Расчет длины профильной трубы на арку. Расчет металлической арки

Начнем с того, что арки бывают разные, по высоте, по форме, и прежде чем приступить к реализации надо четко себе представлять какую именно арку вы хотите у себя сделать. В зависимости от этого, можно определиться с какого материала ее лучше сделать, а затем уже делать конкретные расчеты.

Сами расчеты не сложные, надо вспомнить некоторый формулы из геометрии, а после начертить контур арки на бумаге (миллиметровке) в уменьшенном масштабе. Далее изготовляем шаблон арки, в негативном отображении и уже в реальную величину.

Шаблон можно изготовить из ДВП, фанеры или плотного картона. Имея шаблон, делать остальные расчеты уже намного проще, ведь его можно приложить к месту и обозначить крепление арки и рассчитать другие элементы.

Понятно, что арочные конструкции и перекрытия используются очень широко в архитектуре и это обширная тема. В данной статье рассмотрим лишь как сделать арку в частном доме или квартире. Ведь сделанный в виде арки стандартный прямоугольный проем станет тем эксклюзивом, который выгодно будет выделять вашу квартиру от других.

Итак, как делаются расчеты арки?

Мастеру, как правило, известно только три параметра - ширина пролета, который надо перекрыть аркой, высота самой арки и толщина стены (глубина). Наша задача - рассчитать и сделать детали арки, собрать и прочно закрепить ее.

Расчет надо начинать с вычисления приемлемого радиуса окружности арки. Это хорошо делать на бумаге в уменьшенном размере, в масштабе, к примеру 1:50. Берем циркуль, бумагу и чертим сначала в масштабе сам проем, проводим ось симметрии, а затем меняя радиус циркуля, поставив ножку циркуля с иглой на ось симметрии, проводим легкой линией несколько дуг. Подобрав оптимальную, остальные дуги стираем.

Хотя, арка не всегда представляет собой одну дугу окружности. Она может менять изгиб по краям (как в готическом стиле), состоять из 2-3 дуг разного радиуса. И не обязательно арка должна быть симметричной, в таком случае надо рассчитывать каждую дугу отдельно.

Выше описан самый простой способ расчета арки, графический, методом подбора радиуса, но если кому-то ближе математический способ расчета арки - тогда используйте формулу из теоремы Пифагора:

А из нее выводим формулу расчета радиуса окружности арки:


Где, r - это радиус окружности арки, L - половина хорды дуги, h – высота подъема арки.

Если же вы решили сделать арку в готическом стиле, тогда вам надо найти радиус закругления арки на концах. Используя первый способ - это сделать не сложно, надо экспериментальным путем подобрать точку закругления арки и с этой точки провести вниз параллельно стене линию, замерить расстояние и провести точно такую же линию с другой стороны.

Теперь ставим ножку циркуля на эту линию, снимаем расстояние (выставляем радиус) и двигаясь параллельно линии вверх или вниз находим точку где дуга арки и линия стены будут смыкаться второй (меньшей) дугой. То же проделываем на второй стороне чертежа. Все - контур арки готов!

Можно поэкспериментировать, сделать несколько чертежей, тогда будет из чего выбрать. Этот метод расчета арки хорош тем, что вы наглядно видите, как будет выглядеть арка и если надо, можно корректировать чертежи до достижения желаемого результата.

Материал для арки можно использовать разный, самый простой и дешевый способ, как мне кажется - это гипсокартон. Можно сделать арку и из бетона или кирпича, но поскольку она будет тяжелая, надо делать каркас из арматуры. Арматура легко выгибается, из нее надо сварить каркас, затем посверлить в стенах перфоратором дырки, вбить туда штыри и приварить (закрепить) к ним каркас арки.

Арматурный каркас арки делаем таким образом, чтобы его можно было заполнить кирпичами (просунуть кирпич) или кусками кирпичей с цементным раствором 1:3. Далее, после того как все это схватится, штукатурим арочный проем, подгоняя под шаблон (за несколько подходов).

