سلام، مهمان
سازه‌ای صلب از واحد‌های مثلثی شکل است که از اتصال اجزای باریک و بلند ساخته شده است. خرپاها توانایی تحمل نیروهای کششی و فشاری را دارند.
خرپاها از جملهٔ ساده‌ترین اعضاء باربر سازه‌ها هستند که در کل به عنوان اعضاء خمشی عمل نموده و در سقف‌ها، پل‌ها، و سازه‌های هوا و فضا مورد استفاده قرار می‌گیرند. دراین گونه سازه‌ها به علت عدم وجود نیروی برشی و لنگر خمشی در تک تک اعضاء متشکله مثلث‌ها اتصالات باید به صورت مفصلی مدل شود.
خرپا بر حسب تعریف از مجموعه‌ای از اعضا‌یی بوجود می‌آید که همگی در یک صفحه قرار داشته و ترکیب آنها یک شبکه مثلثی ایجاد نماید. چون در خرپاها فرض میشود که اعضا در انتهای خود به اعضای دیگر لولا شده‌اند بنابر این شکل مثلثی تنها شکل پایدار خواهد بود.
خرپاها به سه گروه زیر تقسیم می شوند:
۱) خرپاهای ساده یا Simple Trusses: که شبکه بندی مثلثی در آنها کاملا رعایت شده.
۲)خرپاهای مرکب یا Compounded Trusses : این نوع خرپاها از ترکیب مناسب در یا چند خرپای ساده ایجاد میشوند که این ترکیب میتونه بوسیله ی یک گره یا یک عصو ویا سه عضو موازی و غیر متقارب ایجاد شود.
هرگاه عضو یا اعضای جدیدی به خرپا اضافه شوند بدون اینکه گره جدیدی به آن اضافه شود،خرپا یک خرپای نامعین ایستایی میشود.
۳)خرپاهای پیچیده و مبهم
پایداری-ناپایداری-معینی-نامعینی خرپاها:
اگر تعداد گره های خرپا را با j و تعداد عضو های آن که همان میله ها هستند رو با m و تعداد عضوهای خرپا رو با R نشون بدیم داریم:
A) اگر m+R<2j باشد خرپا ناپایدار استاتیکیست. B) اگر m+R=2j خرپا معین است اما پایداری و ناپایداری هندسی آن باید بررسی شود C) اگر m+R>2j باشد خرپا نامعین استاتیکیست ولی پایداری و ناپایداری هندسی آن باید بررسی شود.
کاربرد خرپاها :
خرپاها از مفید ترین فرم ساختمانی هستند که در انواع ساختمانها وماشینها به کار می روند. ساختمانهای خرپایی،در مقابل نیروهای واردآمده مقاومت بسیاری دارند واز لحاظ اقتصادی نیز ساختن آنها مقرون به صرفه است .اتصال میله های خرپاها به یکدیگر چنانچه فلزی باشند ،به وسیله میخ وپیچ انجام می گیرد .وچنانچه خرپای چوبی باشد،اتصالات آنها به سقفهای با دهانه های زیاد ونیز پله ها به کار می برند. بعضی از ماشینهای سنگین ،مثل جرثقیلها،نیز از خرپا استفاده می شود.خرپاها ضمن داشتن مقاومت زیاد،از نظر وزن سبک هستند. استخوانبندی بال بعضی از پرندگان که برای پرواز باید سبک باشند،به صورت خرپا تکوین یافته است .اسکلت بندی هواپیماها را نیز به همین علت از نوع خرپایی انتخاب می کنند.
پروفیل های رایج در خرپا سازی :
در خرپاسازی میتوان بر حسب مورد از پروفیلهای فولادی مختلف استفاده کرد.۱-استفاده از پروفیلهای L و در خرپاهای سبک به نحوی که وترهای بالایی وپایینی از I وقطرهایL استفاده می شود .۲-استفاده از پروفیلهای IPE یا IPB و و L به طوری که وترهای بالایی وپایینی از I واعضای قائم از IPE یا IPB وقطریها از ۲L پشت به پشت .
