Принцип разгрузочного действия арочных конструкций: Принцип разгрузочного действия арочных конструкций в древнем риме – АРОЧНЫЕ КОНСТРУКЦИИ | Энциклопедия Кругосвет

Принцип разгрузочного действия арочных конструкций в древнем риме

Древний Рим. Строительные приёмы и конструкции

Главный принцип, которым руководствовались римские строители, заключался в практицизме и естественной гармонии линий. Практичность служила основой обывательской философии римлянина, на что указал как на положительное качество нации еще Цицерон. Объём, масса и форма постройки в совокупности должны органично соответствовать друг другу и при этом опираться на свойства строительных материалов. Что касается декора, то он почти не употреблялся. В Древнем Риме продолжали развиваться стеновые и стоечно-балочные конструкции, унаследованные от этрýсков и греков. Наряду с этим поиски форм, отвечающих новым архитектурным задачам и масштабам строительства, привели римлян к широкому применению арочных и сводчатых конструкций, которые стали оказывать решающее влияние на архитектуру. С конца II в. до н.э. вошел также в широкое употребление обожжённый кирпич. Техника возведения стен и сводов изменялась с развитием архитектуры и появлением новых материалов. Первоначально господствовала каменная кладка насухо. Наряду с неправильной («полигональной») применялась «нормальная» квадровая кладка стен из правильных блоков с кратными размерами сторон (60 × 60 × 120/180 см). С развитием «нормальной» кладки сложилось и ее сочетание с клинчатой аркой из тщательно отёсанных трапециевидных камней, также укладываемых насухо.

Примерно ко II в. до н.э. сложилась техника возведения монолитных стен и сводов на основе раствора и мелкого камня-заполнителя, которой суждено было сыграть ведущую роль в период императорского Рима.

Римский бетон – это твердеющая на воздухе и под водой смесь извести, вулканического песка и пыли пуццолáны (от названия порта на юге Италии) – породы вулканического происхождения, обладающей свойствами гидравлического вяжущего – с битым кирпичом, затворённая умеренным количеством воды. Битый кирпич (от лат. саетёпйип) в русской транскрипции читается и пишется «цемент». Гидравлические добавки в виде пуццоланы сделали бетон водонепроницаемым и очень прочным. Вначале бетон применялся лишь для забутовки пустот в стенах. Постепенно заполнитель становился всё мельче, смесь делалась однородной. Щебень, применявшийся для

Арочный мост — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Арочный мост — тип моста, в котором основными несущими конструкциями являются арки или своды:

• Арка — криволинейный брус, у которого поперечный размер меньше высоты.
• Свод — криволинейный брус, у которого ширина сечения значительно больше высоты.

Арочные мосты могут быть с ездой поверху, понизу и посередине.

Старейшие из сохранившихся мостов относятся к категории арочных. Это все древнеримские мосты, которых в 1994 году насчитывалось 931 штуки в 26 странах^[1], и все мосты средневековой Европы.

На титул старейшего моста в мире претендует крохотный мост Аркадико, сложенный методом циклопической кладки 3200 лет назад; он сохранился со времён микенской цивилизации

[2]. От эпохи эллинизма уцелел 9-метровый мостик в окрестностях критского города Элефтерна.

Опоры арочных мостов всегда массивные, поскольку должны быть рассчитаны и на восприятие распора. При больших пролётах арки всегда экономичнее балочных конструкций, но только в отношении пролётных строений. Из-за большого развития опор в поперечном сечении мост арочной системы дешевле балочного только при высоте опор до 2 метров.

Арочные мосты характерны для горных условий, поскольку позволяют перекрыть бо́льший пролёт, чем балки, а в условиях горного рельефа сооружение дополнительных опор затруднено. Также специфическая область применения арочных мостов обусловлена тем, что они требуют большого подмостового пространства, особенно с ездой поверху, что приводит к удорожанию и усложнению строительства насыпей подходов, которые могут достигать высоты 20 м; возрастает вероятность оползней на таких насыпях в начальный период их эксплуатации.

Различают мосты с полукруглой аркой (с углом арок 180° или соотношением пролёта к высоте арки 2:1) и сегментные мосты (с углом арок меньше 180° или соотношением пролёта к высоте арки 3:1 и более).

