کاربرد خرپا در ساختمان سازی

کاربرد خرپا | کاربرد خرپا در ساختمان سازی

خرپا مجموعه ای مثلثی شکل است که بارها را به وسیله تیرکیبی مثلثی شکل از اعضا با اتصال مفصلی به تکیه گاه ها منتقل می کند.

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 اعضای خرپا فقط  تیرچه فشار و کشش (نه برش و خمش) ایجاد می شود و تمامی نیروهای رانشی به صورت داخلی در آن خنثی می گردد.

در عمل، ممکن است تنش خمشی در بین اتصالات به میزان کمی در اثر اصطحکاک آن ها و بارهای وارده و پخش شده در اعضا بوجود آید:

این نیروها معمولاً با نیروی محوری یکجا در نظر گرفته شده و در عمل در تحلیل ها نادیده گرفته می شوند.

برای دانلود مقاله کاربرد خرپا در ساختمان سازی اینجا  کلیک کنید.

کاربرد خرپا در ساختمان سازی

شکل محیطی اکثر خرپاهای فضایی مثلث و مستطیل قوسی شکل (انحنا رو به بالا یا پایین) یا کوژ (با انحنا به سمت بالا و پایین) می باشد.

که براساس مکان و کاربرد خرپا ، نوع آن انتخاب می شود این اشکال محیطی به مثلث های کوچک تر نیز تقسیم می شوند.

تمامی اعضای کششی و فشاری به وسیله اتصالات مفصلی (مانند لولای اجرا شده با پیچ) به یکدیگر متصل می باشند.

مطالعات موردی درباره کاربرد خرپا

مرکز فرهنگی ژرژ پومیدو Centre George Pompidou

هدف ما قرار دادن سازه در بیرون ساختمان برای رسیدن به بیشترین انعطاف پذیری در فضاهای ساختمان می باشد.

اگر چه ظاهراً به نظر می رسد در این حالت سازه عمر کوتاه تری نسبت به ساختمان دارد.

«ریچارد راجرز- در مرکز فرهنگی ژرژ پومیدو»

به دلیل نقش این ساختمان به عنوان یک مرکز ملی هنری، مرکز فرهنگی ژرژ پومیدو (۱۹۷۷: پاریس، مهندس معمار:

پیانو و راجرز، مهندس سازه: اوو آروپ و همکاران) حتی قبل از اتمام کار نیز به عنوان یک ماشین غیر قابل انعطاف با اصول زیبایی شناسی مورد بحث قرار گرفت.

تضادی مابین ساختمانی جدید با منطقه ای تاریخی که درون آن قرار گرفته است.

هدف طراحان این ساختمان، ایجاد بنایی «بدون ساخت» بوده است.

که برای رسیدن به آن پرده ای شفاف در پشت سازه قرار داده شد.

که می توان فعالیت های مختلف و نمایشگاه ها را با حفظ خصوصیات هر یک در آن برگزار کرد.

این ساختمان طرحی ابتکاری در سازه و جزئیات اجرایی دارد.

حجم مکعب مستطیل شکل آن طولی برابر ۱۶۸ متر داشته و برای توسعه آینده و گسترش از بخش انتهایی آن نیز تدابیری صورت گرفته است.

داکت های عمودی و سایر خدمات مکانیکی در نمای خیابان شرقی قرار گرفته.

و با رنگ های روشن رنگ آمیزی شده اند.

به علت اینکه پوشش فلزی دیوارها در پشت سازه نمایان آن قرار گرفته است.

سیرکولاسیون داخلی و خدمات مکانیکی، نمود بسیار کمی در نمای نهایی ساختمان دارند.

(اورتون Orton، ۱۹۸۸، ساندکرواگن Sandker and Eggen، ۱۹۹۲).

آنچه که به ساختار بصری ساختمان اهمیت می بخشد و بافت نما، مقیاس و جزئیات بصری را تعیین می کند.

قاب کاربرد خرپا سازه اصلی آن است که بر روی سه عضو دیگر اثر می گذارد.

