где R – радиус его кривизны. Такие своды относят к толстостенным. Толстостенные своды выкладывают из природных или искусственных камней – клиньев, изготовленных с таким расчетом, чтобы швы между ними имели радиальное направление. При кладке сводов из кирпича радиальное расположение камней обеспечивается за счет клиновидности растворных швов. Для уменьшения веса своды часто выкладывают из клиновидных пустотелых керамических блоков. Массивные своды имеют ограниченные размеры пролета – 8 – 12 м. При толщине d < R / 20 – их относят к тонкостенным и называют оболочками. Своды оболочки выполняют из монолитного и сборного железобетона. Таким сводам можно придавать разнообразную форму (рис. 11.8, 11.9).

Рис. 11.9. Конструктивные формы сводов-оболочек:

а – цилиндрическая оболочка; б – многоволновая цилиндрическая и синусоидальная;

в – сплошная диафрагма жесткости; г - диафрагма жесткости в виде фермы; д – арочная диафрагма; е, ж – бочарные оболочки; и – схема монтажа бочарной оболочки; к – сборный сетчато-ребристый свод оболочка; 1 – оболочка монолитная или сборная; 2 – диафрагма жесткости; 3 – ребра жесткости; 4 – подвески; 5 - затяжки