خرپا چیست

خرپا چیست

خرپا ( truss ) یک نوع ساختار مهم در مهندسی سازه است.

خرپا یک سیستم مثلثی است که به شکلی ساختار یافته و به هم وصل شده که فقط به آن نیروی محدودی وارد می شود.

این اعضا به عنوان اعضای دو نیرو در نظر گرفته می شود زیرا نیروها فقط در هر انتهای عنصر اعمال می شوند و در نتیجه با نیروی فشرده سازی یا تنشی ایجاد می شود.

با توجه به توانایی آن ها در سانت های طولانی ، معمولا از آن ها به عنوان طراحی پل استفاده می شود.

اتصالات به طور معمول ، اتصالات قلاب دار هستند به طوری که هیچ نیروی برشی یا لحظه ای از عنصر به عنصر منتقل نمی شود.

این یک تفاوت عمده بین ساختار خرپا و قاب است.

یک عضو فریم معمولا ترکیبی از نیروهای برشی ، محوری و خمشی را در نظر می گیرد در حالی که یک عضو خرپا فقط نیروی محوری را در نظر می گیرد.

اگر اعضای خرپا همگی در یک صفحه موجود باشند به آن خرپا ، خرپای صفحه ای می گویند.

خرپاها توانایی تحمل نیروهای کششی و فشاری را دارند و تحت اثر نیروهای وارد شده تغییر هندسی نمی دهند مگر آنکه یکی از اعضای آن خم شود یا بشکند.

به دﻟﯿﻞ ﻧﻮع اﺗﺼﺎل اﻋﻀﺎی ﺧﺮﭘﺎ به ﺻﻮرت ﻣﻔﺼﻞ ﺑﺎ ﯾﮑﺪﯾﮕﺮ ، ﻧﯿﺮوی ﮔﺸﺘﺎور در ﺧﺮﭘﺎ ﺗﺎﺛﯿﺮی ﻧﺪارد و به ھﻤﯿﻦ دﻟﯿﻞ ﺧﺮﭘﺎھﺎ ﺟﺰ ﺳﺎزه ھﺎی ﺳﺎده ﺑﺎرﺑﺮ ﻣﺤﺴﻮب ﻣﯽ ﺷﻮﻧﺪ که در ﭘﻞ ھﺎ ، ﺳﻘﻒ ھﺎ ، در ﺳﻮاله ھﺎ ﺑﺎ دھﺎنه ھﺎی ﺑﻠﻨﺪ و ﺳﺎزه ھﺎی ھﻮا ﻓﻀﺎ ﮐﺎرﺑﺮد دارﻧﺪ.

ﺧﺮﭘﺎھﺎ به دﻟﯿﻞ سه ﻋﻀﻮی و ﻣﺜﻠﺜﯽ ﺷﮑﻞ ﺑﻮدﻧﺸﺎن ﭘﺎﯾﺪار ﻣﯽ ﺑﺎﺷﻨﺪ وﻟﯽ اﺷﮑﺎﻟﯽ که دارای ﭼﮭﺎر ﻋﻀﻮ ﯾﺎ ﺑﯿﺸﺘﺮ ﺑﺎﺷﻨﺪ ﻧﺎﭘﺎﯾﺪار ﺑﻮده و ﺗﺤﺖ اﺛﺮ ﻧﯿﺮوھﺎی وارد ﺷﺪه ﻓﺮو ﻣﯽ رﯾﺰﻧﺪ.

مزایای خرپا چیست

در هنگام طراحی صحیح ، خرپا روشی کارآمد برای مسافت های طولانی و در عین حال کم ترین میزان استفاده از مواد می باشد.

این امر به این دلیل است که بارهای داخلی اعضا به صورت محوری ( در جهت عضو ) ، فشرده سازی یا تنشی القا می شوند.

این بدان معناست که می توان از مواد کمتری استفاده کرد و سیستم به طور کلی کارآمد تر است زیرا این نیرو بین تعدادی از اعضا توزیع می شود.

