معرفی خرپا و انواع آن
معرفی خرپا و انواع آن
امنیت سازه همواره از جمله مهم‌ترین المان‌ها در فرایند ساخت یک ساختمان است؛ چرا که عدم توجه به آن می‌تواند سازه را در برابر تنش‌ها و فشارهای مختلفی قرار داده و فرد یا افرادی را متحمل خسارت‌های مالی و جانی نماید. در همین راستا نیز خرپاها پا به عرصه صنعت ساخت و ساز گذاشته و با توجه به طراحی خاص خود می‌توانند اغلب فشارها و تنش‌های وارده به یک ساختمان را کنترل نمایند.
قبل از خواندن این نوشته توصیه می‌شود نوشته‌های زیر را نیز مطالعه کنید:
معرفی خرپا و انواع آن
خرپا چیست؟
احتمالا شما نیز نام خرپا به گوشتان خورده است. سازه‌ای که تحمل نیروی فشاری بالایی از طرف اجزای یک سازه را دارد. خرپا از اتصال اجزای باریک و بلند ساخته شده است و اعضای خرپا توانایی تحمل نیروهای کششی و فشاری را دارند. در واقع از آنجایی که خرپاها فرض می‌شود که اعضا در انتهای خود به اعضای دیگر لولا شده‌اند بنابراین شکل مثلثی تنها شکل پایدار خواهد بود.
به طور کلی خرپاها از جمله‌ی ساده‌ترین سازه‌های باربر هستند که در کل به عنوان سازه خمشی عمل کرده و در سقف‌ها، پل‌ها و سازه‌های هوایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این گونه سازه‌ها به علت عدم وجود نیروی برشی و لنگر خمشی در تک تک اعضای متشکله خرپا، اتصالات باید به صورت مفصلی مدل شود. همچنین در پایان این بخش لازم است بدانید که برای ساخت خرپا با توجه به کاربرد آن، انواع مقاطع فولادی به کار می‌روند که شامل موارد زیر است:
- انواع تیرآهن‌های هاش و معمولی.
- انواع قوطی پروفیل توخالی با اشکال مربع و مستطیل.
- انواع نبشی و سپری فولادی.
- انواع لوله.
نامگذاری خرپا
اول از همه به سراغ دلیل نامگذاری این سازه فولادی می‌رویم و سپس بحث‌های تخصصی‌تر را در آن دنبال می‌کنیم. در باب نامگذاری این نوع از سازه محافظ بحث‌ها و گمانه زنی‌های مختلفی وجود دارد. بعض از افراد ادعا می‌کنند که این نوع سازه محافظ را خرپا می‌نامند؛ چرا که این نوع از سازه‌ها می‌توانند با صرف کم‌ترین مصالح نیروهای بزرگی را تحمل کنند به مانند الاغ بارکش هستند که بار زیاد حمل کرده و کم‌ترین مراقبت را نیز نیاز دارد. فرضیه دیگر در این باب به این مسئله بر می‌گردد که به زعم اکثر مهندسین عمران از آنجایی که الاغ بارکش سمبل بزرگی است لذا یک وجه مشترک این حیوان با این سازه در بزرگ بودن جثه و اسکلت خرپاها است که حتی قابلیت این را نیز دارند که تا نیروی ناشی از ۱۵ متر سازه را بدون ستون تحمل نمایند.
همچنین می‌توان مدعی شد که از دیدگاه برخی از متخصصین نامگذاری خرپا به شکل پای این حیوان بر می‌گردد. چرا که اگر به دست و پای یک حیوان چهارپا در هنگام راه رفتن دقت کنید متوجه خواهید شد که در آن واحد یکدست و پای او روی زمین قرار دارد و هم زمان یکدست و پای مخالف رو به هوا است. در چنین حالتی شکل پاها و دست‌های حیوان از آرنج تشکیل یک مثلث را می‌دهد؛ بنابراین با توجه به چنین تصویرسازی خواهید دید که این شکل آنی حرکت الاغ بارکش بی شباهت به شکل خرپا نمی‌باشد.
آشنایی با خرپا و انواع آن
در یک نگاه کلی می‌توان انواع مختلفی از این سازه‌ها را دسته بندی زیر قرار داد که در انواع مختلف خرپای دو بعدی، خرپای سه بعدی، خرپای چندگانه، خرپای پرات، خرپای وارن و خرپای کی تقسیم بندی می‌شوند. با توجه به همین تنوع در دسته بندی نیز در ادامه به بیان توضیحات تکمیلی در مورد تک تک این خرپاها می‌پردازیم.
آشنایی با خرپای ساده یا دوبعدی
به طورکلی با اتصال سه عضو در دو گره به صورت مفصلی با یکدیگر یک مثلث تشکیل شده که به آن مثلث بنیادی خرپا گفته می‌شود. طی این فرایند و توسعه خرپا هر بار با اضافه کردن دو عضو به شکل سازه، یک گره (محل تقاطع دو یا چند عضو را گره می‌گویند) صورت می‌گیرد. در واقع می‌توان مطرح کرد که اعضای جدید در گره جدید به یکدیگر مفصل شده و انتهای دیگر آن‌ها به گره‌های موجود مفصل می‌گردند. خرپاهایی که بدین نحو ایجاد می‌گردند به خرپاهای ساده موسوم هستند و ازجمله پرکاربردترین انواع خرپاهای موجود در عملیات‌های ساخت و ساز هستند.
آشنایی با خرپای سه گانه
خرپای سه گانه ازجمله سازه‌هایی است که مجموعه‌ای از اجزا و اتصالات هستند و طبیعتا با توجه به صورت بندی که دارند تحمل بار فشاری بیش‌تری را نیز دارند. در واقع این مسئله از مزایای استفاده از خرپاهای سه بعدی به حساب می‌آید و از طرفی همین ویژگی عاملی برای حجیم شدن سازه‌ها است.
آشنایی با خرپای چندگانه
جالب است بدانید که از این نوع از خرپاها در جهت برطرف کردن نقاط ضعف و تقویت نقاط قوت سازه استفاده می‌شود. به طور کلی طراحی خرپای چندگانه به گونه‌ای است که لینک‌ها یا اتصالات میانی به صورت تکی و لینک‌ها و یا اتصالات بالا و پایین به شکل دوگانه و چندگانه در سازه قرار می‌گیرند. در همین راستا در باب مزایا و ویژگی‌های خرپاهای چندگانه می‌توان به توان ظرفیتی بالای آن‌ها در تحمل بارهای صفحه‌ای و همچنین مقاومت خمشی و کمانشی مناسب در جهت‌های مختلف، اشاره کرد. البته لازم به ذکر است که این ویژگی با حفظ ابعاد متناسب در خرپا صورت می‌گیرد.
آشنایی با خرپای k شکل
خرپای کی که به شکل حرف انگلیسی کی است، نسبت به خرپای پرات که در بخش آخر به آن اشاره می‌کنیم از پیچیدگی بیش‌تری در ساخت برخوردار است. در واقع در یک نگاه کلی می‌توان اذعان کرد که تفاوت این دو خرپا در اجزای عمودی آن‌ها است. این تفاوت به گونه‌ای است که اجزای عمودی خرپای کی کوتاه‌تر از اجزای عمودی خرپای پرات است. این ویژگی سبب می‌شود سازه در برابر تنش‌های خمشی مقاومت بیش‌تری داشته باشند.
همچنین لازم به ذکر است که از عمده‌ترین نقاط ضعف این خرپای کی شکل می‌توان به غیرقابل پیش بینی بودن رفتار اجزای خرپا اشاره کرد. از مزایای خرپای کی می‌توان به کاهش تنش کششی در اجزای عمودی و کاهش هزینه‌های بنا و در کنار آن افزایش راندمان آن اشاره کرد. در حالت کلی می‌توان گفت که بسیاری از افراد حرفه‌ای در صنعت در زمینه‌ی پیچیدگی ساختاری این خرپا و استفاده از مصالح و متریال زیاد در ساخت و طبیعتا هزینه‌های ساختاری بیش‌تر را از نقاط ضعف این نوع از خرپاها می‌دانند.
آشنایی با خرپای وارن
به طور کلی می‌توان مطرح کرد که خرپا وارن طراحی بسیار متداول به منظور ساخت پل‌های واقعی و همچنین مدل پل‌ها است. جالب است بدانید که برای اولین بار فردی بنام جیمز وارن در سال ۱۸۴۸ در انگلستان نقشه و طرحی را ثبت کرد که بسیاری از آن‌ها اسم خرپا وارن را به آن نسبت می‌دهند. البته لازم به ذکر است که حق ثبت اختراع او بیش‌تر در مورد روش کار ساختن این نوع از خرپا در مقایسه با یک طراحی بود.
