СТАЛЬНАЯ АРКА

Полезная модель относится к области строительства, а именно к конструкциям стальных арок, и может быть использована при возведений большепролетных зданий и сооружений.
Из уровня техники известны различные варианты стальных арок.
Из документов GB 946460 A и US 3341990 A известны стальные арки, каждая из которых представляет собой трубчатый изогнутый каркас, верхние и нижние элементы которого соединены косыми элементами жесткости.
Недочетом данных конструкций арок является недостаточная жесткость.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является документ US 5125207 A, из которого известна стальная арка, которая выполнена из изогнутого по окружности стального двутаврового профиля.
Недочетом наиболее близкого аналога также является недостаточная жесткость конструкции.
Таким образом, техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является повышение жесткости арки.
Заявленный технический результат полностью достигается совокупностью признаков независимого пункта формулы полезной модели.
Предлагаемая конструкция арки изменяет режим работы арки, изгибающий момент практически исключается из основных факторов определяющих прочность и жесткость конструкций, арка работает в основном на поперечные и сдвигающие усилия, то есть, преимущественно на сжатие-растяжение.
Стальная арка включает составную, криволинейного очертания трехэлементную конструкцию, состоящую из среднего несущего элемента, верхнего и нижнего стальных поясных элементов из листового проката, а также стальных связей сдвига. Средний несущей элемент представляет собой сварной двутавровый профиль. Параллельно поясам среднего несущего элемента установлены с зазором соответственно верхний и нижний стальные поясные элементы. В указанном зазоре установлены стальные связи сдвига с соединением с верхним и нижним поясами среднего несущего элемента. Объединение с верхним и нижним стальными поясными элементами выполняется при помощи сварки с проплавлением металла. Стальные связи сдвига имеют уголковое равнополочное сечение. Нижний и верхний пояса среднего несущего элемента и верхний и нижний стальные поясные элементы оснащены системой отверстий, имеющие постоянный шаг, для установки стальных связей сдвига.
Далее более подробно заявленная полезная модель поясняется чертежами, на которых:
На фиг. 1 изображен общий вид арки;
На фиг. 2 - сечение 1-1 на фиг. 1;
На фиг. 3 - узел “А” на фиг. 1;
На фиг. 4 - вид стального поясного элемента;
На фиг. 5 - стальная связь сдвига отдельно.
Заявленная стальная арка большепролетных сооружений включает составную, криволинейного (по окружности) очертания трехэлементную конструкцию, состоящую из среднего несущего элемента (1), верхнего (2) и нижнего (3) стальных поясных элементов из листового проката, а также стальных связей (4) сдвига. Средний несущей элемент (1) представляет собой сварной двутавровый профиль. Параллельно поясам среднего несущего элемента (1) установлены с зазором соответственно верхний (2) и нижний (3) стальные поясные элементы. В указанном зазоре установлены стальные связи (4) сдвига с соединением с верхним и нижним поясами среднего несущего элемента (1) и с верхним (2) и нижним (3) стальными поясными элементами при помощи сварки с проплавлением металла. Стальные связи (4) сдвига имеют уголковое равнополочное сечение (см. фиг.5). нижний в верхний пояса среднего несущего элемента (1) и верхний (2) и нижний (3) стальные поясные элементы оснащены системой отверстий (5), имеющие постоянный шаг, для установки стальных связей сдвига (4).
Стальные связи (4) сдвига установлены параллельно друг другу поперек оси арки.
Такое выполнение обеспечивает большую жесткость, позволяя конструкции выдержать большие нагрузки.
Такое конструктивное решение стальной арки основано на эффекте замены изгибающего момента на поперечные и сдвигающие усилия. Изгибающие моменты, незначительные по величине, локализуются в основном в пределах шага стальных связей сдвига, а не накапливаются по длине арки.
Регулирование параметров предельных состояний стальной арки выполняется оптимизацией величины зазора между поясами среднего несущего элемента и стальными поясными элементами, а также шага стальных связей сдвига.
Несущая способность конструкции стальной арки определяется максимальными краевыми напряжениями и максимальными касательными напряжениями в стальных связях сдвига.
Оптимальная жесткость стальных связей сдвига будет такой, при которой несущая способность арки окажется одинаковой по этим двум критериям.
Таким образом, выполнение стальной балки приведенной выше конструкции обеспечивает увеличение жесткости конструкции.