۳-استفاده از پروفیلهای مثل IPEIو ۲ [ .۴-در طراحی خرپاهای بسیار سنگین از پروفیلهای IPB استفاده می‌کنند ولی وترهای بالایی و پایینی به صورت افقی است. ۵-امروزه به کمک تکنیک نورد کردن پروفیلهای قوطی مربع و مربع مستطیل بسیار ساده شده است و هیچ‌گونه اضافه قیمت ساخت برای این نوع پروفیلها در مقایسه با دیگر پروفیلها در خرپاسازی وجود ندارد. ۶- ازپرو فیل های لوله ای شکل در خرپا سازی استفاده می شود . تنها مشکل در استفاده از این نوع پروفیل ها بریدن وجفت و جور کردن قطعات به یکدیگر است . استفاده از این نوع پروفیل در صنایع جرثقیل سازی اهمیت بسیار دارد.
اجزای تشکیل دهنده خرپا عبا رتند از : نیروی وارد از لاپه- عضو قطری، عضو قا ئم ، وتر بالایی (کنش) وتر پایینی (عضو مورب زرین)وتر بالایی(عضو مورب بالایی)
اتصالات در خرپا ها :
اعضای خر پاها به وسیله جوش ، پیچ و مهره ویا پرچ به یکدیگر متصل می شوند اتصال اعضا گاهی به مستقیم وگاهی به مسیله ورقی موسوم به ورق اتصال صورت می گیرد :بنا براین در عمل نه تنها حالت اتصال مفصلی در انتهای اعضا وجود ندارد، بلکه پیوند آنها به یکدیگروبه ورق اتصال از گیرداری قابل ملا حظه ای نیز برخوردار است . توجه به نکاتی خاص موجب می شود که فرض اتصال مفصلی و نیرو ی محوری خالص در اعضای خرپا ها واقعیت بیشتری پیدا کند . از مهمترین ملا حظات در این مورد آن است که در طرح خرپا سعی شود تا امتداد محور میله ها از نقطه مشترکی بگذرد . همچنین اعمال نیرو های خا رجی به محل گروه ها از شرایط دیگر این فرض می باشد .
ورقه های اتصال در خرپا :
ورق اتصال در خرپا با توجه به فرم اعضای آن بدست می آید .یکی از مسائلی که گاهی در اتصالات خرپا ها پیش می آید خمش ورق اتصال است . خمش ورق اتصال در بعضی موارد موجب تغییر فرم و کج شدن خرپا واحتمالا خرابی آن می شود . بسیاری از خر ابیهای ساختمانهای خرپایی به علت اتصال ضعیف (جوش یا پرچ یا پیچ )و خمش ورق اتصال اتفاق افتاده است . گسیختگی جوش ، پارگی ورق و برش پیچ وپرچها را نیز باید از ضایعات اتصالات ضعیف خرپا ها به شمار آورد.
لاپه ریزی روی خرپاها و مهار کردن آنها :
خر پا ها یا قابهای خرپایی معمولا به فواصل ۳تا۶ متر از یکدیگر انتخاب می شوند وبر روی آنها تیر های (لاپه) در امتداد عمو د برصفحه خرپا ها ویا قابهای خر پایی قرار داده می شود . برای نمونه قاب ساختمانی از این نوع با تیر های طو لی و عرضی متکی بر آنها در شکل نشان داده شده است . بهتر است لاپه ها روی گره های خر پا قرار گیرند .
باد بند وانوع آن در ساختمانهای خر پایی :
تعریف : به طور کلی باد بند عبارتند از مجموعه میله ها ویا پرو فیل هایی ( کشها و مهار ها ) است که نو عا به صورت ضربدری قا بهای ساختمانی را بهم متصل می کند . چون مقاومت قابهای خر پایی در برابر نیروهای عمود بر صفحه قابهابسیار کم است ، لذا برای بالا بردن مقاومت ساختمان در امتدادعمود بر قابهای خرپایی، از عناصر ساختمانی دیگری به نام ( باد بند) یا ((مهارهای جانبی ))استفاده می کنند ، فلسفه وجودی باربند جانبی آن است که به نحوی مقاومت مقاومت سیستم قابها را در جهت عمود بر قابها افزایش دهد. سیستم باد بند عبارتند از مجموعه ای از کشها یا مهارهایی که به طور ضربدری قابها را به هم متصل می‌سازد . در این حالت قابهای انتهای ساختمان توسط باد بندها به اولین قاب درونی متصل شده‌اند . این ترتیب تقویت برای ایجاد استحکام جانبی مناسب است و عملکرد آن به این صورت است که سیستم قابهای خرپایی به این وسیله به هم متصل میشود و حالت قفسه‌ای را پیدا می‌کند . این قفسه در جهات مختلف تحت اثر نیروهای جانبی دارای صلبیت و پایداری است و واژگون نمی‌شود ، در مواردی نیز سیستم بادبند را هر چند دهنه قاب در میان ، بین دو قاب انجام می‌دهند.چپ و راستها را میتوان در سطح میله‌های بالایی خرپا یا در سطح میله‌های پایینی خرپا قرار داد.
خرپای فضایی:
یکی از مقاومترین و جالبترین سازه‌ها ی شبکه فضایی (( حقیقی )) یا خرپای فضایی است . از خرپاهای فضایی ، به علت سختی و استحکام زیادی که دارند ، برای پوشش فضاهای کارخانه‌ها ، نمایشگاها ،استخرها و … استفاده میشود . در عمل از این سیستم برای پوشاندن سقفهایی به مساحت ۹۰*۹۰ بدون بهره‌گیری از ستون استفاده می‌کنند . در طی سالهای اخیر از شبکه‌های دو لایه‌ای که یک یا هر دو لایه آنها از شش ضلعی‌هایی تشکیل میشود ، برای احداث بام استفاده شده است . جنس و نوع پروفیلهای به کار رفته در خرپاهای فضایی ممکن است لوله فلزی ، آلومینیومی ،نبشی و یا قوطی باشد که اتصالات به صورت مفصلی است .
استاندارد خرپا در ایران
در ایران سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور طی دو نشریه، استانداردهای مورد نیاز خرپاهای فولادی را تدوین نموده است:
· نشریه ۸۲ سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور، معاونت امور فنی، ویرایش سال ۱۳۸۵
· نشریه ۹۴ سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور، معاونت امور فنی، ویرایش سال ۱۳۸۵
همچنین موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران استاندارد شماره ۲۹۰۹ را در دو بخش برای خرپاها و بلوکهای سقفی مورد مصرف در صنعت ساختمان ارائه نموده است:
* تیرچه مورد مصرف در سقفهای تیرچه بلوک – ویژگی‌ها و روش‌های آزمون
* بلوکهای سقفی مورد مصرف در سقف های تیرچه بلوک- ویژگی‌ها و روش های آزمون
خرپاها از جملهٔ ساده‌ترین اعضاء باربر سازه‌ها هستند که در کل به عنوان اعضاء خمشی عمل نموده و در سقف‌ها، پل‌ها، و سازه‌های هوا و فضا مورد استفاده قرار می‌گیرند. دراین گونه سازه‌ها به علت عدم وجود نیروی برشی و لنگر خمشی در تک تک اعضاء متشکله مثلث‌ها اتصالات باید به صورت مفصلی مدل شود.
خرپا بر حسب تعریف از مجموعه‌ای از اعضا‌یی بوجود می‌آید که همگی در یک صفحه قرار داشته و ترکیب آنها یک شبکه مثلثی ایجاد نماید. چون در خرپاها فرض میشود که اعضا در انتهای خود به اعضای دیگر لولا شده‌اند بنابر این شکل مثلثی تنها شکل پایدار خواهد بود.
۱) خرپاهای ساده یا Simple Trusses: که شبکه بندی مثلثی در آنها کاملا رعایت شده.
۲)خرپاهای مرکب یا Compounded Trusses : این نوع خرپاها از ترکیب مناسب در یا چند خرپای ساده ایجاد میشوند که این ترکیب میتونه بوسیله ی یک گره یا یک عصو ویا سه عضو موازی و غیر متقارب ایجاد شود.
هرگاه عضو یا اعضای جدیدی به خرپا اضافه شوند بدون اینکه گره جدیدی به آن اضافه شود،خرپا یک خرپای نامعین ایستایی میشود.
۳)خرپاهای پیچیده و مبهم
پایداری-ناپایداری-معینی-نامعینی خرپاها:
اگر تعداد گره های خرپا را با j و تعداد عضو های آن که همان میله ها هستند رو با m و تعداد عضوهای خرپا رو با R نشون بدیم داریم:
A) اگر m+R<2j باشد خرپا ناپایدار استاتیکیست. B) اگر m+R=2j خرپا معین است اما پایداری و ناپایداری هندسی آن باید بررسی شود C) اگر m+R>2j باشد خرپا نامعین استاتیکیست ولی پایداری و ناپایداری هندسی آن باید بررسی شود.
کاربرد خرپاها :
خرپاها از مفید ترین فرم ساختمانی هستند که در انواع ساختمانها وماشینها به کار می روند. ساختمانهای خرپایی،در مقابل نیروهای واردآمده مقاومت بسیاری دارند واز لحاظ اقتصادی نیز ساختن آنها مقرون به صرفه است .اتصال میله های خرپاها به یکدیگر چنانچه فلزی باشند ،به وسیله میخ وپیچ انجام می گیرد .وچنانچه خرپای چوبی باشد،اتصالات آنها به سقفهای با دهانه های زیاد ونیز پله ها به کار می برند. بعضی از ماشینهای سنگین ،مثل جرثقیلها،نیز از خرپا استفاده می شود.خرپاها ضمن داشتن مقاومت زیاد،از نظر وزن سبک هستند. استخوانبندی بال بعضی از پرندگان که برای پرواز باید سبک باشند،به صورت خرپا تکوین یافته است .اسکلت بندی هواپیماها را نیز به همین علت از نوع خرپایی انتخاب می کنند.
پروفیل های رایج در خرپا سازی :
در خرپاسازی میتوان بر حسب مورد از پروفیلهای فولادی مختلف استفاده کرد.۱-استفاده از پروفیلهای L و در خرپاهای سبک به نحوی که وترهای بالایی وپایینی از I وقطرهایL استفاده می شود .۲-استفاده از پروفیلهای IPE یا IPB و و L به طوری که وترهای بالایی وپایینی از I واعضای قائم از IPE یا IPB وقطریها از ۲L پشت به پشت .
۳-استفاده از پروفیلهای مثل IPEIو ۲ [ .۴-در طراحی خرپاهای بسیار سنگین از پروفیلهای IPB استفاده می‌کنند ولی وترهای بالایی و پایینی به صورت افقی است. ۵-امروزه به کمک تکنیک نورد کردن پروفیلهای قوطی مربع و مربع مستطیل بسیار ساده شده است و هیچ‌گونه اضافه قیمت ساخت برای این نوع پروفیلها در مقایسه با دیگر پروفیلها در خرپاسازی وجود ندارد. ۶- ازپرو فیل های لوله ای شکل در خرپا سازی استفاده می شود . تنها مشکل در استفاده از این نوع پروفیل ها بریدن وجفت و جور کردن قطعات به یکدیگر است . استفاده از این نوع پروفیل در صنایع جرثقیل سازی اهمیت بسیار دارد.
اجزای تشکیل دهنده خرپا عبا رتند از : نیروی وارد از لاپه- عضو قطری، عضو قا ئم ، وتر بالایی (کنش) وتر پایینی (عضو مورب زرین)وتر بالایی(عضو مورب بالایی)
اتصالات در خرپا ها :
اعضای خر پاها به وسیله جوش ، پیچ و مهره ویا پرچ به یکدیگر متصل می شوند اتصال اعضا گاهی به مستقیم وگاهی به مسیله ورقی موسوم به ورق اتصال صورت می گیرد :بنا براین در عمل نه تنها حالت اتصال مفصلی در انتهای اعضا وجود ندارد، بلکه پیوند آنها به یکدیگروبه ورق اتصال از گیرداری قابل ملا حظه ای نیز برخوردار است . توجه به نکاتی خاص موجب می شود که فرض اتصال مفصلی و نیرو ی محوری خالص در اعضای خرپا ها واقعیت بیشتری پیدا کند . از مهمترین ملا حظات در این مورد آن است که در طرح خرپا سعی شود تا امتداد محور میله ها از نقطه مشترکی بگذرد . همچنین اعمال نیرو های خا رجی به محل گروه ها از شرایط دیگر این فرض می باشد .
ورقه های اتصال در خرپا :
ورق اتصال در خرپا با توجه به فرم اعضای آن بدست می آید .یکی از مسائلی که گاهی در اتصالات خرپا ها پیش می آید خمش ورق اتصال است . خمش ورق اتصال در بعضی موارد موجب تغییر فرم و کج شدن خرپا واحتمالا خرابی آن می شود . بسیاری از خر ابیهای ساختمانهای خرپایی به علت اتصال ضعیف (جوش یا پرچ یا پیچ )و خمش ورق اتصال اتفاق افتاده است . گسیختگی جوش ، پارگی ورق و برش پیچ وپرچها را نیز باید از ضایعات اتصالات ضعیف خرپا ها به شمار آورد.
لاپه ریزی روی خرپاها و مهار کردن آنها :
خر پا ها یا قابهای خرپایی معمولا به فواصل ۳تا۶ متر از یکدیگر انتخاب می شوند وبر روی آنها تیر های (لاپه) در امتداد عمو د برصفحه خرپا ها ویا قابهای خر پایی قرار داده می شود . برای نمونه قاب ساختمانی از این نوع با تیر های طو لی و عرضی متکی بر آنها در شکل نشان داده شده است . بهتر است لاپه ها روی گره های خر پا قرار گیرند .
باد بند وانوع آن در ساختمانهای خر پایی :
تعریف : به طور کلی باد بند عبارتند از مجموعه میله ها ویا پرو فیل هایی ( کشها و مهار ها ) است که نو عا به صورت ضربدری قا بهای ساختمانی را بهم متصل می کند . چون مقاومت قابهای خر پایی در برابر نیروهای عمود بر صفحه قابهابسیار کم است ، لذا برای بالا بردن مقاومت ساختمان در امتدادعمود بر قابهای خرپایی، از عناصر ساختمانی دیگری به نام ( باد بند) یا ((مهارهای جانبی ))استفاده می کنند ، فلسفه وجودی باربند جانبی آن است که به نحوی مقاومت مقاومت سیستم قابها را در جهت عمود بر قابها افزایش دهد. سیستم باد بند عبارتند از مجموعه ای از کشها یا مهارهایی که به طور ضربدری قابها را به هم متصل می‌سازد . در این حالت قابهای انتهای ساختمان توسط باد بندها به اولین قاب درونی متصل شده‌اند . این ترتیب تقویت برای ایجاد استحکام جانبی مناسب است و عملکرد آن به این صورت است که سیستم قابهای خرپایی به این وسیله به هم متصل میشود و حالت قفسه‌ای را پیدا می‌کند . این قفسه در جهات مختلف تحت اثر نیروهای جانبی دارای صلبیت و پایداری است و واژگون نمی‌شود ، در مواردی نیز سیستم بادبند را هر چند دهنه قاب در میان ، بین دو قاب انجام می‌دهند.چپ و راستها را میتوان در سطح میله‌های بالایی خرپا یا در سطح میله‌های پایینی خرپا قرار داد.
خرپای فضایی:
یکی از مقاومترین و جالبترین سازه‌ها ی شبکه فضایی (( حقیقی )) یا خرپای فضایی است . از خرپاهای فضایی ، به علت سختی و استحکام زیادی که دارند ، برای پوشش فضاهای کارخانه‌ها ، نمایشگاها ،استخرها و … استفاده میشود . در عمل از این سیستم برای پوشاندن سقفهایی به مساحت ۹۰*۹۰ بدون بهره‌گیری از ستون استفاده می‌کنند . در طی سالهای اخیر از شبکه‌های دو لایه‌ای که یک یا هر دو لایه آنها از شش ضلعی‌هایی تشکیل میشود ، برای احداث بام استفاده شده است . جنس و نوع پروفیلهای به کار رفته در خرپاهای فضایی ممکن است لوله فلزی ، آلومینیومی ،نبشی و یا قوطی باشد که اتصالات به صورت مفصلی است .
استاندارد خرپا در ایران
در ایران سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور طی دو نشریه، استانداردهای مورد نیاز خرپاهای فولادی را تدوین نموده است:
· نشریه ۸۲ سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور، معاونت امور فنی، ویرایش سال ۱۳۸۵
· نشریه ۹۴ سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور، معاونت امور فنی، ویرایش سال ۱۳۸۵
همچنین موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران استاندارد شماره ۲۹۰۹ را در دو بخش برای خرپاها و بلوکهای سقفی مورد مصرف در صنعت ساختمان ارائه نموده است:
* تیرچه مورد مصرف در سقفهای تیرچه بلوک – ویژگی‌ها و روش‌های آزمون
* بلوکهای سقفی مورد مصرف در سقف های تیرچه بلوک- ویژگی‌ها و روش های آزمون
حضرت علي (علیه السلام)
كَفى بِالمَرءِ غَفلَةً أن يَصرِفَ هِمَّتَهُ فيما لا يَعنيهِ
غفلت آدمى را همين بس كه همّتش را در آنچه به كارش نمیايد، صرف كند.
برای دانلود کتاب به ادرس www.hieng.org مراجعه کنید
كَفى بِالمَرءِ غَفلَةً أن يَصرِفَ هِمَّتَهُ فيما لا يَعنيهِ
غفلت آدمى را همين بس كه همّتش را در آنچه به كارش نمیايد، صرف كند.
برای دانلود کتاب به ادرس www.hieng.org مراجعه کنید
