Трехшарнирная система – система, состоящая из двух криволинейных балок, соединенных между собой и с фундаментом шарнирами.
Трехшарнирные системы бывают двух видов: арочные (рис. 1, а) и подвесные системы (рис. 1, б).
Рисунок 1. Типы трехшарнирных систем
Поскольку расчет внутренних усилий для них мало отличается, то дальше будем рассматривать арочные системы, которые делят на: трехшарнирные рамы (рис. 2, а), трехшарнирные арочные фермы (рис. 2, б) и трехшарнирные арки (рис. 2, в):
Рисунок 2. Типы арочных систем
Одной из отличительных особенностей арок является наличие горизонтальных реакций в опорах при действии только вертикальной нагрузки.
Применение арок вместо балок экономически более выгодны, т.к. в них при эквивалентных размерах и внешней нагрузки будут действовать меньшие нормальные напряжения. Это происходит за счет того, что в арках изгибающий момент будет уменьшаться, а продольная сила увеличиваться, но в меньшей степени по сравнению с моментом.
Координаты оси арки f=y(x), угол наклона касательной к оси арки tgφ, а также cosφ и sinφ могут быть определены по следующим формулам:
Арка
- ось арки – квадратичная парабола:
где L – расстояние между опорами арки (расстояние до ключевого шарнира равно L/2);
x – расстояние от опоры А до заданной точки.
- ось арки – окружность: