خرپا چیست ؟ یک سازه مثلثی شکل است که در صنعت ساختمان سازی و پروژه عمرانی کاربرد فراوانی دارد .خرپاها نیروهای فشاری و کششی مثل نیروی باد ، زلزله و بارهای مرده و زنده که به آن ها وارد می شود را تحمل کرده و تغییر شکل نمی دهند. خرپاها یکی از ساده ترین سازه های باربر می باشند که از انواع پروفیل ها مثل قوطی ،نبشی و ناودانی و … ساخته میشوند و قیمت آهن در هزینه ساخت آن ها فاکتور اصلی است. .از شما دعوت می کنم تا انتهای مقاله ما را همراهی کنید تا با مزیت ،معایب ،کاربرد ،انواع خرپا و اجزای آن ها آشنا شوید .
خرپا (TRUSS ) سازه فلزی است که از واحد های مثلثی شکل تشکیل شده است که در مقابل نیروی کششی و فشاری مقاومت می کند. کنترل نیروی های وارده و پخش کردن آنها به صورت یکسان وظیفه خرپا است .خرپا ها در مقابل نیروهای محوری قرار می گیرند که از اعضای انعطاف پذیر کاربرد بیش تری دارند. به دلیل اینکه سطح مقطع آن به صورت یکنواخت می باشد .
خرپا از اجزای متفاوتی که ۴ محور اصلی دارند ساخته می شود و برای مقابله با بار های خارجی به کار می رود .در بیشتر مواقع از خرپاها برای ساخت دهانه های بزرگ استفاده می شود .سازه هایی که از خرپا استفاده کرده اند نسبت به دیگر سازه ها به مواد و مصالح کمتری احتیاج دارند و همین طور برای ساخت آن به نیروی کار کمتری نیاز است .سیستم خرپاها به شکلی است که همه قسمت های تشکیل دهنده آن به یکدیگر متصل می شوند و با کمک محور اصلی در برابر بارهای جانبی مقاومت می کنند .
دهانه سقف تا حد زیادی به نوع ان بستگی دارد.منظور از دهانه سقف یعنی حداکثر عرض سقف بدون ستون چقدر باشد.
خرپاها در قسمت های متفاوتی به کار گرفته می شوند مثل :سقف ساختمان های صنعتی یک طبقه ،سقف های بلند ،سقف ساختمان های چند طبقه البته لازم به ذکر است که خرپاها در قسمت های دیگری هم مثل ساختمان ،دیوار های چند طبقه ،تیر های بلند افقی و ساختمان های صنعتی به منظور مقاومت در مقابل بارهای جانبی و ایجاد ثبات به کار می روند .
مثلث ها و اعضای تشکیل دهنده خرپا با اتصالاتی به نام گره به یکدیگر متصل می شوند که این گره ها می تواند لولا باشد یا اتصال خیلی سخت و یا نیمه سخت باشد .در صورتی که همه اعضای خرپا در یک صفحه باشد به آن خرپا صفحه ای گفته می شود .به گفته فرادرس :
خرپا سازه‌ای چند عضوی است که تمامی بخش‌های آن به یکدیگر پین شده‌اند. معنی پین این است که در هیچ مفصلی گشتاوری وجود ندارد؛ بنابراین در خرپا فقط نیرو وجود دارد.
کاربرد آهن آلات در ساختمان سازی
خرپا از عناصر مهمی است که در ساخت و ساز کاربرد فراوانی دارد .خرپاها انواع مختلفی دارند که براساس تعداد اعضاء و پیچیدگی از لحاظ ابعاد ،روش ساخت و شکل دسته بندی می شوند.خرپا ها از انواع پروفیل ساختمانی ساخته میشوند و تقریبا نوعی اسکلت فلزی کوچک هستند. خرپا بهتر است سبک و متناسب با نیرویی که به آن وارد میشود ساخته شود. البته نباید به خاطر سبک بودن خرپا استحکام ان را در نظر نگرفت.بلکه باید پروفیل مناسب را انتخاب کرد.وزن پروفیل در وزن نهایی خرپا بسیار تاثیر گذار است. در ادامه همراه ما باشید تا بدانید انواع خرپا چیست ؟ .
قیمت پروفیل در هزینه ساخت خرپا مهم ترین عامل است زیرا مواد اولیه این سازه انواع پروفیل ها هستند.
خرپای ساده :خرپای ساده simple truss به خرپایی که سه عضو آن به یکدیگر متصل هستند گفته می شود .وقتی ۳ عضو به یکدیگر متصل می شوند یک مثلث تشکیل می شود و در ساختمان های قدیمی بسیار استفاده شده است .
خرپای مرکب :خرپای مرکب compounded Trusses از دو یا چند خرپای ساده تشکیل شده است .مقاومت و استحکام این نوع خرپا از دیگر خرپا بیشتر می باشد و در پروژه های ساخت و ساز کاربرد فراوانی دارد .
خرپای پیچیده و مبهم :خرپاهایی که در گروه خرپاهی ساده و مرکب قرار نگیرند از نوع خرپای پیچیده و مبهم می باشد. معمولاً این خرپا ها اتصالات و اعضای زیادی دارند و نحوه انتقال نیرو در آنها پیچیده تر است.
خرپای دو بعدی : در خرپای دو بعدی همه ی المان ها و اعضاء در یک صفحه قرار می گیرند .این نوع خرپا قدرت بالایی در تحمل بارهای صفحه ای دارد و برای ساخت و اجرای آن فضای زیادی لازم نیست .
خرپای سه بعدی : در خرپای سه بعدی اعضا و مثلث های تشکیل دهنده خرپا به صورت حجمی در ۳ محور x و y و z به یکدیگر متصل شده اند .خرپاهای سه بعدی قدرت و مقاومت بالایی در برابر تنش و نیروها دارند اما برای اجرای آنها به فضای زیادی نیاز است .
خرپای چند گانه : در خرپای چندگانه طراحی اتصالات وسط به شکل تکی و اتصالات بالا و پایین به شکل دوگانه یا چندگانه می باشد .این نوع خرپا مقاومت خمشی و کمانشی خوبی دارد و همین طور بارهای صفحه ای را تحمل می کند .خرپا چندگانه به اندازه ی خرپای دو بعدی و سه بعدی کاربرد دارد و معایب آن کمتر می باشد .
خرپای مسطح(خرپای پل) : یکی از روش های ساخت خرپا روش پل (مسطح ) می باشد .در روش مسطح خرپا به شکل ذوزنقه و مستطیلی و قوسی ساخته می شود .بعد از اینکه برخی تحلیل های مهندسی روی آن ها انجام شد در کارگاه متصل می شوند .خرپاهای پل (مسطح) در ساخت پل و شاه تیرها کاربرد دارند .
خرپای صفحه ای : خرپا صفحه ای نوعی دیگری از خرپا است که همه اجزای تشکیل دهنده آن در یک صفحه قرار دارند .خرپاهای دو بعدی به صورت صفحه ای ساخته می شوند .خرپای صفحه ای در ساخت سقف و پل کاربرد دارند. می توان این نوع خرپا را هم از قبل در کارگاه ساخت و یا اینکه در محل پروژه آن را ساخت .
خرپای سقف شیب دار : خرپاهای شیروانی از رایج ترین نوع خرپا ها برای ساخت سقف شیب دار می باشند .خرپای شیب دار معمولاً در سقف های شیروانی و شیب دار استفاده می گردند. موقع بدست آوردن شیب و ساخت آن باید نکاتی را در نظر گرفت :طول خرپاها از ۱ تا ۱۵ متر و فاصله ی ما بین خرپاها از ۳ تا ۴ متر در نظر گرفته می شود .
در سقف های مسطح نیز شیب کمی جهت خروج آب با استفاده از کروم بندی ایجاد میشود.
خرپای پرات (Pratt) : خرپای پرات مقاومت خوبی در برابر فشارهای وارد شده از خود نشان می دهد. این نوع خرپا برای ساخت پل ها و سقف استفاده می گردد .خرپا پرات در دهانه های ۳۰ تا ۶۰ متر به راحتی قابل استفاده می باشد .این خرپا معمولاً با جنس فلز و چوب ساخته می شود .خرپای پرات مزیت های به همراه دارد از جمله :
خرپا هاو (Howe) : خرپای هاو یکی دیگر از نمونه های خرپا می باشد که در دهانه های حداکثر ۳۰ و کمتر قابل استفاده است .این نوع خرپا برای ساخت سقف به کاربرده می شود که در گذشته برای ساخت پل هم از هاو استفاده می کردند .جنس خرپا هاو از چوب است .
خرپا فینک (Finktruss) : خرپای فینک یکی از رایج ترین و پرکاربرد ترین نوع خرپا ها می باشد .در خرپای فینک همه بار به سقف به تکیه گاه منتقل می شود .این خرپا جنس فولادی دارد و معمولاً در دهانه های حدود ۲۰ متری استفاده می شود .
خرپا وارن (Warren) : خرپای وارن را فردی به نام جیمز وارن طراحی و ثبت کرد به همین دلیل به آن خرپای وارندگفته می شود .خرپای وارن شکلی شبیه مثلث متساوی الاضلاع دارد .نیروی های وارد شده به این خرپا بر تمام اجزای ساختمان پخش می شوند که علت آن شکل هندسی این نوع خرپا می باشد .خرپای وارن معمولاً در پل های با دهانه ۶۰ متر کاربرد دارد و جنس آن معمولاً از فولاد می باشد .
خرپا پارکر( Parkertruss) : خرپای پارکر نوعی دیگر از خرپا می باشد که در دهانه های حدود ۵۰ تا ۱۰۰ متر به کارگرفته می شود .این خرپا بسیار کاربردی است و به جای تیر افقی در قسمت بالای آن یک چند ضلعی قرار گرفته است..خرپای پارکر برای ساخت پل کاربرد دارد .
خرپا بالتیمور: نوعی دیگری از خرپای پرات بالتیمور می باشد .در خرپای بالتیمور یک مهاری در قسمت پایین قرار گرفته که از کمانش و خیز اعضای فشاری جلوگیری می کند . خرپای بالتمور برای ساخت پل های با دهانه ی بیش از ۱۰۰ متر کاربرد دارد .
خرپای قوسی (Bowstring truss) : خرپای قوسی از یک تیر خمیده که به دو طرف یک تیر بدون خمیدگی وصل شده و در ما بین آنها المان های میانی و قطری قرار دارد تشکیل شده است . خرپای قوسی در پل ها و ساختمان ها ،سوله ها ،گاراژ ها ،انبارها و سازه های بدون ستون و دهانه های حدود ۳۰ متر کاربرد دارند .
خرپای ذوزنقه ای : خرپاهای ذوزنقه ای در سقف های طولانی کاربرد دارند .استفاده از خرپای ذوزنقه ای باعث می شود که وزن و نیروهای وارده به دو طرف سقف اعمال شوند .
خرپای وتر موازی (Theparallechord) : خرپا وتر موازی به نام خرپای تخت هم شناخته می شود .در خرپای وتر موازی عضو های بالایی و پایینی موازی میباشند و همین طور طول المان های داخلی هم به صورت یکی در میان با یکدیگر برابر است .خرپاهای وتر موازی برا تقویت خرپای سقف در ساختمان های صنعتی به کار گرفته می شود .همین طور در کف سازه و پل ها می توان از خرپا وتر موازی استفاده نمود .
خرپای وتر موازی می تواند در شبکه های با طول یکسان به کار رود که همین موضوع هزینه های ساخت را برای دهانه های طولانی کاهش می دهد که این موضوع یک حسن برای خرپا وتر موازی به حساب می آید .برای کاهش طول حمایت شده در اعضای وتر از پشت بند های عمودی اضافی از نوع Warren استفاده می شود .همین طور از تیرک های که دارای زاویه قائم هستند به شکل موازی به عنوان سیستم های دندانه دار در سقف استفاده می کنند .این عمل برای حمایت از خرپاهای north light و همین طور انتقال بار به ستون های انتهایی صورت می گیرد .
نسبت دهانه به ارتفاع در خرپای وتر موازی بین ۱۲ تا ۲۴ می باشد .در خرپای وتر موازی طول کلی بر تعداد پنل ها تقسیم می شود .طول مناسب برای پنل های جداگانه در تیرهای فرعی ۶ تا ۹ متر می باشد . انتقال بار به گره خرپا و اجزای خرپا حدود ۴۵ درجه می باشد .درباره خرپاهای خیلی بلند و خرپاهای کم ارتفاع استفاده از الگو های k و طرح های الماسی لازم و ضروری می باشد .
خرپای کی (K truss) : در خرپای K دو المان مورب به یک المان عمودی وصل می شوند که شکل آن به k شباهت دارد .قرار گرفتن المان ها به این شکل به منظور از بین بردن تنش ،کوچک تر شدن فضای توخالی مربعی شکل خرپاها می باشد .هرچه که این فضا ها کوچکتر شوند خرپاها مقاومت و استقامت بالایی از خود نشان می دهند .خرپای k در ساخت پل ها و جایی که دهانه ای بیش از ۱۰۰ متر دارد به کار گرفته می شود .جنس این نوع خرپاها از فولاد می باشد .
خرپای نردبانی : نوعی خرپای صاف محسوب می شود این خرپا از دو تیر موازی که که داخل آنها با اتصالاتی محکم می شود تشکیل شده است .خرپای نردبانی برای استفاده بهتر از زیر سقف کاربرد دارد .خرپای نردبانی به شکل شیبدار روی ستون ها نصب می شود تا از سقف حفاظت و نگهداری کند .
خرپای شیروانی Gable truss : خرپای شیروانی یکی از رایج ترین نوع خرپا ها می باشد که از جنس فولاد یا چوب ساخته می شود .مهم ترین ویژگی این خرپا وتر بزرگی است که در آن در نظر می گیرند .این عمل زهکشی آب باران را آسان می کند ،گرد وغبارها تمیز می شوند و همین طور از انباشته شدن برف جلوگیری می کنند.خرپای شیروانی در اواسط دهانه ارتفاع بیش تری دارد .در خرپاهای شیروانی حداکثر عمق بین ۴ تا ۸ می باشد .خرپای پرات ،هاو، فینک ،فان و Mansara از انواع خرپای شیروانی می باشند .
تاریخچه مشخصی در مورد استفاده از خرپاها در دست. نیست شاید اولین خرپاها در دوره باستان با چوب ساخته شده اند .نشان های از وجود خرپاها در خانه های کشور چین ،ایران و مصر پیدا شده است .در قرن ۱۸ میلادی اولین خرپای فلزی ساخته می شود و در قرن ۱۹ میلادی اولین خرپای فولادی ساخته می شود .برای مثال در کشور چین خرپاها را برای ساخت خانه ها ،تونل و پل به کار می گرفتند .
در کشور ایران خرپاها را برای ساخت خانه و پل به کار می گرفتند .
در کشور رم از خرپاها برای ساخت آمفی تئاتر و حمام ها استفاده می کردند .
در قرون وسطی خرپاها را برای ساخت کلیسا و کاخ به کار می گرفتند .
در کشور ایران در دوره ساسانیان معماران برای اولین بار از خرپاها برای ساخت پل و سقف ساختمان ها استفاده کردند .
نظرات
سوال یا نظر شما
شما میتوانید نظر یا سوال خود را برای کامنت کنید.
