ПЯТИСТЕРЖНЕВАЯ АРКА

Полезная модель относится к области строительства, а именно к стержневым конструкциям строительного назначения.
Известна трехшарнирная строительная арка [Дарков А.В. Строительная механика: учеб. для строит. спец.вузов / А.В. Дарков, Н.Н. Шапошников. - 8-е изд., перераб. и доп.- М., Высш. школа, 1986. стр. 73, рис. 3.3], которая состоит из двух стержней, соединенных в три шарнира, одним шарниром стержни соединяются друг с другом, а двумя шарнирами со стойкой (неподвижной опорой). Недостатком такой арки является то, что при значительных действующих на нее нагрузках может происходить ее геометрическая изменяемость и потеря устойчивости.
Известна также четырехстержневая строительная арка [RU 185541, МПК6 Е04В 1/32, опубл. 10.12.2018] содержащая трехузловые опорные стержни и, выполненные дугообразно и закрепленные в точках закрепления. Опорные стержни шарнирно соединены между собой дополнительным дуговым стержнем и стержнем затяжки, и образуют между собой замкнутый четырехстержневой контур.
Из теории механизмов и машин широко известна формула Чебышева П.Л. [Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. Учебник для ВТУЗов, 4-е изд. - М.: Наука, 1988, с. 46, формула 2.8], по которой степень подвижности кинематической цепи определяется формулой:
где W - означает ее подвижность,
n - число звеньев,
p - число шарниров.
Из этой формулы следует, что
Отсюда, следующей, более сложной аркой будет шестистержневая арка.
Техническая проблема, решаемая настоящей полезной моделью, заключается в увеличении жесткости арки по сравнению с четырехзвенной за счет введения всего одного дополнительного звена. Это может быть достигнуто, например, усложнением одного из стержней арки, заменой его кинематической цепью, соединенных определенным образом звеньев.
Существующая проблема решается тем, что в известной арке включающей опорные дуговые стержни, согласно полезной модели, один из опорных стержней выполнен в виде кинематической цепи соединенных между собой двух трехшарнирных звеньев двумя дугообразными двухшарнирными звеньями с образованием замкнутого четырехзвенного контура, при этом геометрические оси свободных шарниров трехшарнирных звеньев лежат на прямой, проходящей через точку пересечения продолжений направлений двухшарнирных звеньев.
Технический результат, получаемый при использовании полезной модели, заключается в увеличении жесткости конструкции арки, за счет выполнения одного из опорных стержней в виде кинематической цепи соединенных между собой двух трехшарнирных звеньев двумя дугообразными двухшарнирными звеньями с образованием замкнутого четырехзвенного контура, а геометрические оси свободных шарниров трехшарнирных звеньев расположены на прямой, проходящей через точку пересечения продолжений направлений двухшарнирных звеньев.
Полезная модель проиллюстрирована чертежом, где изображен общий вид предлагаемой пятистержневой арки. Такая пятистержневая система окажется неподвижной, когда AA' и СС', точки В и В', при их соединении оказываются на прямой BB'О. Подвижность цепи не изменится, если точки В и С, С и С', С' и В', В' и А', А' и А, А и В будут соединены между собой искривленными линиями.
Пятистержневая арка включает два опорных дуговых стержня, один из опорных стержней выполнен в виде цепи, которая содержит два треугольных звена 1 и 2, имеющих по три вершины, двумя они связываются с двухпарными звеньями 3 и 4. Так звено 1 закреплено в точке В, в точке А соединено со звеном 3, которое в точке А' соединено со звеном 2, а в точке С звено 1 соединено со звеном 4, которое в свою очередь в точке С' соединено со звеном 2. Звенья 1-4 совместно образуют цепь, в которой продолжение звеньев AA', BB', и СС' пересекаются в точке О. Второй из опорных стержней, звено 5, закреплен в точке B2, в точке В' соединен со звеном 2. Дугообразное исполнение звеньев не изменяет относительные положения линий, соединяющих геометрические оси шарниров.