Арки относятся к распорным конструкциям. Распор в них воспринимается либо затяжкой, либо опорными нижележащими конструкциями.
Арки могут быть пологими и стрельчатыми треугольного или кругового очертания (схемы 8...13 табл. 14). Пологие арки могут быть двух-и трехшарнирными, а стрельчатые — трехшарнирными. Арки, выполненные из составных балок на пластинчатых нагелях, дощато-гвоздевых, кружальные из досок применяются во временных сооружениях для перекрытия небольших пролетов. Арки из дощатоклееных и клеефанерных элементов применяются в капитальном строительстве при пролетах 40...60 м и более. Для пологих арок f/l=1/6, для стрельчатых — 1/3—1/2, высота поперечного сечения элемента в пределах (1/30...1/50)l. Толщина досок в клееных пакетах не более 4,5 см для прямолинейных элементов и криволинейных при радиусе кривизны более 15 м и не более 3,5 см для криволинейных элементов при радиусе кривизны до 15 м.
Исходя из условия транспортного габарита, двухшарнирные арки принимаются пролетом не более 30 м. Статический расчет арок производится по правилам строительной механики. При больших пролетах предпочтительнее трехшарнирные арки. Расчет на прочность производится при сочетаниях нагрузок, показанных на рис. 103. Для нахождения расчетного усилия в любом сечении арки n, отсчитываемом от левой опоры (рис. 103), определяются координаты сечения хn и уn, а также sin ?n и cos ?n (? — угол наклона касательной в сечении к горизонту), а сами усилия находятся по формулам
где Мб и Qб — изгибающий момент и поперечная сила в рассматриваемом сечении, определяемые как для балки на двух опорах пролетом l, равном пролету арки;
Н — распор арки.
В арках треугольного очертания для создания разгружающего момента в элементах нормальные усилия прикладываются с отрицательным эксцентриситетом, что конструктивно достигается внецентренным решением узлов. В арках криволинейного очертания узлы решаются центрированно, а разгружающий момент в элементах создается за счет их кривизны.
При жестком креплении ограждающих конструкций к арке имеет место сплошное раскрепление наружной кромки, которая при положительном моменте в расчетном сечении сжата, а при отрицательном — растянута. Расчетным сечением арки является сечение с [Mmax] и Nсоотв. Если [Mmax] положительный, то нормальные напряжения, в сечении проверяют по формуле (39), а на устойчивость сечение с отрицательным моментом — по формуле (112). Если в расчетном сечении [Mmax] отрицательный, расчет его ограничивается проверкой плоской формы изгиба по формуле (112) при соответствующих ?' и ?'б. Проверка на скалывание по клеевому шву в арках не производится.
Предварительные размеры поперечного сечения арки назначаются,, исходя из рекомендуемых в табл. 14. Расчетные длины элементов принимаются: при несимметричной нагрузке lр=0,5S; при симметричной нагрузке для двухшарнирной схемы lр=0,6S, а для трехшарнирной — lр=0,7S, где S — полная длина дуги арки.
Нормальные N и поперечные Q расчетные усилия в узлах находятся для каждого сочетания нагрузок.
Металлические детали узлов рассчитываются с соблюдением требований СНиП II-B.3-72. Опорные узлы арок могут решаться непосредственно упором торца или через стальной шарнир и башмак, а коньковые — лобовым упором элементов или через цилиндрический шарнир из древесины твердых пород, стальной плиточный шарнир, стальной валиковый шарнир.
Конструирование элементов арок в виде клеедощатых или клеефанерных пакетов должно производиться в соответствии с требованиями к этим элементам, изложенными в §32, §51, §53. Дощатоклееные элементы могут быть сплошного прямоугольного, двутаврового сечения и двух-или трехстенчатыми (при больших пролетах порядка 80...100 м). Клеефанерные элементы бывают коробчатого или двутаврового сечения с одной или двумя стенками. Участки клеефанерных арок вблизи узлов длиной 1,5 высоты сечения выполняются сплошными из досок.