خرپا چیست و چرا استفاده از آن در سازه اهمیت زیادی دارد؟

خرپاها سازه های فلزی مثلثی شکلی هستند که در ساخت سازه های مختلف کاربرد فراوانی دارند. اعضای قاب سازه وزن بارهای خارجی را تحمل می کنند و در معرض نیروهای محوری اصلی قرار دارند. خرپاها انواع مختلفی دارند از جمله خرپاهای صاف و ساده و خرپاهای دهانه دار. در خرپاهای مسطح و ساده، بارهای خارجی به اعضا در یک سطح اعمال می شود، اما در خرپاهای فضایی، اعضا در سه بعد فضایی جهت گیری می شوند.

کامیون چیست؟

اعضای فولادی سازه در معرض نیروهای محوری هستند و تمایل به بازدهی بالاتری نسبت به اعضای انعطاف پذیر دارند. زیرا سطح مقطع آنها تقریباً یکنواخت است. خرپاها از عناصر متعددی تشکیل شده اند که دارای یک محور اصلی هستند و معمولاً برای تحمل بارهای خارجی استفاده می شوند. همچنین معمولاً برای پوشش دهانه های بزرگ استفاده می شود. همانطور که مشخص است، سیستم های خرپایی نسبت به سایر سیستم ها مصالح نسبتا کمتری مصرف می کنند و برای ساخت خود به نیروی کار کمتری نیاز دارند، بنابراین خرپاها برای ساخت سازه های فضایی کاملا مناسب و کارآمد هستند.

خرپاها در زمینه های مختلفی از جمله سقف ساختمان های صنعتی یک طبقه، سقف های بلند و سقف ساختمان های چند طبقه کاربرد دارند. این مهاربند برای ایجاد نیرویی در برابر نیروی جاذبه در مقاطع فوق الذکر در نظر گرفته شده است. ناگفته نماند که بریس ها برای مقاومت در برابر بارهای جانبی و ایجاد ثبات جانبی برای سایر قسمت ها ساخته شده اند. این ساختمان های جزء شامل تیرهای بلند افقی، دیوارهای چند طبقه و ساختمان های صنعتی است.

عموماً خرپاها کار پادشاه را در حمل بارهای سنگین از دهانه های بزرگ انجام می دهند که به آن توری نیز می گویند. همچنین تسمه های توری طبیعی و سبکتر از تسمه های معمولی هستند و به همین دلیل مقرون به صرفه و مقرون به صرفه هستند. این شبکه ها به عنوان سیستم پشتیبانی زمینی در ساختمان های مرتفع استفاده می شوند. با این کار می توان به راحتی و بدون افزایش عمق سقف، عمق تمامی دهانه های مشبک را در خرپاها تنظیم کرد.

فولاد اغلب در ساختمان ها و پل ها استفاده می شود. همانطور که می دانید در قسمت بالای این مطلب جزئیات سر فلزی نشان داده شده است. سپس رفتار و طراحی خرپاهای فولادی و بتنی مورد بررسی قرار می گیرد.

2-نوع نیروی وارده به خرپا

نیروهای وارد شده به قیچی یکنواخت نیست و از ابزاری به ابزار دیگر متفاوت است. بار روی یک تیر بستگی به نحوه استفاده از تیر دارد. بار وارد شده به سازه گاهی می تواند ثابت و گاهی متغیر باشد. در این قسمت از مقاله به بررسی نیروهای مختلف وارد بر سازه می پردازیم.

شرکت های صنعتی

بارهای وارد شده به خرپاها در ساختمان های صنعتی به دو صورت است:

بار مرده

خود نگهدارنده ساختمان های صنعتی شامل پوشش های خود نگهدارنده، ستون های خود نگهدارنده، وزن خود خرپا و وزن بست ها می باشد. کانال های هوا و وزن فن را می توان به بار سقف اضافه کرد. با افزایش طول زمان واقعی، گشتاور در قاب تعلیق نیز به طور قابل توجهی افزایش می یابد. در چنین مواردی استفاده از خرپا آسان است.