اتصالات گیر دار به طور گسترده ای جهت ایجاد تأثیر بصری مطلوب و پاسخی به بارگذاری مناسب مقیاس بزرگ و حرکت در اثر دما مورد استفاده قرار می گیرند.

تالار گاند Gund Hall

تالار گاند (۱۹۷۲: کمبریج، ماساچوست، مهندس معمار: جان اندروز) فارغ التحصیلان مدرسه طراحی هاروارد را با برنامه هایی در معماری، طراحی فضای سبز و طراحی شهری در خود جای می دهد.

مفهوم طراحی، فضایی وسیع در یک کارگاه که ارتباطی بهتر بین دانشجویان رشته های مختلف را فراهم می سازد.

اندروز چنین توضیح می دهد:

یک کارگاه بزرگ با فضاهایی کوچک تر که برای فعالیتهای بخصوصی به هم پیوسته اند.

برای ایجاد فضای لازم مورد نیاز، کارگاه ها شبیه سینی هایی روی هم ردیف گشته و به وسیله یک سطح شیب دار پوشیده شده اند. (تیلور و اندروز Taylor and ANDREWS، ۱۹۸۲).

هدف طراح از سیستم های مکانیکی و سازه بام به عنوان ابزار آموزش بوده است.

کاربرد خرپا در مرکز سنزبری Sainsbury Center

عملکرد اصلی این ساختمان (۱۹۷۸ : نورویچ، انگلستان، معمار:

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

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

فرم ساختمان به صورت یک مکعب ساده با دو وجه کاملاً شفاف است.

این بخش ها با جزئیات بسیار دقیق به منظور حفظ سادگی فرم و سطح در نظر گرفته شده اند.

نور روز تحت کنترل بوده و با پنجره های کرکره ای پخش می شود.

به علت وسعت زیاد ساختمان که مربوط به کیفیت بالای آن به عنوان یک شی می گردد.

طراحی بسیار مهم است.

اجزای ساختمان به صورت پیش ساخته با دقت زیاد برای ایجاد نمای مناسب، بخصوص خرپا های فضایی و تطبیق با ستون های خرپایی، طراحی شده اند (اورتون، ۱۹۸۸).

برای خواندن مقاله خرپا چیست کلیک نمایید.

استادیوم ورزشی کرازبی کمپر Crosby Kemper Arena

این ساختمان چند منظوره (۱۹۷۴: کانزاس سیتی، میسوری، مهندس معمار و مهندس سازه: سی- اف – مورفی و همکاران) با کاربرد خرپا عظیم فضایی که در مقطع به شکل مستطیل می باشند.

این حالت از کاربرد خرپا فضایی صلبیت و مقاومت بالایی در برابر نیروهای عمودی، افقی و پیچشی دارد.

سایبان استادیوم ورزشی

به علت نیاز به چشم انداز و دید مناسب، طره ها از شرایط مناسبی برای ایجاد سایه جهت محافظت از آفتاب و باران در استادیوم های بزرگ ورزشی برخوردار می باشند.

البته تمام اینها بر مبنای گالوانیزه هستند.

مدارکی وجود دارد که :

رومیان قدیم از ترکیب Vela (سازه های سایبانی) در تعدادی از زمین های تاشو که از تیرهای کوچک افقی که به وسیله مهارهای طنابی از بالای دیرک های عمودی نگاه داشته می شدند.

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

استادیوم فوتبال سیدنی Sydney Football Stadium

استادیوم فوتبال سیدنی (۱۹۸۸: سیدنی، استرالیا، مهندس معمار:

فلیپ کوکس، مهندس سازه: اوو آروپ و همکاران) به عنوان استادیومی برای بازی فوتبال و راگبی با گنجایش ۳۸۰۰۰ تماشاچی که سایبان آن ۶۵ درصد جایگاه را پوشش می داد، طراحی شد.

جایگاه منحنی شکل استادیوم بر اساس دال های بتنی پله ای در سطح پایین تر برای نشستن و در سطح بالاتر برای ایتسادن ساخته شده است.

در این ورزش کاربرد خرپا به وضوح قابل مشاهده است.

تمامی اعضای خرپا صلب هستند و می توانند.

نیروهای کششی یا فشاری را که به خرپا ها امکان مقاومت در برابر نیروهای رو به بالای باد و نیروهای ناشی از وزن را می دهد، ایجاد نمایند.

کاربرد خرپا ها این است که، بار را به یک حلقه از ستون ها و دیوارهای بتنی که تیرهای نوک تیز را در جایگاه به هم متصل می کنند، انتقال می دهند.

سیستم سازه ای به وسیله آزمایش بر روی یک مدل با مقیاس ۱:۲۰۰ آنالیز گردید.

و سختی اعضا با استفاده از تجزیه و تحلیل از مدل کامپیوتری تعیین گردید.

گنبد ژئودزیک

گنبد ژئودزیک، سازه فضا کار کروی است که بارهای وارده را از طریق اعضای خطی که در یک گنبد کروی شکل قرار گرفته اند.

به تکیه گاه ها منتقل می کند و تمامی اعضا در آن در تنش مستقیم (کشش یا فشار) هستند.

معمولاً از پوشش نازک (از جنس پلاستیک یا فلز) برای پوشش گنبد و تبدیل آن به یک فضای محدود استفاده می شود.

گنبدهای ژئودزیک بر اساس ۵ حجم اصلی افلاطونی شکل می گیرند:

چهار ضلعی، مکعب، هشت ضلعی، دوازده ضلعی و بیست  ضلعی.

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

و تعداد وجوه با تعداد رئوس برابر است.

چنین احجامی به هر شکلی که قرار گیرند، تمام رئوس با محیط کره در تماس می باشند.

هندسه

گنبدهای ژئودزیک از طریق تقسیمات فرعی به صورت یک یا چند حجم افلاطونی شکل می گیرند.

هشت ضلعی و بیست ضلعی به دلیل آن که از مثلث هایی تشکیل می گردند.

به طور ذاتی پایداری بیشتری دارند.

و یه عنوان عناصر اصلی در اکثر گنبدهای مشبک در ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند.

با تعداد تقسیمات بیشتر گنبدهای نرم تر و انعطاف پذیر تر به دست می آید.

شناخته شده ترین شکل چنین گنبدهایی ، توپ فوتبال است.

که از تقسیمات سه تایی تکرار شونده از یک حجم بیست ضلعی به وجود آمده است.

برای اطلاعات بیشتر در مورد گنبدهای ژئودزیک نگاه کنید.

به پیرس ، ۱۹۷۸ (همچنین کاپ راف Kappraff 1991، ون لون Van Loon 1994).

هندسه گنبدهای ژئودزیک به میزان زیادی شبیه به اسکلت میکروسکوپی مرجان های دریایی می باشد.

گنبدهای ژئودزیک واقعی از طریق توسعه و تکمیل گنبدهای دندانه ای مهار شده به وجود آمده اند.

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

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

که با رابطه های قطری برای پایداری بیشتر تقویت گردیده است.

سیستم گنبد زایس – دایویداگ Zeiss – Dywidag اولین بار:

در سال ۱۹۲۲ به طور آزمایشی در افلاک نمای شرکت زایس به کار برده شد.

این سیستم متشکل از ترکیبات مثلثی شکل، ساخته شده از اعضای بتن مسلح می باشد.

که با استفاده از بتن تکمیل کننده سیستم یک پوسته نازک بتنی بوجود می آید.

باک مینستر فولر، گنبدهای ژئودزیک امروزی را در سال ۱۹۵۴ اختراع و به نام خود ثبت کرد.

این گنبدها در تئوری می توانند ابعاد بزرگی داشته باشند.

ایده ها و طرح هایی که فولر طی دهه های ۵۰ و ۶۰ ارائه نمود، این تصور به وجود آورد.

که گنبدهای بزرگ و غول پیکر می توانند تمامی شهرها را بپوشانند.

به نظر می رسید چنین سازه هایی چشم اندازی بدیع 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