کاربرد خرپا در ساختمان سازی

کاربرد خرپا | کاربرد خرپا در ساختمان سازی

خرپا مجموعه اي مثلثي شكل است كه بارها را به وسیله تیرکیبی مثلثی شكل از اعضا با اتصال مفصلی به تكيه گاه ها منتقل می كند.

کاربرد خرپا در ساختمان سازی زیاد است و در این مقاله به برخی سازه ها که با کمک خرپا، ساخته شده اند اشاره می کنیم.

در اعضاي خرپا فقط  تیرچه فشار و كشش (نه برش و خمش) ايجاد می شود و تمامی نيروهای رانشی به صورت داخلی در آن خنثی می گردد.

در عمل، ممكن است تنش خمشی در بين اتصالات به ميزان كمی در اثر اصطحکاک آن ها و بارهای وارده و پخش شده در اعضا بوجود آيد:

اين نيروها معمولاً با نيروي محوری يكجا در نظر گرفته شده و در عمل در تحليل ها ناديده گرفته می شوند.

کاربرد خرپا در ساختمان سازی

شكل محيطي اكثر خرپاهای فضايی مثلث و مستطيل قوسی شكل (انحنا رو به بالا يا پايين) يا كوژ (با انحنا به سمت بالا و پايين) می باشد.

که براساس مکان و کاربرد خرپا ، نوع آن انتخاب می شود اين اشكال محيطی به مثلث های كوچك تر نیز تقسيم می شوند.

تمامی اعضای كششی و فشاری به وسيله اتصالات مفصلی (مانند لولای اجرا شده با پيچ) به يكديگر متصل می باشند.

مطالعات موردي درباره کاربرد خرپا

مركز فرهنگی ژرژ پوميدو Centre George Pompidou

هدف ما قرار دادن سازه در بيرون ساختمان برای رسيدن به بيشترين انعطاف پذيری در فضاهای ساختمان می باشد.

اگر چه ظاهراً به نظر مي رسد در اين حالت سازه عمر كوتاه تری نسبت به ساختمان دارد.

«ريچارد راجرز- در مركز فرهنگی ژرژ پوميدو»

به دليل نقش اين ساختمان به عنوان يك مركز ملي هنری، مركز فرهنگی ژرژ پوميدو (1977: پاريس، مهندس معمار:

پيانو و راجرز، مهندس سازه: اوو آروپ و همكاران) حتي قبل از اتمام كار نيز به عنوان يك ماشين غير قابل انعطاف با اصول زيبايی شناسی مورد بحث قرار گرفت.

تضادی مابين ساختمانی جديد با منطقه ای تاریخی كه درون آن قرار گرفته است.

هدف طراحان اين ساختمان، ايجاد بنايی «بدون ساخت» بوده است.

كه برای رسيدن به آن پرده ای شفاف در پشت سازه قرار داده شد.

كه می توان فعاليت های مختلف و نمايشگاه ها را با حفظ خصوصيات هر يك در آن برگزار كرد.

اين ساختمان طرحی ابتكاری در سازه و جزئيات اجرايی دارد.

حجم مكعب مستطيل شكل آن طولی برابر 168 متر داشته و برای توسعه آينده و گسترش از بخش انتهايی آن نيز تدابيری صورت گرفته است.

داكت های عمودی و ساير خدمات مكانيكی در نمای خيابان شرقی قرار گرفته.

و با رنگ های روشن رنگ آميزی شده اند.

به علت اينكه پوشش فلزی ديوارها در پشت سازه نمايان آن قرار گرفته است.

سيركولاسيون داخلي و خدمات مكانيكی، نمود بسيار كمی در نمای نهايی ساختمان دارند.

(اورتون Orton، 1988، ساندكرواگن Sandker and Eggen، 1992).

آنچه كه به ساختار بصری ساختمان اهميت می بخشد و بافت نما، مقياس و جزئيات بصری را تعيين مي كند.

قاب کاربرد خرپا سازه اصلی آن است كه بر روی سه عضو ديگر اثر می گذارد.

اتصالات گير دار به طور گسترده ای جهت ايجاد تأثير بصری مطلوب و پاسخی به بارگذاری مناسب مقياس بزرگ و حركت در اثر دما مورد استفاده قرار می گيرند.

تالار گاند Gund Hall

تالار گاند (1972: كمبريج، ماساچوست، مهندس معمار: جان اندروز) فارغ التحصيلان مدرسه طراحی هاروارد را با برنامه هايی در معماري، طراحی فضاي سبز و طراحی شهری در خود جای می دهد.

مفهوم طراحی، فضايی وسيع در يك كارگاه كه ارتباطی بهتر بين دانشجويان رشته های مختلف را فراهم می سازد.

