Физика > Арки и купола
Арки и купола – структуры, отличающиеся прочностью и способностью охватывать большие площади без использования промежуточных опор.
Задача обучения
- Разобраться в структурной прочности арки и умением купола охватывать крупные площади без применения промежуточных опор.
Основные пункты
- Арки занимают масштабные пространства через разрешение усилий на сжимающие напряжения и удаление растягивающих напряжений.
- Среди арок наиболее распространены фиксированная, двухшарнирная и трехшарнирная.
- Купол – арка, вращающаяся вокруг центральной вертикальной оси.
- Купола по своему принципу отображают повернутые по вертикальной оси арки с теми же свойствами.
- Купола бывают простыми и составными.
Термины
- Сжимающее напряжение – напряжения на материалах, приводящее к уменьшению объема.
- Парус – треугольные участки, обеспечивающие переход между куполом и квадратным основанием, на котором он установлен.
- Растягивающее напряжение – давление, приводящее к расширению. Длина материала способна растягиваться при стабильном объеме.
- Арки и купола – отличающиеся прочностью структуры, способные охватывать крупные масштабы без использования промежуточных опор.
Арка
Арка – структура, поддерживающая вес и массив над собою. Подобные конструкции появились еще 2 тысячи лет назад. Это чистая форма сжатия. Они охватывают крупные площади и тратят силы на сжимающие напряжения. Силы переходят к поверхности, а арка вытягивается в высоту (тяга). Если высота уменьшается, то направленность наружу становится сильнее. Чтобы она не сорвалась, тяга должна внешне фиксироваться (опора).
Каменная арка: 1. – Краеугольный камень. 2. – Клинчатый камень. 3. – Верхняя выпуклая поверхность скрепления. 4. – Пята свода. 5. – Свод. 6. – Подъем. 7. – Прозрачный пролет. 8. – Опора
Наиболее распространенные конфигурации арок – фиксированная, двухшарнирная и трехшарнирная. Фиксированную предпочитают использовать в железобетонных мостовых и туннельных конструкциях с короткими пролетами. Этот тип испытывает дополнительное внутреннее напряжение из-за теплового расширения и сжатия, поэтому считается статически неопределенным.
Двухшарнирная полезна в соединении длинных пролетов. Она закрепляет соединения у основания. Однако это основание способно вращаться, поэтому свободно перемещается и компенсирует сжатие от перемены в температуре.
Купол
Купол – архитектурный элемент, напоминающий пустую верхнюю половину сферы. Они создаются из различных материалов: дерево, кирпич, пластик, грязь, стекло, камень и т.д. Если технически, то это свод, вращающийся вокруг центральной вертикальной оси. По свойствам и возможностям напоминает арку и отличается структурной прочностью. Если основание и структура разные по форме, то используют специальные методы перехода.
Паруса – треугольные участки сферы, применяемые для перехода от плоских поверхностей к круглой основе. Купола бывают простые и составные. Простые используют паруса, выступающие частью той же сферы, что и сам купол. Составные – части большей сферы и создают круглую основу.
Составной купол (красный) с парусами (желтый), где сфера по радиусу больше купола
Раздел Физика |
|||||
Введение | |||||
Условия равновесия | |||||
Решение проблемы статики | |||||
Применение статики | |||||
Эластичность, напряжение, деформация и разрушение | |||||
Центр тяжести | |||||
Вращательный момент и угловое ускорение |