ШЕСТИСТЕРЖНЕВАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ АРКА

Изобретение относится к области строительства, а именно к стержневым конструкциям строительного назначения.

Известна двухстержневая арка (Дарков А.В. и др. Строительная механика: учебник для вузов / 7-е изд.. - М: Высшая школа, 2008. - 600 с.; с. 90, рисунок 4.3), которая используется для удержания внешней нагрузки, действующей на арку. Недостатком такой арки является то, что при значительных действующих на нее нагрузках может происходить ее геометрическая изменяемость и потеря устойчивости.

Известна также арка с затяжкой (Дарков А.В. и др. Строительная механика: учебник для вузов / 7-е изд.. - М.: Высшая школа, 2008. - 600 с.; с. 90, рисунок 5.3), которая строится с замкнутым контуром, образованным первым стержнем I, вторым стержнем II и звеном затяжки. Недостаток такой арки заключается в том, что при значительных расстояниях между опорами стержни могут получать внутренние изгибные деформации, приводящие к потере устойчивости всей арки.

Техническая проблема, решаемая настоящим изобретением, заключается в увеличении несущей способности строительной арки при значительном расстоянии между ее опорами.

Решение технической проблемы состоит в том, что в шестистержневой строительной арке, состоящей из стержней, связанных в шарнирные узлы, согласно изобретению, опорные стержни соединены между собой четырьмя дополнительными стержнями, образующими два внутренних замкнутых четырехстержневых контура, опирающихся на опорные стержни.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в создании двух замкнутых четырехстержневых контуров, опирающихся на опорные стержни, которые позволяют увеличить несущую способность строительной арки при значительном увеличении расстояния между опорами.

Предлагаемая шестистержневая строительная арка показана на чертеже.

Она состоит из двух опорных стержней 1 и 6, дополнительных стержней 2, 3, 4 и 5, образующих две внутренние арки в виде замкнутых стержневых контуров HBKGH и KCEFK.

Опорные стержни 1 и 6 неподвижно закреплены на опорах А и D. Опорные стержни 1 и 6 соединяются между собой в шарниры В и С через промежуточный стержень 2, который, в свою очередь, соединяется в шарнир К со стержнем 4. Помимо этого опорные стержни 1 и 6 входят в шарниры Н и Е с дополнительными стержнями 3 и 5, образующими между собой и со стержнем 4 двухшарнирный узел GF.

Благодаря такому соединению стержней, опорные стержни 1 и 6 оказываются связанными не только с неподвижной опорой, но и между собой в два замкнутых неизменяемых стержневых контура HBKGK и KCFEK.

Предлагаемая конструкция арки является системой неподвижной и статически определимой, что доказывается на основе известной формулы подвижности П.Л. Чебышева (Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. Учебник для ВТУЗов, 4-е изд. - М.: Наука, 1988; с. 46, формула 2.8)

где W- степень подвижности системы, n - число стержней конструкции, р₅ -количество шарниров.

В предлагаемой схеме шесть стержней n=6 (1, 2, 3, 4, 5, 6) и девять шарниров р₅=9 (А, В, С, D, Е, F, G), то есть по зависимости (1) получаем подвижность: W=3⋅6-2⋅9=0, что свидетельствует о невозможности каких либо внутренних смещений в арке кроме упругих.

Введение в конструкцию арки двух внутренних замкнутых контуров, которые образуют между собой жесткие стержневые системы, опирающиеся на внутренние по отношению ко всей арке стержни, повышают ее жесткость при значительных расстояниях между опорами.