Арочные мосты, которые существенно выгнуты вверх, принято называть горбатыми. Многие из таких мостов, возведённые в Средние века в трудноступных горных ущельях, именуют также чёртовыми, или дьявольскими. Считалось, что возведение столь сложных для своего времени инженерных сооружений не обошлось без участия нечистой силы^[3].

Для садов Китая и Японии характерны однопролётные пешеходные мостики, сильно изогнутые в форме полумесяца. Из-за формы арки их называют лунными.

По взаимному расположению арки (арок) и проезжей части различают мосты с ездой поверху — когда проезжая часть расположена над арками, с ездой понизу — когда проезжая часть расположена под арками, и с ездой посередине (для данного типа также встречается название «с пониженной ездой») — когда проезжая часть расположена между арками.

Арочные мосты с ездой понизу часто делают с затяжкой, воспринимающей распор арки. Это позволяет вместо массивных устойных опор, воспринимающих и передающих на грунт, кроме вертикальных нагрузок, ещё и распорные усилия арки, использовать более лёгкие опоры, на которые действуют только вертикальные нагрузки. Арочные мосты с затяжкой могут устанавливаться на слабых грунтах. ^[4]

В наше время арочные мосты широко применяются, и выполняются в основном из железобетона и стали.

Конструкция решетчатых арок

Решетчатые арочные фермы в зависимости от условий применения могут иметь весьма разнообразные конструктивные формы. Одно из распространенных очертаний решетчатых двухшарнирных арочных ферм в мостах с ездой поверху или с пониженной ездой – очертание, при котором фермы имеют постоянную высоту в средней их части на длине 0,4–0,6 от пролета с постепенным ее уменьшением к пятовым шарнирам (рис. 4.3, а, б). Применяемое иногда серповидное очертание решетчатых арочных ферм (рис. 4.3, в), при котором их высота от середины пролета постепенно уменьшается к опорам, не соответствует распределению расчетных моментов по длине арок. Оно приводит к значительной разнице усилий в поясах смежных панелей и к утяжелению раскосов ферм. Арочные фермы с параллельными поясами (рис. 4.3, г) проще для изготовления. Однако такое очертание ферм затрудняет получение рационального решения конструкции поясов, а иногда и раскосов на участках, примыкающих к опорам, и не отличается благоприятным внешним видом. В мостах с ездой поверху применяют также арочные фермы с высотой, увеличивающейся к опорам, и расположением верхнего пояса в уровне проезжей части (рис. 4.3, д). Такое очертание ферм противоречит распределению внутренних усилий по длине и приводит к невыгодному по расходу материала решению. Оно оправдано в мостах через глубокие ущелья, где необходима навесная сборка конструкций.

Рис. 4.3 – Очертание решетчатых арочных ферм

В мостах с ездой в пониженном уровне и понизу сравнительно часто применяют так называемые портальные арочные фермы, в которых высота увеличивается к опорам (рис. 4.3, е). Такое очертание двухшарнирных арочных ферм невыгодно, так как большая их высота у опор приводит к перегрузке на этих участках нижнего пояса и вызывает необходимость установки тяжелых длинных раскосов решетки. Преимущество такого очертания – возможность устройства портальных рам по торцам пролетного строения (отсюда и название таких ферм). Кроме того, портальные арочные фермы благоприятны для навесного монтажа. Мост в Сиднее (Австралия), построенный в 1930 г., имеет портальные арочные фермы пролетом 502,9 м, смонтирован навесным способом (рис. 4.4).

Рис. 4.4 – Схемы моста в Сиднее и навесной сборки его пролетного строения

Очертание и схему решетки арочных ферм выбирают также с учетом современных условий изготовления стальных мостовых конструкций.

Небольшая длина панелей арочных ферм позволяет применять в них простую раскосную или треугольную решетку; при этом панель ферм оказывается больше их высоты. Это благоприятно для раскосной решетки: нисходящие раскосы ее располагаются по короткой диагонали панельного четырехугольника арки и пересекают тупые углы (см. рис. 4,3), что удобно с конструктивной точки зрения. Поэтому применение раскосной решетки в арочных фермах рационально. Однако с точки зрения типизации конструкции преимущество имеют фермы с треугольной решеткой. В этом отношении благоприятны арочные фермы с треугольной решеткой и параллельными поясами, очерченными по концентрическим круговым кривым. При одинаковых расстояниях между узлами по верхнему и нижнему поясам оказываются равными длины элементов в пределах каждого из поясов фермы, а также длины всех раскосов между собой и углы между ними и поясами фермы. Это позволяет уменьшить число кондукторов, необходимых для изготовления элементов фермы и ее узлов. Некоторый недостаток такой схемы арочной фермы – неодинаковое расстояние по горизонтали между ее узлами, что усложняет конструкцию проезжей части пролетного строения.

