خرپا در ساختمان سازی
فهرست مطالب
آشنایی با کاربرد خرپا در ساختمان سازی
خرپا چیست و چه مفهومی دارد؟
انواع نیروهای های وارد شده به خرپا
کلام پایانی
آشنایی با کاربرد خرپا در ساختمان سازی
در ابتدا لازم است که در مورد مفهوم خرپا بیشتر بدانید. خرپا در ساختمان سازی اهمیت زیادی دارد. این سازه‌های فلزی مثلثی شکل هستند. اعضای چهارچوب هر سازه وزن خارجی که بر آن وارد می‌شود را تحمل می‌کنند؛ همچنین در معرض نیروهای اصلی و محوری وارد بر ساختمان قرار می‌گیرند. خرپاها انواع و اقسام متفاوتی دارند که از جمله این‌ها می‌توان به خرپای مسطح و سا ده اشاره نمود. در ادامه‌ی این مقاله انواع خرپا را ذکر می‌کینم.
خرپا چیست و چه مفهومی دارد؟
اعضای سازه‌های فولادی در معرض انواع نیروهای محوری که بر ساختمان وارد می‌شود قرار دارند. این امر باعث افزایش کارایی آنها نسبت به سازه‌های انعطاف پذیر می‌شود. این موضوع به علت یکنواخت بودن سطح مقطع این سازهها است. خرپا در ساختمان سازی از اعضای مختلفی که دارای یک محور اصلی هستند تشکیل می‌شود. این سازه برای مقاوم سازی ساختمان در برابر نیروهای خارجی وارد بر ساختمان ایجاد می‌شود. در ساختمان‌ها بعضی قسمت‌ها دارای دهانه‌ی بزرگی هستند که خرپا برای پوشاندن این دهانه‌ها به کار می‌رود. باید این نکته را خاطر نشان کرد که بهره گیری از سیستم خرپایی باعث می‌شود که مواد و مصالح به کار رفته در ساخت سازه کمتر باشد. از طرفی استفاده از خرپا، نیاز به نیروی انسانی را بسیار کاهش می‌دهد. همین امر باعث شده که از خرپا در ساختمان سازی برای ساخت سازه‌های فضایی استفاده شود.
خرپا در بخش‌های مختلف سازه کاربرد دارد؛ از جمله آنها می‌توان به سقف‌های صنعتی و سقف‌های بلند در ساختمانهای چند طبقه اشاره کرد. وظیفه کلی خرپاها مقابله با نیروی گرانش زمین است که این امر در ساخت سقف‌های ساختمان بیشتر مشهود خواهد بود. خرپاها در بخش‌های دیگر سازه به هدف ایجاد مقاومت در برابر بارها نیروهای جانبی که از سازه و یا محیط اطراف وارد می‌شود، به کار می‌رود. معمولا خرپاها در انتقال بارهای سنگین از دهانه‌ی بزرگتر به کار می‌روند که به آنها خرپای مشبک می‌گویند. همچنین خرپا در ساخت و ساز دارای کمربندهای مشبک است که این کمربندها معمولا از کمربند های معمول در سازه سبک‌تر و طبیعی تر خواهند بود.
خرپا برای ساخت پل‌ها فولادی به علت نقش در استحکام سازه به کار می‌رود. و در صنایع گوناگون از خرپا برای این منظور استفاده می‌شود. در ادامه با انواع نیروهای وارده به خرپا آشنا می‌شوید.
انواع نیروهای های وارد شده به خرپا
نیروهایی که به خرپاها وارد می‌شود در نواحی مختلف متفاوت بوده و در هر سازه‌ای شکل خاصی خواهد داشت. باری که به این سازه‌های فلزی وارد می‌شود به نحوه‌ی استفاده از آن بستگی دارد. در برخی اوقات ممکن است باری که به این سازه فلزی وارد شده به به صورت ساکن و برخی اوقات ممکن است این نیرو متغیر باشد. ساکن یا متغیر بودن به نوع سازه بستگی دارد.
ساختمان‌هایی با کاربرد صنعتی
باری که به این سازهها اعمال شده به در ساختمان های صنعتی به دو شکل بارمرده و بارزنده می‌باشد. بار مرده و بار زنده دو مشخصه فیزیکی برای تعیین نوع بارها هستند. خرپا، تحت تاثیر این دو بار قرار می‌گیرد. بار زنده به مقدار مولفه‌ای گفته می‌شود که متغییر باشد و به یک سازه اعمال شود و در طول زمان دستخوش تغییرات شود؛ اما بار مرده میزان ثابتی دارد که تحت ثاتیر عوامل خاصی تغییر نمی‌کند و همواره در ساختمان ثابت است.
بار وارد شده به سازه با نام بار مرده
بار مرده بر روی خرپا های سقف ساختمان های صنعتی اعمال می‌شود. این نوع بار شامل بار روکش‌‌های بخش‌های مختلف سازه، بار مرده که به تیرک ها وارد می‌شود، وزن خود خرپا و وزن بست‌های سازه است. در این بین مجاری که برای تهویه هوا تعبیه می‌شوند نیز . ممکن است به این بارهای وارد شده به خرپا اضافه شوند. با افزایش طول دهانه‌ی ساختمان ، نیروی گشتاوری که در کل سازه به جهت مقاومت قاب معلق اعمال می‌شود هم در مجموع افزایش نسبی پیدا می‌کند
بار زنده وارد شده به خرپا
بار زنده که به خرپاهای سقف ساختمانهای صنعتی وارد می‌شود شامل وزن گرانشی به دلیل سرویس دهی، عبور و مرور کاربران، انتقال اسباب و اثاثیه و مورادی از این قبیل است. دانستن این نکته خالی از لطف نیست که بارهای ویژه اضافی مانند بار برف در آب و هوای بسیار سرد، بارهای زنده جرثقیل در خرپاها نیز در موارد خاص باید لحاظ شوند. همین امر اهمیت کاربرد خرپا در ساختمان سازی را مشخص می‌کند.
نیروی باد وارد شده به ساختمان
نیروی باد که به خرپا در سقف سازه وارد می‌شود به علت تاثیرات وزش باد که در منطقه رخ می‌دهد، معمولا نیرویی ایجاد خواهد شد که رو به بالا خواهد بود و بلند شدن سقف ساختمان می‌شود. در شرایطی که سقف دارای شیب زیادی باشد این نیرو تاثیری نخواهد داشت. به همین خاطر نیروی باد در خرپای سقف خلاف بار گرانشی عمل می‌کند و در برخی مواقع می‌تواند بزرگتر از بارهای جاذبه بوده و سبب بازگشت نیرو و اعضای خرپا شود. این امر اهمیت وجود خرپا در سازه را بیشتر مشخص می‌کند.
پشت بندهای افقی و عمودی موجود در ساختمان های یک یا چند طبقه نیز خرپا به حساب می‌آیند. این پشت بند‌ها برای ایجاد مقاومت در برابر باد و دیگر بار های جانبی مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین این پشت بند‌ها به علت افزایش نیروی ثقلی در ساختمانهای صنعتی، از خمش بین چهارچوب های مختلف می کاهد. علاوه بر آن از ستون‌های موجود در ساختمان های مختلف پشتیبانی کرده و به این شکل استحکام خمش را افزایش می‌دهند.
بار ناشی از زلزله در سازه
واضح است که بار زلزله در یک ساختمان به صورت مستقیم به سازه وارد می‌شود. این امر بستگی به وزن ساختمان دارد. هرچه وزن سازه بیشتر باشد، نیرویی که زلزله به آن وارد می‌کند بیشتر خواهد بود. معمولاً بارهای زلزله در طراحی ساختمانهای فولادی که حالت صنعتی داشته باشند؛ اعمال نمی‌شود. اکثرا نیروی ناشی از باد بر این مورد حاکم است؛ اما بار زلزله بر طراحی ساختمانهای صنعتی که در پشت بام وزن زیادی را تحمل می‌کنند حاکم خواهد شد.
ساختمان های بلند و چند طبقه
بارهای جانبی که در سازه به وجود می‌آید در اثر باد یا زلزله ممکن است در مقابل کمربندها یا مهار بندهایی که در سازه به صورت عمودی قرارد دارد و به عنوان خرپا عمل می‌نمایند، مقاومت داشته باشد. این نوع طراحی که مورد توجه بسیاری از طراحان قرار دارد، سبب می‌شود ساختمان ها در برابر بارهای جانبی وارد شده به سازه مقاومت بسیار بالایی از خود نشان دهند. از این رو ساختمان هایی که برای پروژه‌های آن نیاز به هزینه‌ی اضافی نیست مناسب این کار می‌باشد.
پل‌های خرپا در سازه
خرپا در ساختمان سازی و ساخت پل کارایی دارد. در شرایطی که خرپا برای ساخت پل به کار گرفته شود، به جهت منتقل کردن نیرو و فشار گرانشی وسایل نقلیه که در حال حرکت هستند و به عبارتی از روی پل عبور می‌کنند؛ مورد استفاده قرار می‌گیرند. ممکن است خرپای استفاده شده از نوع خرپای میانی یا از نوع عرشه باشد که این امر بستگی به شرایط محیط و طول دهانه‌ای که پل ساخته شده دارد. در پل‌‌هایی که از نوع میانی هستند؛ مسیر عبور در پایین خرپاها اعمال می‌شود و در پل های نوع عرشه‌ای، راه حمل در بالای خرپاها لحاظ می‌شوند. در اغلب مواقع مدل طراحی سازه‌ای که از مسیر عبور و حمل و نقل پشتیبانی می‌نماید، به نوعی طراحی که پیمان‌کار در نظر گرفته است بستگی دارد. بار اعمال شده از راه حمل به نقاط گره شده از خرپای پل عمودی منتقل شود.
برخی اوقات ممکن است خرپاها برای دهانه ای ارائه شوند که در آن دو نقطه اتکا پایانی وجود دارد. در این حالت خرپاها می‌توانند به دو روش دستی یا مقاطع، مورد قضیه و تحلیل قرار گیرند. برخی از برنامه های رایانه‌ای نیز وجود دارند که با استفاده از آنها می‌توان به تجزیه و تحلیل خرپا ها پرداخت. این نوع برنامه ها در مورد خرپاهای نامعین چند دهانه‌ای و علاوه بر آنها، در مورد خرپاهایی مقاومت مفصلی نیز لحاظ می‌شود، مناسب تر هستند.
این عملکرد خرپا از تجزیه و تحلیل مبتنی بر این فرض که اتصالات پرچ شده هستند و فقط نیروهای محوری را در اعضای مختلف خود تحمل می‌کنند، به اثبات رسیده است. با این حال، اعضای خرپا با جوش و یا با استفاده از چند پیچ، به صورت مستقیم به یکدیگر متصل می‌شوند. برخی از اعضای خرپا به ویژه وتر آن، ممکن است در گره‌ها به صورت یکپارچه قرار داده شوند.
این اتصالات که در سازه اعمال شده است، برای انتقال نیروها سازگار است. در کنار این نوع سازگاری و سازش، می‌تواند در برابر چرخش اعضا هم شازگاری داشته باشد. این سازگاری سبب می‌شود تا خرپا علاوه بر نیروی محوری، حالت خم شدگی را نیز تجربه کند که این امر از ویژگی‌های بارز خرپاها به شمار می‌آید.
کلام پایانی
در این مقاله سعی کردیم هر چه در مورد خرپا و کاربرد خرپا در ساختمان سازی است را بیان کردیم. همانطور که گفتیم این نوع از سازه‌های فلزی به جهت مقاوم سازی در ساختمان سازی و پروژه‌های عمرانی کارایی زیادی دارند. همین امر باعث می‌شود که از خرپاها در همه‌ی نقاط و در هر شرایطی استفاده شود. برای دانستن کاربرد خرپا و اطلاات بیشتر در مورد خرپاها محتواهای بعدی همکار آهن را مطالعه کنید تا در ساخت سازه دچار مشکل نشوید و کاربرد این سازه را هر چه بیشتر و بهتر درک کنید. با ما همراه باشید.