بار پر جنب و جوش

خرپاهای سقف برای تعمیر و نگهداری سنگین، انتقال مشتری، جابجایی مبلمان و غیره طراحی شده اند. شدت بار زنده طبق IS: 875-1987. همچنین باید شامل بارهای ویژه اضافی در هوای سرد شدید باشد، مانند بارهای برف و بارهای جرثقیل مزرعه.

انرژی باد

نیروهای باد در خرپاها به دلیل اثرات باد باعث ایجاد نیروهای بالابرنده در سقف می شوند مگر اینکه سقف فرو رفته باشد. به همین دلیل، نیروی باد در بمب سگ مخالف جاذبه است و گاهی اوقات می تواند بیشتر از جاذبه باشد و باعث شود نیرو و اعضای پرتو به عقب برگردند.

تیرهای افقی و عمودی در ساختمان یک یا چند طبقه نیز خرپا محسوب می شوند. از این تسمه ها برای ایجاد مقاومت در برابر باد و سایر بارهای جانبی استفاده می شود. همچنین به دلیل افزایش گرانش در ساختمان های صنعتی، این براکت ها باعث کاهش خمش بین قاب های مختلف چوبی می شود. علاوه بر این، ستون ها را در ساختمان های مختلف نگه می دارند و در نتیجه مقاومت خمشی را افزایش می دهند.

بار خط

طبیعتاً بار زلزله روی یک ساختمان مستقیماً به وزن ساختمان بستگی دارد. بارهای زلزله معمولاً در طراحی ساختمان های فولادی سبک صنعتی در نظر گرفته نمی شود و بیشتر نیروهای ناشی از باد غالب است. با این حال، بارهای زلزله دیکته طراحی ساختمان های صنعتی است که وزن زیادی را بر روی سقف حمل می کنند. این مالیات بر اساس استاندارد IS محاسبه می شود.

ساختمان های چند طبقه

بارهای جانبی ناشی از باد و زلزله را می توان با استفاده از بادبندهای عمودی که به عنوان خرپا عمل می کنند، مقاومت کرد. این طراحی ایده آل به ساختمان ها مقاومت بسیار بالایی در برابر بارهای جانبی می دهد. بنابراین ساختمان های متوسط ​​نسبت به سایر ساختمان ها ارزان تر هستند. یک ساختمان قوی می تواند نیروهای اینرسی بیشتری را در هنگام بارگذاری زلزله جذب کند. این باعث می شود استفاده از بند ناخوشایند باشد.

پل خرپایی

از خرپاها در پل ها برای انتقال تنش گروهی وسایل نقلیه در حال حرکت استفاده می شود. زره مورد استفاده بسته به شرایط محیطی و طول دهانه پل می تواند از نوع متوسط ​​یا پوشش دار باشد. در پل‌های نوع میانی، پل عابر پیاده به زیر خرپاها و در پل‌های عرشه‌ای راه راه به بالای خرپا اضافه می‌شود. در اغلب موارد، چارچوب ساختاری نگهدارنده روگذر به گونه ای طراحی می شود که بار وارد شده توسط وسیله نقلیه به نقاط لنگر خرپا عمودی پل منتقل شود.

گاهی اوقات می توان خرپاها را برای یک دهانه در دو نقطه بار شدید تهیه کرد. در این حالت خرپاها را می توان به دو صورت دستی یا با قطعات بررسی کرد. همچنین برنامه های کامپیوتری دیگری نیز وجود دارد که می توان از آنها برای تجزیه و تحلیل پرده ها استفاده کرد. این نوع سیستم ها به ویژه برای خرپاهایی با دهانه های نامشخص زیاد و همچنین برای خرپاهایی با نیروی مشترک مناسب هستند.

این خصوصیات خرپایی با تجزیه و تحلیل مبتنی بر این فرض که اتصالات پرچ شده هستند و فقط نیروهای محوری را در اعضای مختلف خود تحمل می کنند، اثبات می شوند. با این حال، عناصر رافتر مستقیماً با جوش یا با استفاده از چندین پیچ به یکدیگر متصل می شوند. برخی از عناصر خرپا، به ویژه دور آن، ممکن است به طور یکپارچه در گره ها قرار گیرند.

از آنجایی که این اتصالات با انتقال الکتریکی سازگار هستند، با چرخش اعضای متصل نیز مطابقت دارند. این انطباق باعث می شود که خرپا علاوه بر نیروی محوری، یک لحظه خمشی را نیز تجربه کند. این حالت می تواند در نقاط استوانه ای این خرپاها بسیار کوچک باشد. در این مکان ها عرض بسیار کم است. همچنین همین مشکل در خرپاهایی با ضخامت عضو کم وجود دارد.

گاهی اوقات به دلیل وجود ترک بین گره های خرپا، اعضای خرپا می توانند خم شوند. به چنین فشارهایی تنش های ثانویه می گویند. تنش های خمشی ثانویه نیز می تواند ناشی از اتصال غیرعادی عناصر تیرهای مشبک در محل اتصال آنها باشد. تجزیه و تحلیل خرپاها برای ممان های ثانویه و همچنین کشش ثانویه از طریق تحلیل ساختاری نامشخص انجام می شود. این فرآیند معمولا با استفاده از نرم افزارهای کامپیوتری انجام می شود.

بزرگی تنش ثانویه به سختی اتصال و سختی عناصر خرپایی در نقطه اتصال بستگی دارد. اغلب، مشکلات ثانویه در کاشی های سقف نادیده گرفته می شود. این زمانی اتفاق می افتد که نسبت لاغری اعضای پشتیبان بیشتر از 50 و نسبت باریکی اعضای پشتیبان بیشتر از 100 باشد.

استرس ثانویه را نباید دست کم گرفت و باید در نظر گرفت. تنش‌های ثانویه زمانی که نیروهای زیادی به اعضای بین گره‌ها و اتصالات نامنظم وارد می‌شوند، اهمیت ویژه‌ای دارند.

3.1 بسته نرم افزاری شیروانی

رایج ترین نوع خرپا خرپای شیروانی می باشد که دارای ویژگی های متنوعی می باشد. یکی از ویژگی های منحصر به فرد این خرپاها آکوردهای بزرگی است که در نظر گرفته اند. این کار برای تخلیه طبیعی آب باران انجام می شود. گرد و غبار را تمیز کنید و از تجمع برف جلوگیری کنید. این خرپاها دارای ارتفاع دهانه وسط هستند.

با این حال، حتی اگر نیروی خمشی زیادی در وسط دهانه اعمال شود، خرپا می تواند این نیرو را در شیروانی تحمل کند. این به این دلیل است که فشار روی گروه کر و اعضای میانی کمتر از وسط جلسه است. حداکثر عمق در نظر گرفته شده برای خرپاهای سقف 4 تا 8 است. به یاد داشته باشید که نسبت بزرگتر در یک دوره زمانی طولانی تر سودآورتر است. خرپاهای سقف بسته به نوع چیدمان متفاوتی دارند.

انواع نرده شامل خرپاهای پرات، خرپای هاو، خرپاهای FINK، خرپاهای فن، خرپاهای FINK FAN و خرپاهای MANSARD می باشد.

خرپاهای پرات به گونه ای طراحی شده اند که میله های مورب بلند تخلیه می شوند و در عوض میله های عمودی کوتاه کشش دارند. با داشتن فشار توسط اعضای کوتاه، می توان یک طراحی کارآمد در نظر گرفت. افزایش قدرت باد می تواند کشش این عناصر را معکوس کند و مزایای خرپا را خنثی کند. خرپای هاو برعکس خرپا پرات است. همانطور که می بینید، با این خرپاها، میله های بلندتر فشار ناشی از نیرو را تحمل می کنند.

خرپا FINK در دهانه های بلند و همچنین سقف های شیب دار استفاده می شود. نیرو در این خرپاها بین اعضای کوتاهتر توزیع می شود.

در پروژه هایی که لازم است اعضای سقف را به پانل های جداگانه تقسیم کنیم، از خرپاهای فن استفاده می شود. در پروژه های دیگر می توان این خرپاها را به یکدیگر متصل کرد که مزایای زیادی دارد. لازم به ذکر است که ترکیب خرپاهای FAN و FINK همیشه ضروری نیست و در برخی پروژه ها تاثیر مثبتی دارد.

تیوب منصارد – تیوب فینک. در چنین لوله هایی برخلاف FINK-FAN زوایای شروع کوتاه تری در نظر گرفته می شود.

به غیر از خرپا MANSARD، سایر خرپاهای شیروانی بین 6 تا 12 متر طول دارند. در خرپاهای MANSARD این طول در محدوده 12 تا 30 متر است و به همین دلیل از این خرپاها در کاربردهای مختلفی استفاده می شود.

شکل 2- انواع خرپا شیروانی

مزرعه کابل

شبکه اصلی

خرپا چیست و چرا استفاده از آن در سازه اهمیت زیادی دارد؟

شلوار تهویه دار [شکل. 2 D]- در مواقعی استفاده می شود که لازم باشد المان خرپا سقف را به تعداد فرد پانل تقسیم کنیم. ترکیب پنکه و صورتی [شکل. 2-E] ممکن است در برخی موارد خاص که به دلیل چندین مزیت نیاز به تعداد ثابت پانل است استفاده شود.

ساخت و ساز – مانسرد – اتاق زیر شیروانی [شکل. 2-f] نوعی توری فینک است که برخلاف گریتینگ فنک فنک دارای زوایای باز شدن کمتری در نوع گریتینگ های طولی است.

به غیر از خرپا مانسارد، طول دهانه خرپاهای سقف از 6 متر تا 12 متر متغیر است. خرپاهای مانسارد در طول های 12 تا 30 متر قابل استفاده می باشد.

3.2 خرپا وتر موازی

از خرپاهای وتر موازی برای پشتیبانی از خرپاهای سقف نور شمال در ساختمان های صنعتی استفاده می شود. از این خرپاها در پل های دهانه متوسط ​​نیز استفاده می شود. از خرپاهای وتر موازی می توان به عنوان تیرهای پیش ساخته، تیرها و تیرهای اصلی در ساختمان های چند طبقه استفاده کرد. پیکربندی وارن اغلب در خرپاهای وتر موازی استفاده می شود. مزیت خرپاهای آکورد موازی این است که می توان از آنها در شبکه هایی با طول یکسان استفاده کرد. این می تواند هزینه های ساخت و ساز را در دراز مدت کاهش دهد.

در نوع لابیرنت اصلاح شده، از تکیه گاه های عمودی اضافی پشتی استفاده می شود. این کار برای کاهش طول بدون پشتیبانی عناصر وتر انجام می شود. در سقف شیروانی شمالی از ستون های موازی با زوایای قائم با یکدیگر استفاده می شود. همچنین این کار برای حمایت از خرپاهای شمالی و انتقال بار به ستون های انتهایی انجام می شود.

فاصله مناسب برای نسبت ارتفاع خرپای وتر موازی بین 12 تا 24 است. در این خرپا طول کل بر تعداد پانل ها تقسیم می شود مناسب ترین طول برای پانل های جداگانه روی تیرهای جانبی 6 تا 9 متر است انتقال بار به گره های خرپایی و شیب عناصر خرپایی حدود 45 درجه است خرپاهای خیلی بلند یا کم نیاز به الگوهای k و طرح های الماس دارند

3.3 آنگا ذوزنقه ای

به طور کلی، خرپاهای پیکربندی ذوزنقه ای برای سقف های بسیار طولانی استفاده می شود. این نوع پیکربندی نیروهای محوری در اعضای وتر و اثرات ثانویه خمش در این اعضا را به حداقل می رساند. استفاده از اشکال ذوزنقه ای و داشتن یک وتر پایین شیبدار می تواند برای خرپاهای بسیار بلند مقرون به صرفه باشد، زیرا تمایل دارند طول عضو خرپا را کاهش دهند.

خرپا ذوزنقه ای شکل

تیر ذوزنقه ای

4.0 – اعضای خرپا

اعضای خرپا از مقاطع فولادی نورد ساخته شده اند و برای حمل بار و غیره طراحی شده اند. دسترسی به سطح برای بازرسی، تمیز کردن و تعمیر در حین سرویس یکی از مهم ترین ملاحظات است. سیستم های مختلفی که دسترسی به آنها امکان پذیر نیست در اثر خوردگی بد آسیب جدی می بینند و در نتیجه استحکام سیستم کاهش می یابد. در چنین مناطقی از قطعات جوشی و قطعات بدون درز برای کاهش هزینه های نگهداری و افزایش دوام سیستم استفاده می شود.

شکل 5- انواع پروفیل مورد استفاده برای ساخت خروار

انواع قطعات مورد استفاده در تولید خرپا

انواع مقاطع مورد استفاده در تولیدات مزرعه

اتصال 5.0

اعضای مختلف خرپا را می توان با استفاده از روش های جوش، پیچ و مهره یا جوش به یکدیگر متصل کرد. همانطور که می دانید انجام رسانه برای خبرنگاران ضروری است به همین دلیل اغلب از این روش استفاده می شود. در رایج ترین قسمت هایی که از سیستم پرچ استفاده می شود، می توان در هند راه آهن ساخت. در واقع، امروزه پیچ و مهره های مقاومتی و جوش ها اغلب در پل های راه آهن هند استفاده می شود.

بدیهی است که خرپاهای کوتاه باید در محل ساخته شوند. این پایه ها را می توان به طور کامل جوش داد و سپس به محل انتقال داد. از طرفی خرپاهای بلند معمولاً به صورت مقطعی با جوشکاری در کارگاه ساخته می شوند. این قطعات به راحتی در محل با پیچ یا جوش مونتاژ می شوند. با این کار می توان کیفیت سازه را به میزان قابل توجهی افزایش داد.

اتصالات شبکه مشترک

اتصال خرپایی عمومی

شکل 6 – اتصالات خرپا

6.0 شلوار کامپوزیت

خرپاها سیستم های سازه ای کارآمدی هستند که معمولاً نیروهای محوری را حمل می کنند. و بنابراین در چنین سازه هایی از مواد فولادی استفاده می شود. همانطور که می دانید فولاد ماده ای است که در سازه ها برای ایجاد کشش و فشار استفاده می شود. چنین سازه هایی می توانند بارهای سنگین را برای مدت طولانی تحمل کنند.

در ساختمان های چند طبقه که از خرپاهای کامپوزیت استفاده می شود، گرمایش، تهویه، روشنایی و … روی آنها قرار می گیرد. این ممکن است ارتفاع کلی ساختمان را کاهش دهد. به همین دلیل اجرای سیستم های سازه ای، مکانیکی و الکتریکی در این قسمت باعث کاهش فاصله طبقات می شود. طبیعتا خرپاهای بتنی، فولادی و کامپوزیت به دلیل کارایی و ساختار مناسب بهترین انتخاب برای سازه های مرتفع هستند.

مهمترین کاربرد خرپا چیست؟

همانطور که می دانید خرپاها از جمله سازه های پرکاربرد و مستحکم هستند که عموماً برای طول دهانه یکسان با تیر فولادی مورد استفاده قرار می گیرند. از این رو به تیرها تیرهای خرپایی توخالی نیز می گویند.

چند نوع مزرعه وجود دارد؟

خرپاها به طور کلی به سه دسته خرپا ساده، خرپا مرکب و خرپا پیچیده تقسیم می شوند.

مهمترین مضرات گل چیست؟

طراحی خرپا بزرگ است و فضای زیادی را اشغال می کند. از طرفی هزینه های نگهداری آن بالاست. همچنین خرپا وزن زیادی به ساختمان اضافه می کند.

انواع مزرعه

آینا برای خرپاها

مهمترین کاربرد خرپا چیست؟

معمولاً از تیرها با طول شبکه استفاده می شود و از چنین شبکه هایی به عنوان تیرچه استفاده می شود.