АРКА ДЕРЕВЯННАЯ ПОЛУКРУГЛАЯ

Полезная модель относится к строительным конструкциям, и может быть использована в сооружениях сельскохозяйственного, социально-культурного, промышленного назначения, а именно, в теплицах, ангарах, складах, гаражах, павильонах и других сооружениях павильонного типа. Арка может применяться для выполнения крыш домов, что исключает необходимость устройства стропильной системы, обеспечивая полное использование чердачного помещения.
Арочные конструкции находят большое применение в связи с использованием гибких укрывных материалов.
Известны конструкции арок теплиц, выполненных из металла (Патент РФ №4434 от 5.03.1996 г., МПК A01G 9/16; патент ЕР 1981330 (А1), дата публикации 22.10.2008 г., МПК Е04В 1/32).
В указанных конструкциях арка имеет дугообразную форму и состоит из соединенных друг с другом двух или более модульных дугообразных элементов, образующих в собранном состоянии полукруг. Такие арки, соединенные между собой прогонами, удобны для накрывания гибкими материалами, однако, они имеют существенные недостатки:
1. Для изготовления из металла дугообразных модульных элементов арки необходимо специальное оборудование (пресс-формы).
2. Для обеспечения требуемой прочности, особенно в крупных арочных сооружениях, необходимо увеличивать толщину профиля арки, что повышает металлоемкость, вес и стоимость арки.
Известны конструкции арок теплиц, выполненных из пластмассовых трубок (Патент РФ №17392 от 17.05.2000 г., МПК A01G 9/16).
Такие конструкции также требуют для их изготовления специального оборудования, кроме того, они не обладают достаточной прочностью и не могут использоваться в крупных арочных сооружениях.
Известна конструкция деревянной арки - арки кружальной, состоящей из дощато-гвоздевых элементов - досок размером 50×180×1800 мм, установленных в два ряда по толщине и соединенных гвоздями. Доски одного ряда смещены относительно досок другого ряда вдоль оси арки на половину длины доски. (Карлсен Г.Г. и др. Индустриальные деревянные конструкции. Примеры проектирования. М: Изд. литературы по строительству, 1967, стр.105).
Для изготовления указанной арки не требуется сложного специального оборудования. Недостатком такой арки является ее ломаная форма, что вызывает наружные ломаные стыки укрывного материала. Такая арка неприемлема для каркасных сооружений, предназначенных для гибких укрывных материалов, т.к в результате точечных контактов с аркой материал неплотно прилегает, провисает и быстро изнашивается.
Известна конструкция деревянной арки для теплиц (Патент РФ №2194383 от 10.04.2001 г., МПК A01G 9/14). Арка выполнена из двух жестко скрепленных дугообразных брусьев.
Недостатком такой конструкции является сложность изготовления больших дугообразных деревянных элементов, что ограничивает размеры сооружений с подобными арками.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели - прототипом - является деревянная полукруглая арка сборного арочного сооружения (Патент РФ №24215 от 18.02.2002 г., МПК Е01В 1/32). Арка состоит из нескольких рядов дугообразных арочных элементов, выполненных из деревянных брусьев, имеющих форму дугообразных сегментов, последовательно состыкованных между собой.
Торцевые поверхности брусьев расположены под углом 10-90° друг к другу (т.е. скошены по радиусу арки) и на них выполнены торцевые шипы и пазы для состыковки брусьев. Брусья дополнительно склеиваются. На боковых поверхностях сегментов выполнены шипы и пазы по круговым траекториям для состыковки дугообразных арочных элементов - создания сборного арочного сооружения.
Заявляемая полезная модель имеет следующие общие с прототипом признаки: арка деревянная полукруглая, содержит N рядов (N - не менее 2) последовательно состыкованных друг с другом плоских элементов, наружная сторона элементов выполнена дугообразной с радиусом, равным радиусу арки, торцевые поверхности элементов симметрично скошены по радиусам под углом друг к другу не более 90°, элементы состыкованы в рядах торцевыми поверхностями, ряды элементов неподвижно закреплены друг к другу.
Указанная арка имеет следующие недостатки.
1. Сложность изготовления арки, т.к. требуется высокая точность изготовления элементов «шип - паз» и состыковки арочных элементов, а также подрезка прямоугольных заготовок по дугообразной траектории с двух сторон.
2. Значительное количество отходов древесины из-за подрезки заготовок по дугообразной траектории с двух сторон и из-за вырезания пазов.
Задачей полезной модели является упрощение процесса изготовления арки и уменьшение отходов древесины при ее изготовлении.