Из гипсокартона арку делать проще, но она конечно будет не такая прочная и долговечная как из арматуры и кирпича. Из жестяных профилей делается каркас, обшивается гипсокартонном по боках, а внутренний проем (изгиб) обшивают сегментами (разрезают гипсокартон с одной стороны, выгибают и закрепляют саморезами), а затем образовавшиеся грани сглаживают шпатлевкой под шаблон.

Вот собственно и все! Как видите сделать арку своими руками не сложно, хотя поморочиться придется. Но оно того стоит, обыденность уже всем надоела.

Зачастую перед строителем возникает задача выстраивания арочного перекрытия, обустройства куполообразной кровли или оригинального «горбатого» мостика над водоемом, который становится все более популярной малой архитектурной формой. При этом, в большинстве случаев мастера не утруждают себя сложными расчетами, используя две величины, которые известны даже семикласснику. Такими величинами являются ширина пролета, впоследствии перекрываемая аркой, и высота подъема арки, которая рассчитывается путем определения расстояния между воображаемой горизонтальной линией, проведенной между точками, на которые осуществляется упор арки, и наивысшей точкой арки. По мнению специалистов, данных величин недостаточно, чтобы обустроить надежную арку с высокими эксплуатационными характеристиками. Основная роль при конструировании арочного перекрытия отводится выбору материалов, из которого будет сооружаться арка, и связанному с ним расчету арки, правильность проведения которого определяет ее последующие эксплуатационные характеристики. Следуя данным рекомендациям, вы сможете сконструировать надежное арочное перекрытие, которое станет отличным решением и не только разнообразит дизайн квартиры, но и станет отличным украшением ландшафтного дизайна сада. Специалисты в данной сфере без труда произведут все необходимые расчеты, но что делать, если нет возможности воспользоваться их услугами, и приходится выполнять все работы самостоятельно? В этом случае воспользуйтесь нашими рекомендациями, которые помогут вам максимально эффективно справиться с поставленной задачей.

Арочные системы с точки зрения профессионала

С точки зрения специалистов инженеров, арочными конструкциями называются системы ломаного или криволинейного характера, на опорные элементы которых действуют вертикальные нагрузки, приводящие к наклонным реакциям, направленным внутрь проема. Горизонтальной составляющей подобной опорной реакции является распор, что свидетельствует о том, что арочные системы являются распорными конструкциями. Это и является их основным отличием от балок, которые испытывают только нормальное механическое напряжение. В современном строительстве арки используются в качестве основных несущих конструкций сооружений различного назначения, будь то хозяйственные, промышленные или сельскохозяйственные постройки, пролетом от 12 до 70 м. Что касается зарубежного строительства, то в данной отрасли конструирование арочных пролетов еще более развито, что позволяет сооружать арки высотой до 100 м и более.


Классификация арок: основные разновидности

В соответствии со статической схемой , различают бесшарнирные , двухшарнирные и трехшарнирные арки ;

Также опорные конца арки можно соединить горизонтально расположенным стержнем, воспринимающим горизонтальную нагрузку и называемым затяжкой . Расчет арки с затяжкой несколько отличается от расчета двухшарнирной арки или трехшарнирной арки без затяжки.


Для каждого из этих типов характерны свои достоинства и недостатки, в связи с чем, выбор конструкции осуществляется инженером-проектировщиком, который осуществит расчет трехшарнирной арки с учетом прочностных требований, предъявляемых к ней, материалов, используемых для ее конструирования, и архитектурных задач, которые возлагаются на ту или иную конструкцию.

В соответствии со схемой опирания, выделяют арки с затяжкой и арки без затяжки . Если первые воспринимают распор, то распор последних передается на опоры. Изготовление затяжки осуществляют из профильной стали или арматуры. Если эксплуатация арки будет осуществляться в условиях агрессивных сред, способствующих коррозии металла, допускается использование деревянных клееных затяжек.


