ДЕСЯТИСТЕРЖНЕВАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ АРКА
TEN-SHAFT BUILDING ARCH

Изобретение относится к области строительства, а именно к стержневым арочным конструкциям.
Известна восьмистержневая строительная арка, состоящая из стержней, связанных в шарнирные узлы, в которой дополнительные стержни выполнены трехузловыми дугообразными и соединены с опорными стержнями, а между собой - линейно-дуговым стержнем, при этом, опорные и дополнительные стержни связаны между собой трехузловыми промежуточными стержнями и в совокупности с линейно-дуговым стержнем образуют трехъярусную систему. (RU №2708433 МПК Е04В 1/32, опубл. 06.12.2019).
Таким образом, наличие трех ярусов является недостатком арки, так как это ограничивает величину внешнего нагружения за счет увеличения веса самой конструкции.
Известна также шестистержневая строительная арка, являющаяся наиболее близкой по технической сущности, состоящая из стержней, связанных в шарнирные узлы, в которой опорные стержни соединены между собой четырьмя дополнительными стержнями, образующими два внутренних замкнутых четырехстержневых контура, опирающихся на опорные стержни (RU №2682290 МПК Е04В 1/32, опубл. 18.03.2019).
Недостатком такой арки является небольшое расстояние между опорами.
Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в увеличении несущей способности арки при значительном увеличении расстояния между опорами.
Существующая техническая проблема решается тем, что в известной строительной арке, содержащей трехузловые опорные стержни, связанные в шарнирные узлы трехузловым промежуточным стержнем, соединенным в шарнир вертикальным стержнем с промежуточными стержнями, в свою очередь соединенными с опорными стержнями, согласно изобретению, промежуточные стержни представляют собой трехузловые стержни, соединенные с дополнительными стержнями, при этом промежуточные трехузловые стержни соединены дополнительными дуговыми стержнями в шарнир с опорными стержнями и образуют четыре замкнутых четырехстержневых контура.
Увеличение несущей способности конструкции достигается введением в схему четырех внутренних замкнутых четырехстержневых контуров, которые образуют между собой жесткие стержневые системы, опирающиеся на внутренние по отношению ко всей арке стержни, повышают ее жесткость и не нарушают ее геометрическую неизменяемость и статическую определимость, что доказывается структурной формулой П.Л. Чебышева (Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. Учебник для ВТУЗов, 4-е изд. - М.: Наука, 1988; с. 46, формула 2.8)
5
где W - степень подвижности системы, n - число стержней конструкции, р - количество шарниров.
5
В предлагаемой схеме имеется десять стержней n=10 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) и р=15 (А, В, С, D, Е, F, G, I, N, Е, K, R, М, О, L), тогда по зависимости (1) получаем подвижность: W=3⋅10-2⋅15=0. Нулевая подвижность свидетельствует о геометрической неизменяемости и статической определимости конструкции.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, где изображена десятистержневая арка.
Предлагаемая десятистержневая строительная арка состоит из опорных стержней 1 и 2, выполненных трехузловыми, шарнирно соединенных с трехузловым промежуточным стержнем 3, соединенным в шарнир вертикальным стержнем 4 с промежуточными трехузловыми стержнями 5 и 6, которые соединены с дополнительными стержнями 7 и 8. Промежуточные стержни 5 и 6 соединены в шарнир дополнительными дуговыми стержнями 9 и 10 с опорными стержнями 1 и 2 и образуют четыре замкнутых четырехстержневых контура.
Дополнительные дугообразные трехузловые стержни 9 и 10 в шарнирах В и F соединены с опорными стержнями 1 и 2. В свою очередь дополнительные стержни 9 и 10 имеют шарнирную связь с линейно-дуговым стержнем 3 в точках D и I. Вертикальное линейное звено 4, играющее роль дополнительной жесткости в конструкции, является центральным, соединяющим звенья 3, 5 и 6 в шарнирах G, P и О.
В совокупности система имеет четыре неизменяемых замкнутых контура (CNBE, образованного звеньями 1, 9, 5, 7; PEDG, звенья 9, 3, 4, 5; OGFK, звенья 3, 10, 6, 4; IMRK, звенья 10, 2, 8, 6).
Наличие в конструкции арки четырех внутренних неизменяемых замкнутых контуров, образующих между собой жесткие стержневые системы, опирающиеся на внутренние по отношению ко всей арке стержни, в значительной степени позволяет увеличить несущую способность конструкции