Поставленная задача решается тем, что, в деревянной полукруглой арке, содержащей N рядов последовательно состыкованных друг с другом плоских элементов, N - не менее 2, причем, наружная сторона элементов выполнена дугообразной с радиусом, равным радиусу арки, а торцевые поверхности элементов симметрично скошены по радиусам под углом друг к другу не более 90°, элементы состыкованы в рядах друг с другом торцевыми поверхностями, а ряды элементов неподвижно закреплены друг к другу, выполнено следующее: элементы каждого ряда сдвинуты по дуге (по дугообразной стороне) относительно элементов соседнего ряда так, что стыки элементов во всех рядах не совпадают, крайние элементы всех или (N-1) рядов обрезаны по длине до образования N - рядного полукруга, элементы выполнены из досок или брусьев.
В общем случае арка может выполняться из элементов разной длины. Наиболее простой и удобной в изготовлении является арка, в которой все целые элементы (кроме крайних обрезанных элементов всех или (N- 1) рядов), имеют одинаковую длину. При этом более прочной является арка, в которой элементы каждого ряда сдвинуты по дуге относительно элементов соседнего ряда на 1/N длины дуги модульного элемента.
В общем случае арка может выполняться из любых пород дерева, например, из сосны, березы, но наиболее долговечна арка из лиственницы.
Пример конкретного выполнения арки приведен на фиг.1-4.
На фиг.1 показана арка (вид спереди), выполненная из 2-х рядов элементов.
На фиг.2 показан 1-й ряд элементов арки.
На фиг.3 показан 2-й ряд элементов арки.
На фиг.4 показан элемент арки.
Арка (фиг.1) содержит два ряда плоских элементов 1, 2. Первый ряд (фиг.2) содержит целые одинаковые элементы 1, а во втором ряду (фиг.3) крайние элементы 2 составляют половину модульного элемента 1 (отрезаны на половину длины элемента 1).
Элементы 1, 2 выполнены из плоских заготовок - досок. Длинная (наружная сторона в арке) сторона 3 элементов 1, 2 выполнена дугообразной с радиусом г, равным радиусу арки, а короткая сторона 4 (внутренняя сторона в арке) - прямолинейной.
Торцевые поверхности 5 элементов 1, 2 скошены по радиусам арки г.Углы а между торцевыми поверхностями 5 определяются количеством элементов 1, 2 в ряду и могут составлять не более 90°.
Элементы 1, 2 состыкованы в рядах друг с другом скошенными торцевыми поверхностями 5 так, что образуют полукруг. Ряды элементов 1, 2 неподвижно закреплены друг к другу таким образом, что элементы 1 первого ряда сдвинуты относительно элементов 1, 2 второго ряда на половину длины дугообразной стороны 3 (длины дуги) модульного элемента 1, поэтому стыки элементов 1, 2 в рядах не совпадают. Закрепление примыкающих друг к другу элементов 1 и 2 соседних рядов обеспечивается металлическими крепежными устройствами (саморезы, болты) и, в необходимых случаях, дополнительной склейкой.
Для изготовления дугообразных элементов 1, 2 опиливают доску по окружности требуемого радиуса, а боковые торцы срезают - скашивают на соответствующие углы. Наилучшие прочностные характеристики обеспечиваются, если при опиливании по окружности с краев доски срезается половина ширины доски. По сравнению с прототипом заготовка дугообразно опиливается не с двух сторон, а только с одной стороны, что упрощает процесс изготовления и уменьшает количество отходов древесины. Для арочных сооружений большого размера увеличивают количество рядов элементов, а также их размеры (толщину, длину и ширину заготовок), дополнительно используют болтовые соединения.
Для простоты изготовления арки сначала выкладывается первый ряд элементов 1, затем на него выкладывается со смещением на половину длины дуги модульного элемента 1 второй ряд целых элементов 1, а затем крайние элементы 1 отпиливаются по краю первого ряда. При изготовлении многослойной арки аналогично выкладываются N рядов со сдвигом элементов 1, 2 в каждом последующем ряду на 1/N длины дуги модульного элемента 1 так, что стыки элементов 1, 2 во всех рядах не совпадают. Практически количество рядов арки может составлять от 2 до 5.
Для изготовления арки не требуется специального оборудования, она может быть изготовлена в бытовых условиях. Конструкция арки самонесущая. При переменной форме поперечного сечения арка имеет постоянную площадь поперечного сечения. Полукруглая форма арки обеспечивает равномерное распределение нагрузки. Опорные части воспринимают нагрузку вертикально. Такая арка обладает высокой прочностью и надежностью, выдерживает большие снеговые нагрузки.
Для образования каркасного сооружения, например, павильона или теплицы, арки устанавливаются на основании-цоколе и соединяются между собой прогонами. С использованием арки в соответствии с полезной моделью изготовлены теплица и торговый павильон диаметром 7,54 м. Сооружения устойчивы к внешним воздействиям сильного ветра, снега, дождя.
Таким образом, по сравнению с прототипом, арка по заявляемой полезной модели является более простой в изготовлении, с меньшим количеством отходов древесины.