По форме различают:

  • Треугольные арки, состоящие из прямых полуарок. Расчет треугольной арки не представляет сложностей, и вы сможете произвести его самостоятельно;


  • Пятиугольные арки;
  • Сегментарные арки, оси полуарок которых располагаются на общей окружности;
  • Стрельчатые арки, состоящие из нескольких полуарок, оси которых расположены на двух окружностях;


Как осуществить расчет трехшарнирной арки с затяжкой: рекомендации специалистов

Если вы планируете осуществить монтаж небольшой арки, расчет и конструирование не доставят вам особых сложностей, так как для их производства предпочтительнее использовать листы строительного материала огромных размеров, такого как фанера, гипсокартон или OSB-плиты. Наибольшие показатели их длины ширины составляют 250 и 120 см соответственно, что позволяет просто начертить арку на листе материала и выпилить как минимум две составляющие детали несущих балок. В завершение такие арки обшивают листовым материалом, после чего можно считать, что арка готова. Несмотря на быстроту и простоту монтажа арок данным методом, для него характерны и свои недостатки, среди которых большое количество материала, затраченного на отходы, декоративность готовой арки и неспособность конструкции нести нагрузки.


Обустройство арочных конструкций существенно усложняется, если перед мастером стоит задача монтажа арки над большим просветом (до нескольких метров) или арки, способной выдерживать высочайшие нагрузки. В связи с тем, что на строительном рынке трудно найти материалы, размеры которых позволяют осуществить монтаж такой арки, она конструируется как наборная конструкция, состоящая из нескольких деталей. В связи с этим, перед мастером встает задача точного расчета арки и определения размеров ее деталей.


Как уже упоминалось ранее, арки различают в соответствии с такими параметрами, как форма, размер и высота, и прежде, чем реализовать проект расчета деревянной арки, необходимо четко представлять себе конструкцию и приблизительные размеры желаемой арки. С учетом данных параметров, легче определиться с выбором материалов для ее монтажа и последующим проведением расчетов.

Дилетанты, услышав словосочетание «расчет арки» зачастую пугаются, однако расчеты в данном случае несложные и основаны на использовании школьных формул из геометрии. Кроме того, чтобы облегчить проведение расчетов, необходимо начертить на миллиметровой бумаге контур арки в несколько уменьшенном масштабе. После этого изготавливают шаблон арки в реальном размере, имея который, вы сможете наиболее эффективно провести дальнейшие расчеты, так как сможете приложить так называемую копию арки к месту ее монтажа и оценить правильность проведенных расчетов. Для изготовления шаблона можно использовать плотный картон, фанеру или лист ДВП.


Арочные конструкции занимают обширную нишу в архитектуре, и их использование - широчайшая тема, объять которую невозможно в одной статье. В настоящем материале мы рассмотрим изготовление арки в квартире или частном доме, так как традиционный прямоугольный проем, оформленный в виде арки, станет эксклюзивной деталью интерьера квартиры, выгодно отличающей ее от других квартир.

Рассмотрим пример расчета трехшарнирной арки:

В большинстве случаев, независимо от опыта мастера, ему известны три параметра арки, среди которых ширина пролета, перекрываемого аркой, высота арки, а также глубина (ширина) стены. Перед мастером при этом стоит задача рассчитать параметры деталей арки, собрать их в единую арочную конструкцию и прочно закрепить ее.

