На арки действуют вертикальные постоянные (собственный вес, вес покрытия, вес осветительной аппаратуры, в некоторых случаях вес воздуховодов и вентиляционного оборудования) и временные нагрузки (снег, ветер, в производственных зданиях иногда воздействие легких подвесных кранов).
В пологих арках при f / l < 1/8, очерченных по квадратной параболе или другой близкой к ней кривой, постоянную нагрузку с допустимой погрешностью
260
можно принимать равномерно распределенной по пролету (рис. 5.11, а), а распор с достаточной точностью определять по формуле
H =
,
(5.1)
где g - расчетная нагрузка на арку.
Для арок с 1/8 ≤ f / l ≤ 1/4 расчетную постоянную нагрузку можно принимать в виде двух симметричных загружений с величинами ординат g и g1, считая, что g1 распределяется на полупролете по линейному закону. Тогда величина распора определяется по формуле
H =
+
,
(5.2)
где
, α - угол наклона оси арки к горизонту на опоре.
Рис. 5.11. Схемы нагрузок на арку:a - постоянная и снеговая нагрузки;
б - ветровая нагрузка
В арках с f/l > 1/4 закон распределения нагрузки g1 следует принимать по закону изменения косинуса угла α в зависимости от очертания арки. В этом случае распор приближенно определяется по формуле
H =
+
,
(5.3)
где g1 находят как в предыдущем случае.
В соответствии с [6] снеговая нагрузка на арки принимается при f/l < 1/8 в виде равномерно распределенной по всему пролету с коэффициентом перехода μ1 = 1. При f/l &8805; 1/8 - в двух вариантах: первый в виде
261
равномерно распределенной нагрузки на средней части пролета с коэффициентом перехода μ1 =
, но не более 1,0 и не менее 0,4; второй - в виде двух треугольников с ординатами по краям μ
2 и 0,5 μ
2, где μ
2 берется в зависимости от соотношения
f /
l, но не более 2,2.
В обоих вариантах длина затружения определяется углом α = 50° между осью арки и горизонтом, т.е. принимается, что при α > 50°, снег на арочном покрытии не держится.
В круговой арке такие участки появляются при f / l ≥ 1/4,3, а в параболической, начиная с f / l ≥ 1/3,36, т.е. в достаточно подъемистых арках.
Ветровая нагрузка по величине и характеру в значительной степени зависит от очертания арки и расположения опор, которые могут быть на уровне земли или приподняты. На рис. 5.11 показана эпюра ветрового давления на арку с опорами на уровне земли. Аэродинамические коэффициенты се1 и се2 принимают в зависимости от отношения f / l [6].
Следует заметить, что в подъемистых легких арках усилия от ветровой нагрузки соизмеримы с усилиями от собственного веса покрытия, а опорные реакции могут иметь отрицательное значение. При действии ветра перпендикулярно торцам на всей поверхности покрытия се2 = -0,7. При одном открытом торце порывы ветра, врываясь внутрь, создают избыточное давление, которое, складываясь с отсосом на внешней поверхности, может сорвать элементы покрытия, что имело место на практике.
262