Примером могут служить разработанные в 1944 г. ЦНИИПроектстальконструкцией фермы для двухпутного железнодорожного моста (рис. 4.5). На протяжении восьми средних панелей пояса арок очерчены по концентрическим круговым кривым. Верхний слой на всем протяжении разбит на прямолинейные элементы длиной по 11 м, кроме двух концевых элементов, длины которых равны 3,771 м. Нижний пояс, за исключением концевых участков длиной по 11,082 м, также разбит на элементы одинаковой длины. При этом она уменьшена по сравнению с длиной элементов верхнего пояса пропорционально радиусам кривых, по которым очерчены пояса на среднем участке фермы. Решетка арок принята треугольной. Для того чтобы при принятой схеме арочных ферм иметь равными панели проезжей части, к подвескам в плоскости обеих ферм в уровне проезжей части подвешены продольные прогоны, на которые оперты в узлах и вне узлов поперечные балки проезжей части. Эти прогоны выполняют одновременно и роль поясов продольных связей пролетного строения, поставленных в плоскости проезжей части.

Рис. 4.5 – Схема пролетного строения с решетчатыми арочными фермами

Конструкция элементов и узлов арочных ферм аналогична конструкции решетчатых балочных ферм. В мостах под тяжелые нагрузки элементы арочных ферм имеют коробчатые или Н–образные сечения, их изготовляют на заводе, как правило, сварными.

Особенность арочных ферм – относительная легкость элементов решетки по сравнению с элементами поясов. Это упрощает узлы арочных ферм, так как прикрепление легких раскосов не требует значительного развития фасонок.

48. Большепролетные арочные конструкции. Сквозные арки. Опорные и ключевые шарниры арочных конструкций.

По затрате металла арки оказываются значительно более выгодными, чем балочные или рамные системы.

Самые распространенные — двухшарнирные арки. К достоин­ствам арок помимо эконом. сечений по расходу металла относит­ся простота монтажа и изготовления.

Двухшарнирные арки могут легко деформироваться вследствие сво­бодного поворота в шарнирах, и благодаря этому существенного увели­чения напряжений от температурных воздействий и осадок опор в них не возникает.

Трехшарнирные арки не имеют особых преимуществ по сравнению с двухшарнирными, так как их статическая определимость при достаточ­ной деформативности арочных конструкций существенного значения не имеет. Наличие же ключевого шарнира осложняет конструкцию самих арок и устройство кровельного покрытия.

Бесшарнирные арки имеют наиболее благоприятное распределение изгибающих моментов по пролету и поэтому оказываются самыми лег­кими; однако они требуют устройства более мощных опор и их прихо­дится рассчитывать на температурные воздействия.

При слабых грунтах может оказаться целесообразным, чтобы распор арки воспринимался затяжкой, располагаемой ниже уровня пола.

В крытых стадионах и павильонах, а также в ангарах-мастерских опорами арок часто служат стены зданий, трибуны.При отсутствии поперечных стен для восприятия распора требуется устройство контрфорсов.

При опирании арок на стены распор может быть воспринят затяж­кой, расположенной на уровне опорных шарниров арок. Затяжка может одновременно использоваться для устройст­ва подвесного потолка и для создания предварительного напряжения в арках.

Двухшарнирные арки

проектируют чаще всего с параллельными поясами.Сквозные арки делают или с параллельными поясами или, при большой высоте арки, с переломом наружного пояса, который над опорами имеет вертикальные участки.Серповидная форма двухшарнирной арки не отвечает характеру изменения усилий по ее длине и применяется только из архитектурных соображений.Около опор пояса арок сближаются и заканчиваются опорным устройством – шарниром.

Сквозные арки проектируются аналогично легким фермам.Высота их в пределах 1/30-1/60 пролета. Пояса их компонуются из двух уголков или из двух легких швеллеров. Сквозные арки в целях упрощения изготовления могут иметь ломаное очертание. Решетку сквозных арок проектируют треугольной с дополнительными стойками или без них и раскосной. Стойки размещают либо нормально к поясам, либо вер­тикально. Наиболее целесообразно нормальное распо­ложение стоек (особенно в круговых арках), при котором стержни ре­шетки получаются одинаковыми по длине арки. В плоскостях стоек располагают главные прогоны, обеспечивающие устойчивость одностенчатых арок и поддерживающие элементы кровли. В арках применяется также предварительное напряжение или регулирование усилий.

