Кружальные арки

В кружальных арках используется старинный способ конструирования кривого бруса из нескольких (не менее двух) слоев косяков, соединенных нагелями и имеющих смещенные послойно стыки (так называемые арки Делорма). Арки состоят из стандартных элементов — косяков, выпиливаемых из досок на ребро (рис. 1); торцы косяков опиливаются по направлению радиуса дуги арки; стыки располагаются вразбежку, против середины косяков смежного слоя. Кружальные арки в настоящее время редко применяются в качестве несущих конструкций покрытий, так как несущая способность их, если они не связаны в пространственную систему,— невелика: она лимитируется небольшой возможной высотой доски на ребро (h_к<20 см) и значительной гибкостью арок. Арки применяются главным образом в качестве кружал при возведении бетонных и каменных конструкций.

Рис. 1. Кружальные арки
(а — различные фермы косяков; б и в — к расчету связей в арке)

Арки, применяемые в покрытиях, рассчитываются как двух или трехшарнирные (при стрельчатом очертании) отдельно стоящие плоскостные системы (Система арок с двухслойными настилами является пространственной. Учет пространственной работы такой конструкции (недостаточно разработанный) мог бы уменьшить сечение арок). Проверка сечения арок производится по формулам расчета сжато-изогнутых стержней, причем момент инерции J_нт и момент сопротивления W_нт определяются по сечению неперерезанных в стыке косяков, а площадь — по всему сечению F_бp арки. Гибкость подсчитывается по приведенной длине арки и радиусу инерции, вычисляемому по J_нт и F_бp.

Особенностью расчета кружальной арки является расчет связей (гвоздей, болтов), соединяющих ее слои. Арки представляют собой стержень, составной по длине, а не по поперечному сечению. Связи работают на передачу изгибающего момента от одного слоя косяков другому. Под действием расчетного изгибающего момента М/ξ (рис. 1, б, в) концы косяков одного слоя стремятся в стыке сдвинуться поперек другого слоя, чему препятствуют связи, соединяющие эти косяки. По условию равновесия

М/ξ = Т_са и Т_с = М/ξ_a, 

где Т_с — усилие в связях;

      а — расстояние между центрами групп связей.

Необходимое число связей: n_c= Т_с/ Т'_с
где Т'_с — расчетная несущая способность одной связи.

Работа косяка в кружальной арке соответствует работе балки, нагруженной силами Т_с (рис. 1, б), стремящимися разорвать косяк поперек волокон. Чем больше а, т. е. чем больше l_к , тем силы Т_с меньше. Рекомендуется назначать l_к >13h_к. При таком соотношении, как показывают опыты, косяки разрушаются, как правило, от изгиба, а не от разрыва поперек волокон.