Способ № 1 - эмпирический

Несмотря на то, что любой расчет арки начинается с вычисления радиуса ее окружности, арка не всегда представляет дугу окружности. Существуют ситуации, когда арка состоит из двух дуг (это относится к аркам, выполненным в готическом стиле) или характеризуются несимметричными очертаниями. В этом случае расчет каждой дуги арки производится отдельно. Но, вернемся к расчету окружности арки. Его удобнее производить на бумаге, при этом уменьшив размер, в масштабе, например, 1: 50. Подготовив бумагу и циркуль, чертим на листе дверной проем с учетом масштаба и проводим ось симметрии, делящую проем пополам. После этого ось циркуля необходимо изменить, поставив ножку с иглой непосредственно на ось симметрии. Далее нужно начертить несколько дуг и, остановив свой выбор на наиболее оптимальной, остальные убрать с помощью ластика.

Чтобы нагляднее продемонстрировать данный пример, изобразим дугу арки:

где R - радиус окружности арки, а L представляет собой половину хорды дуги, тогда как размер хорды соответствует длине арочного просвета. Что касается H, то данный показатель отображает высоту подъема арки.


Способ № 2 - математический

Чтобы осуществить математический расчет радиуса окружности арки, воспользуйтесь теоремой Пифагора, в соответствии с которой:

R= L2 + (R2 - H2)

R= L2 + (R - H)2

Разложив двучлен, преобразуем выражение в вид:

R2 = L2 + R2 - 2HR + H2

Вычтем из обеих частей R и получим:

L2 + H2 - 2HR = 0

Перенесем слагаемое с R за знак равенства:

2RH = L2 + H2

И, наконец, получим искомый R:

R = (L2 + H2)/ 2H

Важно! Формула для вычисления радиуса окружности арки: R = (L2 + H2)/ 2H , где R - радиус окружности арки, H - высота подъема арки, L - половина хорды дуги (длина арочного просвета).


В связи с тем, что арка состоит из нескольких частей, для изготовления которых придется использовать доску определенной ширины, произведем расчет размеров детали, которую можно изготовить из доски с конкретными размерами. Для этого необходимо решить обратную задачу. С учетом известного радиуса арки и высота ее подъема (в данном случае это ширина доски), рассчитаем максимально возможную длину детали, которую можно изготовить из доски с определенной шириной, то есть произведем расчет длины арки. В связи с тем, что из предыдущих расчетов нам уже известны определенные соотношения, выведем следующую формулу:

L2 = 2RH - H2

HR - H2

Чтобы правильно изготовить арку, необходимо подготовить несколько больше деталей, с учетом того, что в процессе монтажа их придется стыковать. Способ стыковки выбирается в зависимости от назначения арки. Практикуется использование накладных деталей по «щекам» арки и стыковка двух арок, с учетом сдвига на полдетали.


В процессе расчета деталей необходимо учитывать то, какая сторона арки, в зависимости от ее расположения по отношению к деталям, больше всего нас интересует (внутренняя или внешняя). Проще говоря, нам необходимо понять, как будут располагаться несущие детали арки по отношению к самой арке. Например, при обустройстве куполообразной кровли, несущие детали арочной конструкции будут располагаться ниже арки, а при монтаже арочного свода - выше. Возникают ситуации, когда необходимо обустроить двустороннюю арку. В последнем случае расчет деталей арки произведет по наименьшему закруглению.


Если в процессе эксплуатации, арка будет нести высокие нагрузки, необходимо произвести ее усиление с помощью различных балок и затяжек, установленных между узлами арки. Таким образом, вы сможете обустроить несущую ферму, которая способна выдержать повышенные нагрузки.

Если вы решили обустроить арку в готическом стиле, вам необходимо максимально точно определить радиус закругления арки на концах. В этом случае вы облегчите себе задачу, используя эмпирический способ расчета арки, с помощью которого вы экспериментальным путем подберете точку закругления арки, далее из этой точки вниз проведете линию, идущую параллельно стене, измерите полученное расстояние и проведете линию такой же длины с другой стороны. Затем ножку циркуля ставят на эту линию, определяют расстояние (радиус) и, двигаясь вниз или вверх параллельно линии, определяют точку, где линия стены и дуга арки сомкнутся посредством второй (меньшей) дуги. На второй стороне чертежа необходимо произвести то же самое.


