Расчёт и конструирование сборных и монолитных железобетонных конструкций каркаса одноэтажного производственного здания (стр. 4 из 7)
6.2 Расчетный пролет и нагрузки
Расчетный пролет арки
,где а - расстояние от торца арки до точки опирания на колонну. Расчетная постоянная нагрузка на 1 м с учетом веса арки
Расчетная временная нагрузка при
, для г. Севастополя 
6.3 Геометрические характеристики и усилия в сечениях арки
Арку рассчитываем как двухшарнирную с затяжкой. Из соображений унификации блоков ось арки выполняем по круговому очертанию.
Варианты загружения и статическая схема арки приведены на Рис.6.1.
а) 
б)Рис.6.3.1 Варианты нагружения арки:
а - сплошная нагрузка; б - односторонняя снеговая нагрузка.
Находим геометрические характеристики арки согласно рис.3.3.2
Радиус круговой оси:
м,где
- стрела подъема, принятая равной примерно 1/9 пролета, то есть 3,97 м;Центральный угол
25°8´≈25°Длина арки
м,Арку разбиваем на 10 равных частей (дуге 0,1части соответствует угол
=5°)и определяем горизонтальные ординаты сечений по формулам:
; 
, где 
Величина у6 соответствует длине стрелы подъёма f. Результаты вычислений приведены в таблице 6.3.
Рис.6.3.2 Схема геометрических характеристик арки.
Таблица 6.3. К определению значений х и у.
| Номер сечения |  град |  |  | х, м | у, м |
| 1 | 25 | 0.4226 | 0.9063 | 0.00 | 0.00 |
| 2 | 20 | 0.3420 | 0.9397 | 3.47 | 1.44 |
| 3 | 15 | 0.2588 | 0.9659 | 6.96 | 2.54 |
| 4 | 10 | 0.1736 | 0.9848 | 10.53 | 3.33 |
| 5 | 5 | 0.0872 | 0.9962 | 14.15 | 3.81 |
| 6 | 0 | 0.0000 | 1.0000 | 17.8 | 3.97 |
| 7 | 5 | 0.0872 | 0.9962 | 14.15 | 3.81 |
| 8 | 10 | 0.1736 | 0.9848 | 10.53 | 3.33 |
| 9 | 15 | 0.2588 | 0.9659 | 6.96 | 2.54 |
| 10 | 20 | 0.3420 | 0.9397 | 3.47 | 1.44 |
| 11 | 25 | 0.4226 | 0.9063 | 0.00 | 0.00 |
Предварительно задаемся площадями сечений арматуры в арке и в затяжке, а так же вычисляем геометрические характеристики их сечений.
Рис.6.3.1 Сечение блока арки.
Принимаем с округлением
.Отношение модулей упругости для арки
.Тогда площадь приведенного симметричного армированного сечения арки
Момент инерции приведенного сечения при расстоянии до центра тяжести
Радиус инерции приведенного сечения
Так как площадь сечения затяжки
, то сечение арматуры принимаем приближенно 
Учитывая, что для затяжки отношение модулей упругости
. Определяем площадь приведенного сечения затяжки: 
Коэффициент податливости затяжки:
Для каждого случая загружения (см. рис.3.1) находим распор от нагрузки
, принятой за единичную:для равномерно распределённой нагрузки
для односторонней равномерно распределённой нагрузки на половине пролёта арки:
По вычисленному распору для каждого вида загружения определяем расчётные усилия в сечении арки. Для этого сначала определяем балочные моменты
и поперечные силы 
.При равномерно распределённой нагрузке балочные момента и поперечные силы находим по формулам:
где
- опорная реакция в балке.При загружении половины пролёта арки балочный момент и поперечную силу в незагруженной части определяем по формуле:
где
- реакция в балке со стороны незагруженной части.После вычисления балочных моментов и поперечных сил определяем расчётные усилия для всех сечений арки:
где
- угол между касательной к оси арки в ассматриваемом сечении и горизонталью (см. таб.3.3 и рис.3.1); 
- изгибающий момент и поперечная сила в балке на двух опорах пролётам равным пролёту рассчитываемой арки.Определим
в середине пролёта арки при действии равномерно распределённой нагрузке 
при 
; 
Далее расчёт производим аналогично.
В таблице 3.4 приведены усилия от единичной нагрузки
, распределённой по всему пролёту; а в таблице 3.5 - усилия в арке от единичной нагрузки на левой половине.Таблица 6.4. Усилия от распределённой нагрузки
распределённой по всему пролёту | Номер сечения | Н, кН |  , кНм |  , кН |  , кНм |  , кН |  , кН |
| 1 | 38,6 | 0,00 | 17,8 | 0,00 | 42,51 | -0,18 |
| 2 | 55,75 | 14,33 | 0,17 | 41,17 | 0,27 | |
| 3 | 99,67 | 10,84 | 1,63 | 40,09 | 0,48 | |
| 4 | 131,99 | 7,27 | 3,45 | 39,27 | 0,46 | |
| 5 | 151,76 | 3,65 | 4,69 | 38,77 | 0,27 | |
| 6 | 158,42 | 0,00 | 5,18 | 38,6 | 0,00 | |
| 7 | 151,76 | -3,65 | 4,69 | 38,77 | -0,27 | |
| 8 | 131,99 | -7,27 | 3,45 | 39,27 | -0,46 | |
| 9 | 99,67 | -10,84 | 1,63 | 40,09 | -0,48 | |
| 10 | 55,75 | -14,33 | 0,17 | 41,17 | -0,27 | |
| 11 | 0,00 | -17,8 | 0,00 | 42,51 | 0,18 |
Таблица 6.5. Усилия от распределённой нагрузки
на левой половине