صرف نظر از این تاریخچه کوتاه، خرپا وارن از زمان طراحی تا به امروز بسیار محبوب بوده است و نمونه‌هایی از آن را می‌توان در همه جای دنیا پیدا کرد. چرا که این خرپا از مثلث‌های دو طرفه برای پخش بارهای روی این پل استفاده می‌کند و همان‌طور که می‌دانید، این مخالف با خرپای نویل است که از مثلث‌های ایزوکلس استفاده می‌کند. از نقاط ضعف خرپای وارن نیز می‌توان به عدم امکان پذیری استفاده از آن‌ها در سازه‌هایی که بارهای متمرکز تنها بر یک نقطه وارد می‌شوند، اشاره کرد. از دیگر نقاط ضعف این گونه خرپاها می‌توان به پیچیدگی ساخت و استفاده از مواد و مصالح بیش‌تر در ساخت آن‌ها اشاره کرد.
خرپای شیروانی
خرپای شیروانی یکی از اشکال مختلف خرپا بوده که معمولا برای سقف استفاده می‌شود. همچنین لازم است بدانید که ارتفاع خرپای شیروانی در وسط دهانه بیش‌تر است.
خرپا وتر موازی
خرپاهای وتر موازی نیز یکی دیگر از شکل‌های مختلف خرپا هستند که برای پشتیبانی از خرپای سقف در ساختمان‌های صنعتی و در پل‌های دهانه متوسط به کار می‌روند. از این نوع خرپا در شبکه‌های با طول یکسان استفاده می‌شود که از این طریق می‌توان هزینه‌های ساخت را برای دهانه‌های بسیار طولانی کاهش داد.
آشنایی با خرپای پرات
خرپای پرات از جمله نمونه‌هایی از این نوع سازه است که با توجه به شکل خاصی که دارد در ساخت پل و سازه‌های طاق مانند استفاده می‌شود. به طور کلی در این نوع از سازه‌ها بیش‌ترین فشار اعمالی در راستای عمودی صورت می‌گیرد و بنابراین ایجاد گره‌های بیش‌تر در راستای عمود از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. از جمله مزایا و ویژگی‌های این گونه خرپاها می‌توان به طراحی ساده، وزن کم خرپا، تسهیل در ساخت سازه، کاهش هزینه‌های ساخت و ساخت در کنار عملیاتی سازی آن به صورت مقرون به صرفه اشاره کرد.
خرپای هاو
به طور کلی می‌توان اذعان کرد که خرپای هاو یکی دیگر از شکل‌های مختلف خرپاها بوده که معمولا برای سقف استفاده می‌شود و برای دهانه‌ای حداکثر تا ۳۰ متر مناسب است.
خرپای فینک
این نوع خرپا نیز بیش‌تر در سقف به کار رفته و برای دهانه‌های ۲۰ متری مناسب است. خرپای فینک اغلب به صورت فولادی ساخته می‌شود.
خرپای قوسی
از این خرپا، معمولا برای سقف انبارها و گاراژها استفاده می‌شود که قطر دهانه آن‌ها می‌تواند به ۳۰ متر نیز برسد.
خرپای پارکر
جالب است بدانید که از شکل‌های دیگر خرپا، نوع پارکر بوده که معمولا برای ساخت پل از آن استفاده شده و می‌توان آن را برای دهانه‌های حدود ۵۰ تا ۱۰۰ متر به کاربرد.
خرپای نردبانی
به طورکلی این نوع از خرپاها یک خرپای صاف است و به صورت دو خط یا دو تیر موازی ساخته می‌شود و داخل آن را با اتصالت محکم می‌کنند و از آن معمولا برای استفاده بهینه از زیر سقف خرپا استفاده می‌شود؛ یعنی خرپای نردبانی را به صورت شیب دار روی ستون‌ها نصب می‌کنند تا از سقف محافظت نماید.
خرپای بالتیمور
خرپای بالتیمور نیز یکی دیگر از اشکال خرپا است که برای ساخت پل‌هایی با دهانه‌های بیش از ۱۰۰ متر مناسب خواهد بود.
برای مشاوره‌ی رایگان می‌توانید با شماره‌های ۰۹۱۲۲۴۶۰۰۸۹ | ۰۹۱۲۱۴۷۱۸۴۷ به طور مستقیم تماس بگیرید.
نظرات خود را در ارتباط با این نوشته ما بنویسید.
با آرزوی بهترین‌ها.
۰ دیدگاه