Арка

Арка представляет собой вертикальную изогнутую конструкцию , которая охватывает возвышенное пространство и может выдерживать или не выдерживать вес над ней ^[1] или, в случае горизонтальной арки, такой как арочная плотина , гидростатическое давление на нее.

Арки могут быть синонимами сводов , но свод можно отличить от непрерывной арки ^[2] , образующей крышу. Арки появились еще во 2-м тысячелетии до нашей эры в месопотамской кирпичной архитектуре, ^[3] и их систематическое использование началось с древних римлян , которые первыми применили эту технику к широкому спектру структур.

Арка представляет собой форму чистого сжатия. ^[4]^[5]^[6]^[7] Он может охватывать большую площадь за счет преобразования сил в сжимающие напряжения и, таким образом, устранения растягивающих напряжений . Иногда это называют «арочным действием». ^[8] Поскольку силы в арке передаются на ее основание, арка выталкивает наружу свое основание, что называется «тягой». По мере уменьшения подъема, т. е. высоты арки, направленная наружу тяга увеличивается. ^[9] Чтобы сохранить действие арки и предотвратить ее обрушение, тяга должна ограничиваться либо внутренними связями, либо внешними распорками, такими как опоры . ^[10]

Наиболее распространенными видами настоящей арки являются фиксированная арка, двухшарнирная арка и трехшарнирная арка. ^[11]

Неподвижная арка чаще всего используется в железобетонных мостах и тоннелях, которые имеют короткие пролеты. Поскольку арка подвергается дополнительному внутреннему напряжению из-за теплового расширения и сжатия, такая арка считается статически неопределимой . ^[10]

Двухшарнирная арка чаще всего используется для перекрытия длинных пролетов. ^[10] Этот тип арки имеет штифтовые соединения в основании. В отличие от фиксированной арки, основание на штифтах может вращаться ^[12] , что позволяет конструкции свободно перемещаться и компенсировать тепловое расширение и сжатие , вызываемые изменениями наружной температуры. Однако это может привести к дополнительным напряжениям, и поэтому двухшарнирная арка также является статически неопределимой, хотя и не в такой степени, как неподвижная арка. ^[10]