Чтобы облегчить себе задачу и максимально эффективно произвести расчет арки, вы можете сделать несколько чертежей и выбрать наиболее подходящий. Как вы уже поняли, приведенные примеры расчета арки далеко не единственные, и существуют другие способа расчета, однако эмпирический способ наглядно вам демонстрирует, как будет выглядеть арка после осуществления монтажа. Кроме того, в процессе осуществления расчетов вы сможете легко корректировать чертеж до тех пор, пока не достигнете желаемого результата.

Сделав чертеж и удостоверившись в его правильности, необходимо изготовить шаблон арки, используя который, вы без труда осуществите монтаж любой арочной конструкции.

Несколько слов о выборе материала для арки

Для изготовления арки можно использовать различные материалы, в том числе и металл (расчет металлической арки производится несколько иначе), а также кирпич и бетон, однако наиболее простым и дешевым способом является изготовления арки из гипсокартона. В связи с тем, что арка, изготовленная из кирпича и бетона, будет очень тяжелой, для нее необходимо монтировать арматурный каркас. Арматура легко поддается сгибанию, и вы без труда сможете сварить из нее каркас. После этого, используя перфоратор, в стенах необходимо просверлить отверстия, вбить в них штыри и приварить к ним арочный каркас.


Изготовление арки из гипсокартона осуществляется намного проще и быстрее, однако готовая конструкция будет менее прочной, чем ее кирпичные или бетонные аналоги. Для этого необходимо изготовить каркас из жестяных профилей, по бокам обшить их гипсокартоном, а для обшивки внутреннего проема использовать сегменты(для их изготовления гипсокартон разрезают с одной стороны, выгибают и в заключение закрепляют саморезами). Образовавшиеся грани необходимо сгладить шпаклевкой.


Расчет кирпичной арки: основные моменты

Чтобы осуществить расчет кирпичной арки, также необходимо изготовить шаблон из ДВП, качество которого во многом определяет эксплуатационные характеристики и внешний вид будущей кирпичной арки. В первую очередь необходимо рассчитать размеры шаблона, для чего потребуется знание ширины арочного проема. Например, ширина арочного проема составляет 15000 мм.

Так как ширина шаблона должна быть на 5 мм меньше, значит, она составит 1495 мм. Даже если произойдет разбухание шаблона от влаги, вы сможете без труда осуществить его демонтаж на финальных стадиях работы. Высота шаблона должна соответствовать высоте арки, в нашем случае пусть будет 168 мм. Так как целый лицевой кирпич рекомендуется класть в верхней части арки, необходимо произвести расчет числа кирпичей. Так как высота одного ряда составляет около 72 мм (высота кирпича + высота шва), а общее число рядов равно 4, арочная высота составляет 72*4 - 120 = 168мм. (120мм при этом - высота кирпича, уложенного на ребро).


И в заключение

Чаще всего монтаж арочных конструкций осуществляется для декоративного оформления помещения, независимо от его предназначения. Это может быть и дом, и квартира, и офис.


Зачастую с помощью арки оформляют дверной проем между кухней и гостиной. Однако монтаж арки может использоваться и в процессе более масштабных видов строительства. Если вы планируете оформить с помощью арки внутреннее убранство помещения, специалисты рекомендуют изготовить арочную конструкцию из гипсокартона, так как это намного дешевле, проще и менее трудозатратно. При этом готовая конструкция ничуть не уступит аркам из кирпича или дерева. Чтобы не разочароваться в красоте и правильности арки, специалисты рекомендуют подойти к монтажу арочной конструкции с должной тщательностью и провести расчет арки, что можно осуществить несколькими способами. В нашей статье мы предложили вам два наиболее распространенных и эффективных способа расчета арки, воспользовавшись которыми, вы сможете соорудить надежную и эстетически привлекательную арку.

И ширину проема, а также определите высоту подъема арки. Как правило, высота – это 10% ширины вашего дверного или межкомнатного проема.

Возьмите лист фанеры или гипсокартона, начертите линию, равную ширине проема, которую условно назовем А и В. Отметьте на отрезке АВ середину, это будет точка L. Проведите через точку посередине перпендикуляр. Этот перпендикуляр будет совпадать с вашей центральной осью проема (точка С).

Соедините точки А и С и разделите полученный отрезок АС пополам, получив точку D. Проведите через точку D еще один перпендикуляр до пересечения его с осью проема. Поставьте там точку Е.

Проведите дугу радиусом ЕА. Проведите между АВ и полуокружностью линию ровно посередине, назвав ее Н. Чертеж готов.

Радиус окружности арки найдите по школьной формуле: R = (L² +H²) / 2H. Вычислив радиус арки и зная высоту ее подъема (ширину доски), перейдите к вычислению максимально возможной длины детали, которая должна будет вырезаться вами из ширины доски. Производите вычисления по следующей формуле: L= √2RH - H²̚

Следует знать, что для изготовления вашей арки детали должны быть немного больше, чем полученные при вычислении, так как их придется между собой стыковать, накладывая друг на друга. Прежде чем вырезать непосредственно арочную конструкцию, имеет смысл сделать шаблон и примерить его, так вы избежите ошибок и получите готовую выкройку для раскроя вашего материала - дерева или гипсокартона.

Существует и упрощенный вариант расчета. Отметьте над дверью высоту арки и прибавьте к отметке еще 5-7 см. Вы получите высоту арочного проема. Если полученная высота больше высоты двери, то придется долбить. А вот строить саму схему арки так, чтобы все углы и окружности были равны придется все же с помощью формул.

Чтобы сделать арки в квартире , вам не обязательно быть специалистом в сфере выполнения отделочных работ. Достаточно иметь под рукой нужный инструмент и материал.

Вам понадобится

  • Гипсокартон, обводной профиль, широкий профиль (60 мм), уровень, игольчатый валик.

Инструкция

Перед тем, как приступить к сборке конструкции под арку, вы можете положить гипсокартон в ванну , наполненную водой. Для этого отрежьте полосу ГКЛ нужной ширины и поделите ее на две части (они будут представлять собой свод будущей арки ). После того, как полосы гипсокартона будут помещены в теплую воду, можно перейти к сборке каркаса будущей конструкции (за время сборки полосы успеют отмокнуть должным образом).

Изначально закрепите в проеме металлические профиля в идеально вертикальном положении, используя уровень для точности установки. После того, как вертикальные профиля будут установлены, отметьте на них место, где будет начинаться изгиб для оформления арки . Чтобы отметки были в одинаковом положении на обоих профилях, используйте уровень. После того, как вы определили начало изгиба, найдите его вершину и закрепите на ее уровне поперечный профиль.

Чтобы обеспечить для изгиба надежный каркас, вам понадобится обводной профиль. С помощью ножниц по металлу сделайте на профиле надрезы через каждые два сантиметра. Благодаря этому, вы сможете придать ему правильный изгиб. Закрепите выгнутые профиля на каркасе, используя подходящие шурупы. Теперь можно перейти к креплению гипсокартона на каркас.

Отрежьте от листа ГКЛ полосы, толщина которых будет закрывать конструкцию каркаса. Длина каждой полосы должна быть от пола до места изгиба конструкции. Прикрепите гипсокартон к профилям с помощью шурупов. Достаньте из воды вымоченный гипсокартон и, прокатав его игольчатым валиком, прикрепите к конструкции. Расстояние между шурупами на изгибе должно составлять 3-5 сантиметров.

Дайте гипсокартону полностью высохнуть. Как только материал высохнет, зашпаклюйте конструкцию и по факту высыхания шпатлевки, обработайте всю поверхность шкуркой, после чего загрунтуйте ее. После того, как грунтовка подсохнет, вы можете выполнить облицовку арки любым отделочным материалом.