Опорные шарниры могут быть трех типов: плиточные, пятниковые и балансирные.

Плиточные шарниры имеют наиболее простую

конструкцию. Применяются они при сравнительно небольших опорных давлениях и преимущественно при вертикальном положении примыкающей к шарниру части арки.

Пятниковые шарниры имеют специальное опорное гнездо – пятник, в который вставляется закругленная опорная часть арки. Пятник делают литым или сварным из листовой стали.

Балансирные шарниры применяют в тяжелых арках. Конструкция шарнира состоит из верхнего и нижнего балансиров, в гнезда которых укладывают плотно пригнанную цилиндрическую цапфу. Арку крепят к верхнему балансиру через плиту, которую приваривают к контуру опорного сечения арки и притягиваю болтами к балансиру.

Причины обрушения бескаркасных арочных ангаров

Мы изучили ряд судебных дел с исками заказчиков к подрядным организациям и выводы, сделанные по решениям судов, изложили в данной статье. Решения судов оказались крайне неоднозначными. В случае обрушения бескаркасного ангара возложить всю вину на подрядные организации не получиться, если самому еще на этапе строительства, а также в процессе эксплуатации не позаботиться о выполнении определенных требований. Наш сайт позволяет быстро и абсолютно бесплатно найти подрядчика на строительство ангаров в любом регионе России по самой оптимальной цене. Оставьте всего одну заявку, сравните сметы разных компаний и выберите лучшее предложение. Технология строительства бескаркасных ангаров существует уже более 50 лет и пришла к нам в страну из США. К сожалению это один из тех случаев, когда технологии опережают законодательную базу. Технология, разработанная для климатических условий Соединенных Штатов Америки, не была изначально адаптирована под российский климат. Отсутствие нормативной базы и правил расчета нагрузки вынуждал строительные организации полагаться на документацию производителя оборудования. В настоящее время дефицит нормативных актов для строительства бескаркасных ангаров устранен, но специалистов, умеющих правильно производить расчет нагрузки с учетом всех факторов, катастрофически мало. В связи, с чем многие проектные организации даже не берутся за расчет данных конструкций. Факторов влияющих на надежность конструкции бескаркасных ангаров, а следственно являющихся причинами обрушения, много. Если вы решили заказать подрядчику строительство именно такого сооружения, то на них, как минимум, стоит обратить внимание.   Почему рушится бескаркасный арочный ангар. Нарушение технологии строительства. Сюда можно отнести: Использование некачественного или не отлаженного оборудования. С ростом популярности технологии станки для производства бескаркасных ангаров стали производить не только в США, но и в других странах, в том числе Китае и нашей стране. Так как оборудование из США стоит очень дорого, то многие подрядчики приобретали аналоги, произведенные, например, в Китае. Первые станки из поднебесной не могли прокатывать сталь толщиной в один и более миллиметров, а недобросовестные умельцы это игнорировали и использовали такие материалы для строительства. В результате уже на выходе получались деформированные арки, которые при вальцевании не могли плотно скрепляться между собой.  Что со временем приводило к расхождению арок и обрушению ангара. Другой недостаток, который был выявлен в ходе эксплуатации некачественных станков, а также качественных станков, но без должного технического обслуживания – это деформация прокатных роликов и отдельных узлов самого станка. Если станок обслуживается ненадлежащим образом, не производится своевременный ремонт, это также приводит к причинам обрушения уже описанным выше. Какое лучше оборудование выбрать вы можете прочитать в этой статье: «Обзор оборудования для строительства бескаркасных арочных ангаров» . Использование некачественного металла. Часто подрядчики с целью удешевить производство ищут поставщика с наименьшей ценой стального проката. Это может сыграть злую шутку, даже с выполнением всех требований технологии ангар может обрушиться. А причиной всему некачественный металл. На практике часто подрядчики сталкивались с ситуацией, когда в одном рулоне толщина стали варьировалась от 0.8 до 1.2 мм. На строительство забора такая сталь пойдет, но для производства бескаркасных ангаров однозначно нет. Расчетную нагрузку данный ангар не выдержит. Здесь как подрядчику,  так и заказчику нужно осуществлять контроль, чтобы