اندروز چنين توضيح مي دهد:

يك كارگاه بزرگ با فضاهايی كوچك تر كه براي فعاليتهای بخصوصی به هم پيوسته اند.

براي ايجاد فضای لازم مورد نياز، كارگاه ها شبيه سينی هايی روي هم رديف گشته و به وسيله يك سطح شيب دار پوشيده شده اند. (تيلور و اندروز Taylor and ANDREWS، 1982).

هدف طراح از سيستم های مكانيكی و سازه بام به عنوان ابزار آموزش بوده است.

کاربرد خرپا در مركز سنزبری Sainsbury Center

عملكرد اصلی اين ساختمان (1978 : نورويچ، انگلستان، معمار:

فوستر و همكاران، مهندس سازه: هانت و همكاران) به عنوان گالری هنری بوده است.

ولی یک سوم ساختمان براي یک مدرسه هنری، اتاق چند منظوره و يك رستوران استفاده می شود.

فرم ساختمان به صورت يك مكعب ساده با دو وجه كاملاً شفاف است.

اين بخش ها با جزئيات بسيار دقيق به منظور حفظ سادگی فرم و سطح در نظر گرفته شده اند.

نور روز تحت كنترل بوده و با پنجره های كركره ای پخش می شود.

به علت وسعت زياد ساختمان كه مربوط به كيفيت بالای آن به عنوان يك شی می گردد.

طراحی بسيار مهم است.

اجزای ساختمان به صورت پيش ساخته با دقت زياد برای ايجاد نمای مناسب، بخصوص خرپا های فضايی و تطبيق با ستون های خرپايی، طراحی شده اند (اورتون، 1988).

برای خواندن مقاله خرپا چیست کلیک نمایید.

استاديوم ورزشی كرازبی كمپر Crosby Kemper Arena

اين ساختمان چند منظوره (1974: كانزاس سیتی، ميسوری، مهندس معمار و مهندس سازه: سی- اف – مورفی و همكاران) با کاربرد خرپا عظيم فضايی كه در مقطع به شكل مستطيل می باشند.

اين حالت از کاربرد خرپا فضايی صلبيت و مقاومت بالايی در برابر نيروهای عمودی، افقی و پيچشی دارد.

سايبان استاديوم ورزشی

به علت نياز به چشم انداز و ديد مناسب، طره ها از شرايط مناسبی برای ايجاد سايه جهت محافظت از آفتاب و باران در استاديوم هاي بزرگ ورزشی برخوردار می باشند.

مداركي وجود دارد كه :

روميان قديم از تركيب Vela (سازه های سايبانی) در تعدادی از زمين های تاشو كه از تيرهای كوچك افقی كه به وسیله مهارهای طنابی از بالای ديرك های عمودی نگاه داشته می شدند.

آويزان  شده بودند و در پشت محل استقرار آنها از ديوار حائل سنگی استفاده شده بود، متداول بوده است.

استاديوم فوتبال سيدني Sydney Football Stadium

استاديوم فوتبال سیدنی (1988: سيدنی، استراليا، مهندس معمار:

فليپ كوكس، مهندس سازه: اوو آروپ و همكاران) به عنوان استاديومی براي بازی فوتبال و راگبی با گنجايش 38000 تماشاچی كه سايبان آن 65 درصد جايگاه را پوشش می داد، طراحی شد.

جايگاه منحنی شكل استاديوم بر اساس دال های بتنی پله اي در سطح پايين تر براي نشستن و در سطح بالاتر برای ايتسادن ساخته شده است.

در این ورزش کاربرد خرپا به وضوح قابل مشاهده است.

تمامي اعضاي خرپا صلب هستند و می توانند.

نيروهای كششی يا فشاری را كه به خرپا ها امكان مقاومت در برابر نيروهای رو به بالای باد و نيروهای ناشی از وزن را می دهد، ايجاد نمايند.

کاربرد خرپا ها این است که، بار را به يك حلقه از ستون ها و ديوارهاي بتنی كه تيرهای نوك تيز را در جايگاه به هم متصل مي كنند، انتقال مي دهند.

سيستم سازه ای به وسيله آزمايش بر روی يك مدل با مقياس 1:200 آناليز گرديد.

و سختی اعضا با استفاده از تجزيه و تحليل از مدل كامپيوتری تعيين گرديد.

گنبد ژئودزيك

گنبد ژئودزيك، سازه فضا كار كروی است كه بارهای وارده را از طريق اعضای خطی كه در يك گنبد كروی شكل قرار گرفته اند.

به تكيه گاه ها منتقل مي كند و تمامی اعضا در آن در تنش مستقيم (كشش يا فشار) هستند.

معمولاً از پوشش نازك (از جنس پلاستيك يا فلز) براي پوشش گنبد و تبديل آن به يك فضاي محدود استفاده می شود.

گنبدهای ژئودزيك بر اساس 5 حجم اصلی افلاطونی شكل می گيرند:

چهار ضلعی، مكعب، هشت ضلعی، دوازده ضلعی و بيست  ضلعی.

در اين پنج حجم(و فقط در اين پنج حجم)، چند ضلعی ها همگی منتظم بوده و تمامی اضلاع يكسان هستند.

و تعداد وجوه با تعداد رئوس برابر است.

چنين احجامی به هر شكلی كه قرار گيرند، تمام رئوس با محيط كره در تماس مي باشند.

هندسه

گنبدهای ژئودزيك از طريق تقسيمات فرعی به صورت يك يا چند حجم افلاطونی شكل می گيرند.

هشت ضلعی و بيست ضلعی به دليل آن كه از مثلث هایی تشكيل می گردند.

به طور ذاتی پايداری بيشتری دارند.

و يه عنوان عناصر اصلی در اكثر گنبدهای مشبك در ساختمان مورد استفاده قرار می گيرند.

با تعداد تقسيمات بيشتر گنبدهای نرم تر و انعطاف پذير تر به دست می آيد.

شناخته شده ترين شكل چنين گنبدهايی ، توپ فوتبال است.

كه از تقسيمات سه تايی تكرار شونده از يك حجم بيست ضلعی به وجود آمده است.

برای اطلاعات بيشتر در مورد گنبدهای ژئودزيك نگاه كنيد.

به پيرس ، 1978 (همچنين كاپ راف Kappraff 1991، ون لون Van Loon 1994).

هندسه گنبدهای ژئودزيك به ميزان زيادی شبيه به اسكلت ميكروسكوپی مرجان های دريايی مي باشد.

گنبدهای ژئودزيك واقعی از طريق توسعه و تكميل گنبدهای دندانه ای مهار شده به وجود آمده اند.

گنبد شودلر Schwedler (اقتباس از نام مهندس آلمانی، كه اين گنبد توسط وی در اواخر قرن نوزدهم اختراع شد).

متشكل از حلقه ها و اعضای و اعضای نصف النهاری می باشد.

كه با رابطه های قطری برای پايداری بيشتر تقويت گرديده است.

سيستم گنبد زايس – دايويداگ Zeiss – Dywidag اولين بار:

در سال 1922 به طور آزمایشی در افلاك نمای شركت زايس به كار برده شد.

اين سيستم متشكل از تركيبات مثلثی شكل، ساخته شده از اعضای بتن مسلح می باشد.

كه با استفاده از بتن تكميل كننده سيستم يك پوسته نازك بتنی بوجود می آيد.

باك مينستر فولر، گنبدهای ژئودزيك امروزی را در سال 1954 اختراع و به نام خود ثبت كرد.

اين گنبدها در تئوری می توانند ابعاد بزرگی داشته باشند.

ايده ها و طرح هایی كه فولر طی دهه های 50 و 60 ارائه نمود، اين تصور به وجود آورد.

كه گنبدهای بزرگ و غول پيكر می توانند تمامی شهرها را بپوشانند.

به نظر می رسيد چنين سازه هايی چشم اندازی بديع و جالب از طراحی شهری و معماری ارائه می دهند.

امیدواریم این مقاله برای شما مفید بوده باشد.

مطالب مرتبط : معایب خرپا ، مزایای خرپا

کاربرد خرپا | کاربرد خرپا در ساختمان سازی

انواع سقف تیرچه بلوک سفالی ، سیمانی و فوم

انواع سقف تیرچه بلوک چیست

یکی از متداول ترین و رایج ترین سقف های موجود در کشور سقف تیرچه بلوک می باشد.

ما قصد داریم در این مقاله به انواع سقف تیرچه بلوک اشاره کنیم.

در این سیستم از تیرچه بلوک سفالی به عنوان تیر فرعی استفاده می کنند و بلوک ها تنها نقش پر کننده بین تیرچه ها را دارند و نقش سازه ای ایفا نمی کنند.

کاربرد تیرچه و بلوک در ساختمان : تیرچه و بلوک برای پوشش سقف ساختمان های اسکلت آجری و اسکلت فلزی واسکلت بتن آرمه استفاده می شود.

سقف تیرچه بلوک جزء دال های یک طرفه به حساب می آید.

در این نوع سقف برای کاهش بار مرده از بلوک های توخالی بسیار سبک (مجوف) بتنی یا سفالی یا فوم برای پر کردن سقف استفاده می شود.

فاصله بین تیرچه ها در این سقف 50 سانتی متر می باشد.

تیرچه ها در دو نوع بتنی و فولادی می باشند.

همچنین از بلوک های سفالی و یا فوم های پلی استایرن در بین تیرچه ها استفاده می کنند.

استفاده از فوم یا استفاده از سفال؟

امروزه در انواع سقف تیرچه بلوک استفاده از فوم به جای سفال ترجیح داده می شود زیرا این فوم ها هم باعث کاهش وزن سقف می شوند و هم به سبک سازی ساختمان کمک می کنند و علاوه براین مدت زمان اجرای سقف را کاهش می دهند.

همچنین مقدار مصالح پرتی نسبت به سفال به مقدار زیادی کاهش می یابد.

پس یکی از پر کازبرد ترین انواع سقف تیرچه بلوک ، سقف تیرچه بلوک با استفاده از فوم است.

در صورتی که تیرچه به یک تیرآهن منتهی می گردد می بایست با استفاده از میلگرد ممان ( لنگر ) منفی ، تیرچه به تیرآهن مهار شود تا در زمان زلزله دچار گسیختگی نگردد.

میلگردهای ممان منفی موجب می شود تا سقف تیرچه بلوک به صورت یکپارچه عمل کرده و ایمنی آن بسیار بالا رود.

باید توجه داشت که هر تیرچه باید توسط این میلگردها به تیرآهن باربر خود متصل گردد.

اما چرا استفاده از میلگرد ممان در انواع سقف تیرچه بلوک جز بهترین ها است؟

– باعث سبکی انواع سقف تیرچه بلوک می گردد.
– دوام خوب در مقابل آتش سوزی دارد.
– مقاومت خوبی در مقابل نیروهای افقی مانند باد و زلزله دارد.
– عایق صوتی خوبی است.
– عایق حرارتی در مقابل سرما وگرماست.
– عایق رطوبتی است.
– صاف و هموار بودن سطح زیر و روی انواع سقف تیرچه بلوک پس از اجرا از دیگر محاسن این نوع تیرچه محسوب می گردد.
– عدم نیاز به استفاده از جک های زیر سقفی.
– سرعت و سهولت اجرا.
– امکان اجرای همزمان چند سقف.
– یکپارچگی سقف و اسکلت.
– کاهش مصرف بتن و وزن کمتر.
– پایین بودن تنش در بتن.
– مقاومت نهایی و شکل پذیری بالا.
– حذف اثر فولاد در زیر انواع سقف تیرچه بلوک
– امکان اجرای داکت و بازشو.
– یکنواختی بیشتر زیر سقف و مصرف گچ وخاک کمتر.

نکات فنی درباره انواع سقف تیرچه بلوک :

– فاصله محور تا محور تیرچه ها در سقف های تیرچه فولادی برابر 50 تا 75 سانتی متر می باشد.

– حداقل ضخامت بتن در روی بلوک، 5cm است. (یا 1/12 فاصله محور به محور تیرچه ها)

– برای سقف معمولی با ضخامت 14cm ، 140 لیتر بتن در هر مترمربع مورد نیاز است این در حالیست که در سقف تیرچه و بلوک ، این مقدار به حدود متوسط 60 لیتر در هر متر مربع کاهش می یابد.

– سقف های اجرا شده با تیرچه و بلوک ، در مواردی که بار یکنواخت روی سقف عمل نماید، بسیار مناسب اند ولی در صورتی که بار منفرد سنگین یا متحرک و مرتعشی باشد، نباید سقف تیرچه و بلوک بکار رود. برای کف پارکینگ ها در صورتیکه بار چرخ بیش از 750kg باشد، سقف تیرچه بلوک مورد استفاده قرار نمی گیرد.

– در این نوع سقف ها، تیرچه ها به فاصله حداکثر 70cm محور تا محور، کنار هم و در امتداد دهانه کوتاهتر سقف قرار می گیرند.

– عرض تیرچه ها نباید از 10cm کوچکتر باشد و نیز نباید از 1/3 برابر ضخامت کل سقف کمتر باشد.

– حداقل فاصله دو بلوک دو طرف یک تیرچه، پس از نصب نباید کمتر از 10cm باشد.

نکات مربوط به تیرچه ها:

•  اندازه عرض تیرچه ها 8 تا 12 سانتیمتر است.
•  ضخامت تیرچه ها معمولا 4 سانتیمتر است.
• پس از بتن ریزی تیرچه ها آن را بوسیله ویبراتور خوب ویبره کنیم.
•  بتن داخل قالب فلزی یا بلوک جهت ساخت تیرچه با عیار 400 تا 500 کیلوگرم سیمان در متر مکعب بتن ریز با مصالح سنگی ریزدانه تهیه شود.
•  فاصله محور وسط تا محور وسط تیرچه دیگر معمولا 50 سانتیمتر شود.

مطالب مرتبط : مزایای استفاده از سقف تیرچه بلوک