Видео по теме

Источники:

  • как сделать самому арку в квартире в 2017

Сооружение арки у себя дома – это отличный способ преобразить интерьер комнаты, не прибегая к капитальному ремонту. Причудливые изгибы и формы, сочетающиеся с декоративностью отделки, привлекут к себе внимание. Подходящим материалом для изготовления арки станет гипсокартон – сравнительно недорогой, надежный и экологичный материал. Если разобраться в конструкции арки и особенностях ее монтажа, вы сможете ее сделать, не прилагая титанических усилий.



Вам понадобится

  • - Листы гипсокартона;
  • - Ватман;
  • - Алюминиевый профиль;
  • - Шпатлевка;
  • - Шурупы с дюбелями;
  • - Дрель или перфоратор;
  • - Молоток;
  • - Рулетка;
  • - Строительный нож;
  • - Шпатель;
  • - Шкурка;
  • - Пилка по гипсу;
  • - Карандаш.

Инструкция

В дверной проем вставьте прямые горизонтальные и вертикальные направляющие, выполненные из металлического профиля, затем при помощи шурупов с дюбелями закрепите их с шагом около 15 см. Далее возьмите гипсокартоновый лист и из него вырежьте четыре прямоугольных треугольника одинаковых размеров. Катеты должны быть чуть длинней, чем радиус закругления арки.

Рисунок 290.3 . Принятая расчетная схема арочной фермы.

то на подобный расчет уйдет минимум времени, если принять стрелу арки равной f = 1.3 м и если для дополнительного упрощения расчета и для обеспечения еще большей прочности арки, рассматривать снеговую нагрузку, как равномерно распределенную по всей длине арки. А еще нагрузку от сотового поликарбоната и балок обрешетки также можно условно рассматривать как равномерно распределенную.

Сосредоточенная нагрузка от собственного веса фермы, сотового поликарбоната и балок обрешетки у нас составляла Q = 19.72 кг (кроме крайних узлов, где нагрузка в 2 раза меньше). При пролете арки 6 м и 13 приложенных сосредоточенных нагрузок примем для расчета значение равномерно распределенной нагрузки от общего веса конструкции настила

q к = 19.72·6·1·1.2/12 = 11.8 кг/м

т = QS отс /bI

где S отс = ∑у i F i - статический момент отсекаемой на рассчитываемой высоте части сечения, I - момент инерции сечения, b - ширина сечения на рассчитываемой высоте сечения.

Как видим, в уравнении (278.4) слишком много неизвестных и для решения такого уравнения проще использовать метод аппроксимации, проще говоря, подобрать требуемое сечение, исходя из имеющихся данных сортамента. Например, при расчете балок обрешетки для сотового поликарбоната мы подобрали квадратную профильную трубу сечением 30х30х3.5 мм. Для такой трубы площадь поперечного сечения F = 3.5 см 2 , момент сопротивления W = 2.65 см 3 , момент инерции I = 3.98 см 4 . Так как максимальные касательные напряжения будут на высоте, равной половине высоты сечения, то для такой трубы статический момент полусечения будет равен приблизительно

S отс = 3·0.35(1.5 - 0.35/2) + 2(1.5 - 0.35)0.35(1.5 - 0.35)/2 = 1.854 см 3

Тогда для сечения в точке А

σ пр = ((914.82/3.5) 2 + 4(919.1·1.854/((0.35 + 0.35)3.98) 2)0.5 = 1250.96 < 2350 кг/см 2

Для сечения в точке D

проверки на прочность не достаточно, арочную балку в этом сечении следует дополнительно проверить на

Раздел : Дачное строительство и благоустройство

Иногда возникает задача построить арочное перекрытие, сделать куполообразную кровлю или «горбатый» мостик над водоемом. При этом строителю, как правило известно всего две величины - ширина пролета, которую надо перекрыть аркой и высота подъема арки, т.е. максимальное расстояние от воображаемой горизонтальной линией между точками, на которые опирается арка до наивысшей точки арки.