потом не терпеть убытки. Использование фундамента, который не обеспечивает должного уровня неподвижности арочной конструкции. Грунт и подвижность почвы могут сильно разниться не только в разных регионах, но даже в пределах одной местности. И при устройстве фундамента это необходимо учитывать. Многие подрядчики для «экономии» средств предлагают возводить ангар на облегченный свайно-ленточный фундамент, так как сама несущая конструкция имеет небольшой, по сравнению с капитальным строением вес. В большинстве случаев это оправдано. Но даже незначительный просчет устойчивости фундамента приведет к деформации всей конструкции, и как следствие обрушение. Бескаркасный ангар очень чувствителен даже к небольшим перекосам, что резко снижает его несущую способность. Немаловажным является и способ крепления несущей конструкции к фундаменту. Это как раз тот самый случай, когда лучше перестраховаться. Ошибки в расчетах или несоблюдение проектной документации при строительстве. К ошибкам в расчетах можно отнести неправильный расчет ветровой и снеговой нагрузки данной климатической зоны, не были соблюдены нормы технических условий, например согласно ТУ 5283-14 7- 02494680-2004 в ангарах длиной более 72 метров обязательно должно быть произведено устройство температурного шва. Нарушение правил эксплуатации ангара. Внесение изменений в конструкцию ангара. Самой частой причиной является самостоятельное утепление ангара без проектной документации. Если при строительстве ангара утепление не было предусмотрено, то прежде чем производить какие-либо работы необходимо обратиться к инженерам и просчитать, насколько увеличится нагрузка на несущую поверхность ангара после утепления. Часто собственник использует самый доступный утеплитель – минеральную вату. Не учитывая, что она сильно впитывает влагу, становится многократно тяжелее. И происходит это, как вы понимаете, не летом. А влажная минеральная вата в сочетании со снеговой нагрузкой легко сделает свое разрушительное дело. Часто собственники ангара забывают, что бескаркасный ангар нельзя сверлить и крепить к нему не предусмотренное проектной документацией оборудование. Последствия вполне ожидаемые. Непредусмотренные нагрузки на внутреннюю часть ангара. Бескаркасный ангар из-за своей герметичности часто востребован у сельхозпроизводителей для хранения зерновых культур. Нельзя забывать, что зерно оказывает огромное давление на внутренние стенки ангара. Поэтому, если вы не предусмотрели оборудование специальной отбойной стенкой, которая исключает давление на стены, а монтируется непосредственно к фундаменту, то и засыпать зерно не следует выше отметки фундамента, иначе ангар просто сложится, если нагрузка превысит допустимое значение. Отсутствие технических устройств и конструктивных решений для удаления снега с несущего арочного бескаркасного покрытия здания. Даже если ангар был построен согласно всех правил и норм невозможно исключить природных катаклизмов, когда за сутки может выпасть месячный объем осадков. Если вы не позаботились об уборке снега с крыши ангара, будьте готовы разделить бремя восстановления своего ангара вместе с подрядчиком, либо и вовсе самостоятельно. Суд при рассмотрении часто обращает на это внимание. Если собственник не предпринял меры по уборке снега, то решение может быть не в его пользу, тем более, если экспертиза подтвердит, что строительные нормы подрядчиком были соблюдены. Вместо вывода. Как видите факторов, которые могут привести к обрушению бескаркасного ангара много, и не всегда виной могут быть подрядные организации. Если вы хотите обезопасить себя от «непредвиденных» расходов в обязательно порядке заказывайте проект будущего строения. Если подрядчик отказывается его предоставлять, лучше сменить подрядчика. Ни в коем случае сами не отказывайтесь от проекта, чтобы снизить стоимость строительства. Да, проектная документация стоит немалых денег. Но именно наличие проекта позволит вам, в случае обрушения ангара, выиграть дело в суде и принудить исполнителя восстанавливать ангар за свой счет. Доказать была ли ошибка в проектировании или нарушил подрядчик проектную документацию будет проще всего. При строительстве ангаров отсутствует понятие «переплата за бренд», здесь, как правило, цена отображает качество. Не надо искать подрядчика, предлагающего самую низкую цену. Народная мудрость: «Скупой платит дважды», в данном случае может оказаться очень кстати.   Возможно вас заинтересует: