Треугольная трехшарнирная арка с ригелем

Замена нижнего опорного узла с ползуна на шарнирно неподвижную опору с врубкой в мауэрлат зубом или использованием опорного бруска делает всю арку устойчивой конструкцией. Однако арка становится распорной, передающей горизонтальные силы раздвигания стропильных ног на мауэрлат и стены. Мауэрлатные балки требуют жесткого закрепления к стенам.



Конструкция арки с врубкой низа стропил зубом или с использованием опорного бруска может быть применена только при маленьких нагрузках, не дающих большой величины распора. Чаще используется треугольная трехшарнирная арка в которой в нижней части установлена затяжка, а вверху — ригель. Эта конструкция не проявляет внешнего распора и не требует жесткого крепления мауэрлата, достаточно установки опорных подкладочных досок. В обеих расчетных схемах приподнятая затяжка меняет характер своей работы с растяжения на сжатие и называется ригелем. Ригель должен быть вставлен между стропилами либо прикреплен к ним так, чтобы на его концах не образовывались шарниры. Это обязательное условие иначе стропильная система может потерять устойчивость. Сами стропила при равномерно загруженных скатах начинают работать как двухпролетные неразрезные балки на трех опорах.

Однако максимальный момент на стропилах в такой расчетной схеме берется как для расчета простых однопролетных балок. То есть фактически стропило является неразрезной двухпролетной балкой с третьей опорой на ригеле, а для расчета оно принимается как две балки с общей опорой на ригеле. Эта обусловлено тем, что опора стропила на ригеле, это зыбкая податливая опора. Максимальный момент на ней стремится к нулю, так как при равномерно распределенной нагрузке на обоих скатах ригель является опорой, а при снижении нагрузки на одном из скатов он двигается в сторону ската с меньшей нагрузкой, т.е. становится податливой опорой. А когда нагрузка на скатах бывает равномерно распределенной? Практически, никогда. Но стропило можно все-таки проверить на прочность изгиба, в месте опоры на ригель, при равномерно распределенной нагрузке. Хотя можно заранее сказать, что изгибающий момент на средней опоре двухпролетной балки будет меньше, чем изгибающий момент однопролетной балки на самом длинном пролете.

Расчет сечений элементов арки по несущей способности производится: стропил — на сжимающее и изгибающее напряжения (по схеме сжатоизогнутого элемента); ригеля в чердачных помещениях — на сжатие, в мансардных с подвесным потолком, совмещенным с ригелем — на сжатие и изгиб; затяжки — как растянутоизогнутого или растянутого элемента, в зависимости от наличия или отсутствия на ней изгибающей нагрузки. Расчет стропил на прогиб производится по схеме однопролетной балки на максимальном пролете.

При нагружении ригеля перекрытием мансарды он передает сжимающие напряжения на стропильные ноги добавляя им изгиб, а сам при этом работает как сжатоизогнутый элемент. При нагружении затяжки перекрытием этажа, она работает как растянутоизгибаемый элемент. То есть, как и в треугольной трехшарнирной арке с приподнятой затяжкой, вся стропильная система становится сложнонагруженной.