Если арка имеет малый размер, то обычно для ее изготовления используют большие листы строительного материала - фанеры, гипсокартона, OSB-плит. Их максимальная длина составляет примерно 250 см, а ширина 120. Поэтому арку просто вычерчивают на листе материала и выпиливают как минимум 2 детали несущих балок. Затем их обшивают гибким листовым материалом и арка по сути готова. Недостатки такого способа изготовления арок следующие: очень высокий процент материала идет в отходы; арка, как правило декоративная и не может нести нагрузку.

Задача строительства арочных перекрытий значительно усложняется, если требуется построить арку над большим пролетом (несколько метров) или сделать арку, способную нести серьезную нагрузку. Материалов, с размерами позволяющими изготовить подобную арку сразу, как правило нет. И ее приходится делать наборной, из нескольких деталей. И основная задача при этом - это расчет и разметка деталей для арки. Строителю, как упоминалось выше, известны только три величины - размер пролета, который надо перекрыть аркой, высота ее подъема и ширина материала (как правило –доски), из которой будет строится арка. Задача - рассчитать и разметить детали арки, ну и соответственно - сделать арку.

Расчет начнем с вычисления радиуса окружности арки. Хотя, вообще говоря, арка не обязательно представляет собой дугу окружности. Они может состоят и из двух дуг, например, как в готических арках. И не обязательно может быть симметричной. Просто в этом случае придется рассчитывать каждую дугу отдельно.

Нарисуем дугу арки:

R - радиус окружности арки, L - половина хорды дуги (хорда равна длине пролета арки), H – высота подъема арки.

Поскольку арку нам придется делать из отдельных элементов, скорее всего доски какой то ширины, рассчитаем деталь, которую можно получить из этой доски. Для этого придется решить обратную задачу.


Зная (уже) радиус закругления арки и высоту ее подъема (в данном случае это ширина доски), вычислим максимально возможную длину детали, которую можно вырезать из доски этой ширины. Из предыдущих формул мы знаем некоторые соотношения, поэтому можем сразу написать:


Для изготовления арки нам потребуется деталей несколько больше, так как их придется стыковать между собой. В зависимости от назначения арки, способ стыковки может быть самым различным. От накладных деталей по «щекам» арки, до сдваивания двух арок, но со сдвигом на полдетали. Или использовать технологию, аналогичную изготовлению балки Деревягина, скрепляя детали арки брусом на нагелях.

Не обязательно детали делать максимально длинными. Можно специально укоротить детали, что бы они стыковались торцами с достаточно большой поверхностью (как это сделано в деревянных колесах, например).

При расчете деталей следует разумеется учитывать, какая сторона арки (по отношению к ее деталям) нас интересует, внешняя или внутренняя. Т.е будут ли несущие детали арки находиться ниже самой арки (например при устройстве куполообразной кровли), или выше (при устройстве арочного свода). Иногда требуется и двухсторонняя арка. В двух последних случаях расчет ведется по наименьшему (внутреннему) радиусу закругления. А в деталях либо оставляют необходимую толщину (на прочность), или изготавливают детали со двумя полудугами (т.е как бы сдвигают разметку на полдуги).

Арки, которые будут в процессе эксплуатации испытывать серьезную нагрузку, обычно усиливают с помощью различных балок и затяжек между узлами арки. Тем самым строится мощная несущая ферма, способная выдержать очень большую нагрузку.

Строительство различных сооружений, содержащих арочные элементы – это своего рода «высший пилотаж» и требует серьезного подхода, расчета и тщательности в изготовлении арок. Поэтому арки с большим пролетом самодеятельными строителями строятся редко, ввиду трудоемкости их изготовления.