معرفی خرپا و انواع آن
معرفی خرپا و انواع آن
امنیت سازه همواره ازجمله مهم ترین المان ها در فرایند ساخت یک ساختمان می باشد چراکه عدم توجه به آن می تواند سازه را در برابر تنش ها و فشارهای مختلفی قرارداده و فرد یا افرادی را متحمل خسارت های مالی و جانی نماید. در همین راستا نیز خرپاها پا به عرصه صنعت ساخت وساز گذاشته و با توجه به طراحی خاص خود می توانند اغلب فشارها و تنش های وارده به یک ساختمان را کنترل نمایند.
قبل از خواندن این مقاله توصیه می شود مقالات زیر را نیز مطالعه کنید:
معرفی خرپا و انواع آن
خرپا چیست؟
احتمالاً شما نیز نام خرپا به گوشتان خورده است. سازه ای 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 رادارند. درواقع ازآنجایی که خرپاها فرض می شود که اعضا در انتهای خود به اعضای دیگر لولا شده اند بنابراین شکل مثلثی تنها شکل پایدار خواهد بود.
به طور کلی خرپاها ازجملهٔ ساده ترین سازه های باربر هستند که در کل به عنوان سازه خمشی عمل نموده و در سقف ها، پل ها و سازه های هوایی مورداستفاده قرار می گیرند. در این گونه سازه ها به علت عدم وجود نیروی برشی و لنگر خمشی در تک تک اعضاء 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 می روند که شامل موارد زیر می باشد:
- انواع تیرآهن های هاش و معمولی
- انواع قوطی پروفیل توخالی با اشکال مربع و مستطیل
- انواع نبشی و سپری فولادی
- انواع لوله
نام گذاری خرپا
اول ازهمه به سراغ دلیل نام گذاری این سازه فولادی می رویم و سپس بحث های تخصصی تر را در آن دنبال می کنیم. در باب نام گذاری این نوع از سازه محافظ بحث ها و گمانه زنی های مختلفی وجود دارد. بعض از افراد ادعا می کنند که این نوع سازه محافظ را خرپا می نامند چراکه این نوع از سازه ها می توانند 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 برمی گردد که به زعم اکثر مهندسین عمران ازآنجایی که الاغ بارکش سمبل بزرگی است لذا یک وجه مشترک این حیوان با این سازه در بزرگ بودن جثه و اسکلت خرپاها می باشد که حتی قابلیت این را نیز دارند که تا نیروی ناشی از پانزده متر سازه را بدون ستون تحمل نمایند.
همچنین می توان مدعی شد که از دیدگاه برخی از متخصصین نام گذاری خرپا به شکل پای این حیوان برمی گردد. چراکه اگر به دست و پای یک حیوان چهارپا در هنگام راه رفتن دقت نمایید متوجه خواهید شد که درآن واحد یکدست و پای او روی زمین قرار دارد و هم زمان یکدست و پای مخالف رو به هوا سات. در چنین حالتی شکل پاها و دست های حیوان از آرنج تشکیل یک مثلث را می دهد؛ بنابراین با توجه به چنین تصویرسازی خواهید دید که این شکل آنی حرکت الاغ بارکش بی شباهت به شکل خرپا نمی باشد.
آشنایی با خرپا و انواع آن
در یک نگاه کلی می توان انواع مختلفی از این سازه ها را دسته بندی زیر قرارداد که در انواع مختلف خرپای دوبعدی، خرپای سه بعدی، خرپای چندگانه، خرپای پرات، خرپای وارن و خرپای کی تقسیم بندی می شوند. با توجه به همین تنوع در دسته بندی نیز در ادامه به بیان توضیحات تکمیلی در مورد تک تک این خرپاها می پردازیم.
آشنایی با خرپای ساده یا دوبعدی
به طورکلی بااتصال سه عضو در دو گره به صورت مفصلی با یکدیگر یک مثلث تشکیل شده که به آن مثلث بنیادی خرپا گفته می شود. طی این فرایند و توسعه خرپا هر بار با اضافه نمودن دو عضو به شکل سازه، یک گره (محل تقاطع دو یا چند عضو را گره می گویند) صورت می گیرد. درواقع می توان مطرح کرد که اعضای جدید در گره جدید به یکدیگر مفصل شده و انتهای دیگر آن ها به گره های موجود مفصل می گردند. خرپاهایی که بدین نحو ایجاد می گردند به خرپاهای ساده موسوم می باشند و ازجمله پرکاربردترین انواع خرپاهای موجود در عملیات های ساخت وساز می باشند.
آشنایی با خرپای سه گانه
خرپای سه گانه ازجمله سازه هایی می باشد که مجموعه ای از اجزا و اتصالات هستند و طبیعتاً با توجه به صورت بندی که دارند تحمل بار فشاری بیشتری را نیز دارند. درواقع این مسئله از مزایای استفاده از خرپاهای سه بعدی به حساب می آید و از طرفی همین ویژگی عاملی برای حجیم شدن سازه ها می باشد.
آشنایی با خرپای چندگانه
جالب است بدانید که از این نوع از خرپاها در جهت برطرف نمودن نقاط ضعف و تقویت نقاط قوت سازه استفاده می شود. به طورکلی طراحی خرپای چندگانه به گونه ای است که لینک ها یا اتصالات میانی به صورت تکی و لینک ها و یا اتصالات بالا و پایین به شکل دوگانه و چندگانه در سازه قرار می گیرند. در همین راستا در باب مزایا و ویژگی های خرپاهای چندگانه می توان به توان ظرفیتی بالای آن ها در تحمل بارهای صفحه ای و همچنین مقاومت خمشی و کمانشی مناسب در جهت های مختلف، اشاره کرد. البته لازم به ذکر است که این ویژگی با حفظ ابعاد متناسب در خرپا صورت می گیرد.
آشنایی با خرپای k شکل
خرپای کی که به شکل حرف انگلیسی کی می باشد نسبت به خرپای پرات که در بخش آخر به آن اشاره می کنیم از پیچیدگی بیش تری در ساخت برخوردار می باشد. درواقع در یک نگاه کلی می توان اذعان نمود که تفاوت این دو خرپا در اجزای عمودی آن ها می باشد. این تفاوت به گونه ای است که اجزای عمودی خرپای کی کوتاه تر از اجزای عمودی خرپای پرات می باشد. این ویژگی سبب می شود سازه در برابر تنش های خمشی مقاومت بیش تری داشته باشند.
همچنین لازم به ذکر است که از عمده ترین نقاط ضعف این خرپای کی شکل می توان به غیرقابل پیش بینی بودن رفتار اجزای خرپا اشاره کرد. از مزایای خرپای کی می توان به کاهش تنش کششی در اجزای عمودی و کاهش هزینه های بنا و در کنار آن افزایش راندمان آن اشاره کرد. در حالت کلی می توان گفت که بسیاری از افراد حرفه ای در صنعت درزمینهٔ پیچیدگی ساختاری این خرپا و استفاده از مصالح و متریال زیاد در ساخت و طبیعتاً هزینه های ساختاری بیشتر را از نقاط ضعف این نوع از خرپاها می دانند.
آشنایی با خرپای وارن
به طورکلی می توان مطرح کرد که خرپا وارن طراحی بسیار متداول به منظور ساخت پل های واقعی و همچنین مدل پل ها 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 آن ها اسم خرپا وارن» را به آن نسبت می دهند. 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 نمونه هایی از آن را می توان در همه جای دنیا یافت. چرا که این خرپا از مثلث های دوطرفه برای پخش بارهای روی این پل استفاده می کند و همان طور که میدانید این مخالف با خرپای نویل است که از مثلث های ایزوکلس استفاده می کند. از نقاط ضعف خرپای وارن نیز می توان به عدم امکان پذیری استفاده از آن ها در سازه هایی که بارهای متمرکز تنها بر یک نقطه وارد می شوند، اشاره کرد. از دیگر نقاط ضعف این گونه خرپاها می توان به پیچیدگی ساخت و استفاده از مواد و مصالح بیش تر در ساخت آن ها اشاره کرد.
خرپای شیروانی
خرپای شیروانی یکی از اشکال مختلف خرپا بوده که معمولاً برای سقف استفاده می شود. همچنین لازم است بدانید که ارتفاع خرپای شیروانی در وسط دهانه بیشتر است.
خرپا وتر موازی
خرپاهای وتر موازی نیز یکی دیگر از شکل های مختلف خرپا هستند که برای پشتیبانی از خرپای سقف در ساختمان های صنعتی و در پل های دهانه متوسط به کار می روند. از این نوع خرپا در شبکه های با طول یکسان استفاده می شود که از این طریق می توان هزینه های ساخت را برای دهانه های بسیار طولانی کاهش داد.
آشنایی با خرپای پرات
خرپای پرات ازجمله نمونه هایی از این نوع سازه می باشد که با توجه به شکل خاصی که دارد در ساخت پل و سازه های طاق مانند استفاده می شود. به طورکلی در این نوع از سازه ها بیشترین فشار اعمالی در راستای عمودی صورت می گیرد و بنابراین ایجاد گره های بیشتر در راستای عمود از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. ازجمله مزایا و ویژگی های این گونه خرپاها می توان به طراحی ساده، وزن کم خرپا، تسهیل در ساخت سازه، کاهش هزینه های ساخت و ساخت در کنار عملیاتی سازی آن به صورت مقرون به صرفه اشاره کرد.
خرپای هاو
به طورکلی می توان اذعان نمود که خرپای هاو یکی دیگر از شکل های مختلف خرپاها بوده که معمولاً برای سقف استفاده می شود و برای دهانه ای حداکثر تا ۳۰ متر مناسب است.
خرپای فینک
این نوع خرپا نیز بیشتر در سقف به کاررفته و برای دهانه های ۲۰ متری مناسب است. خرپای فینک اغلب به صورت فولادی ساخته می شود.
خرپای قوسی
از این خرپا معمولاً برای سقف انبارها و گاراژها استفاده می شود که قطر دهانه آن ها می تواند به ۳۰ متر نیز برسد.
خرپای پارکر
جالب است بدانید که از شکل های دیگر خرپا، نوع پارکر بوده که معمولاً برای ساخت پل از آن استفاده شده و می توان آن را برای دهانه های 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 می شود و داخل آن را بااتصالت محکم می کنند و از آن معمولاً برای استفاده بهینه از زیر سقف خرپا استفاده می شود؛ یعنی خرپای نردبانی را به صورت شیب دار روی ستون ها نصب می کنند تا از سقف محافظت نماید.
خرپای بالتیمور
خرپای بالتیمور نیز یکی دیگر از اشکال خرپا است که برای ساخت پل هایی با دهانه های بیش از ۱۰۰ متر مناسب خواهد بود.
برای مشاوره ی رایگان می توانید با شماره های ۰۹۱۲۲۴۶۰۰۸۹ | ۰۹۱۲۱۴۷۱۸۴۷ به طور مستقیم تماس بگیرید.
نظرات خود را در ارتباط با این مقاله ما بنویسید.
موفق باشید.
۰ دیدگاه