Характеристика. В качестве основных несущих элементов арки успешно применяют для зданий спортивно-зрелищного и общественного назначения при больших пролетах и преобладании равномерно распределенных нагрузок. По затрате металла арочные покрытия, как правило, более экономичны, чем балочные или рамные системы. Распор арок рекомендуется передавать через фундамент и грунт. В случае особо неблагоприятных грунтовых условий распор может быть воспринят затяжкой, устанавливаемой ниже уровня пола. Затяжки устраивают также при опирании арок на колонны или высокие опоры небольшой жесткости.

По статической схеме арки подразделяются на трехшарнирные, двухшарнирные и бесшарнирные. Наиболее распространенными являются двухшарнирные арки: они достаточно просты в изготовлении и монтаже, нечувствительны к неравномерным вертикальным смещениям опор, а напряжения от изменения температуры в них несущественны.

Трехшарнирные арки, как статически определимые системы, безразличны к осадкам опор и температурным воздействиям, однако, устройство шарнира в ключе осложняет как конструкцию самих арок, так и решение кровельного покрытия.

Бесшарнирные арки обладают преимуществами большей жесткости и меньшего расхода металла, вместе с тем они связаны с устройством более мощных опор и требуют обязательного расчета на прогнозируемую разность осадок опор и температурные воздействия.

По совокупной стоимости стальных конструкций и фундаментов все три типа арок примерно равноценны. Арочные покрытия по типу компоновки основных конструкций могут быть плоскостными или блочными. Учитывая малую жесткость из своей плоскости рационально монтаж осуществлять в виде спаренных арочных элементов.

Наивыгоднейшая высота арки находится в пределах 1/4 - 1/6 пролета. Очертание арки должно возможно ближе соответствовать кривой давления. Кривая давления в арке от постоянной нагрузки - парабола, поэтому чаще всего форма арки принимается параболической. Однако, для удобства изготовления элементы арок принимаются иногда очерченными по дуге круга или даже прямолинейными, если это не нарушает архитектурных требований. В пологих арках дуга круга почти совпадает с параболой; в более высоких арках параболу целесообразно заменять сочетанием дуг окружностей различных радиусов.

Высота сечения арки зависит от пролета и соотношения между величинами постоянной и временной нагрузок и принимается для решетчатых арок в пределах 1/30 -1/60 пролета, для сплошных сечений 1/50 -1/80.

Сплошные сечения в арках следует принимать при условии возможности вальцовки прокатных профилей. Сечения сквозных арок рекомендуется назначать постоянной высоты, т.е. с параллельными поясами, что наиболее полно отвечает характеру изменения усилий по длине. Вместе с тем имеется немало случаев применения переменных по высоте сечений, например, серповидных в двух- и трехшар-нирных арочных покрытиях.

Возможные типы сечений арок показаны на рис.12.11. Шарниры в пятах и ключе арок рекомендуется делать плиточными с центрирующей прокладкой. Для восприятия поперечных сил служат ограничители, расположенные с двух сторон основной плиты шарнира (рис. 12.12). Применявшиеся в прежней практике литые балансирные шарниры могут также использоваться. Однако, они значительно дороже и поэтому не могут быть рекомендованы.