مزایا خرپا

انواع خرپا چیست

تعداد مختلفی خرپا بر اساس شکل و چیدمان آن ها وجود دارد.

در ادامه به لیستی از انواع مختلف خرپا اشاره می کنیم.

خرپای ساده

این یک مثلث منفرد است که ممکن است در یک سقف قاب بندی شود و متشکل از خرپا و تیرچه سقفی است.

simple truss با اتصال سه عضو در دو گروه به صورت مفصلی با یکدیگر یک مثلث تشکیل شده که به آن مثلث بنیادی خرپا گفته می شود.

توسعه خرپا هربار با اضافه نمودن دو عضو و یک گروه صورت می گیرد.

اعضای جدید در گره ( محل تقاطع دو یا چند عضو را گره می گویند ) جدید به یکدیگر مفصل شده و انتهای دیگر آن ها به گره های موجود مفصل می گردند.

خرپاهایی که به این نحو ایجاد می گردند به خرپاهای ساده معروفند.

خرپای مرکب

خرپای مرکب خرپایی است که از اتصال و ترکیب دو یا چند خرپای ساده ایجاد می گردد.

خرپای پیچیده و مبهم

به خرپایی که شرایط خرپای ساده و مرکب را نداشته باشد ، خرپای مبهم گفته می شود.

خرپای مسطح

خرپای مسطح نوعی خرپا است که در آن همه اعضا در یک صفحه دو بعدی قرار دارند.

این نوع خرپا به طور معمول در ردیف ها مورد استفاده قرار می گیرد و آن هایی که به صورت موازی برای ایجاد سقف ، پل و …. گذاشته شده اند.

خرپای قاب فضایی

در مقابل یک خرپای مسطح که در یک صفحه دو بعدی قرار دارد ، یک خرپای قاب فضایی یک چارچوب سه بعدی از مثلث های متصل است.

ساخت پل با خرپا

اشکال خرپا

طیف گسترده ای از اشکال خرپایی وجود دارد که می تواند ایجاد شود که از نظر مواد ، هندسه کلی و دهانه متفاوت است.

در ادامه به برخی از رایج ترین آن ها اشاره می کنیم.

خرپای پرات

این نوع خرپا همچنین به عنوان خرپای ” N ” هم شناخته می شود.

جنس این نوع خرپا معمولا فولاد و در بعضی موارد چوب می باشد و اغلب در سقف ها و پل ها استفاده می شود و دهانه آن حداکثر حدود 30 الی 60 متر است.

جایی که بارهای بالا بر ممکن است قالب باشد مانند چوب لباسی هواپیما ، خرپای پرات از اعضای عمودی برای فشرده سازی و از اعضای افقی برای تنشی استفاده می کند.

پیکر بندی اعضا به این معنی است که اعضای مورب طولانی تر فقط برای اثرات بار گرانشی تنشی دارند و به آن ها امکان استفاده بهتر می دهد.

نمونه خرپا

خرپای وارن

این نوع خرپا تعداد اعضای کمتری نسبت به پرات دارد و دارای اعضای مورب است که از نظر تنشی و فشرده سازی نیز متفاوت هستند.

در این نوع اعضا ، یک سری مثلث های دو طرفه را تشکیل می دهند.

به طور متناوب بالا و پایین.

جنس این خرپا از فولاد می باشد و محل استفاده آن معمولا در پل ها است و دهانه آن تا حدود 60 متر می باشد.

خرپای نور سبک

این شکل از خرپا معمولا برای دهانه های کوتاه در ساختمان های صنعتی استفاده می شود زیرا با استفاده از لعاب در زیمن شمالی شیب دار ( که گاهی اوقات به عنوان سقف خاک اره ای نیز گفته می شود ) حداکثر سود را می توان از روشنایی طبیعی به دست آورد.

نمونه خرپا

خرپای پادشاه

به طور معمول از چوب ساخته شده و تا 8 متر پوشانده می شود.

این نوع خرپا معمولا در ساخت بام های خانگی مورد استفاده قرار می گیرد.

فرم آن ها مانند یک مثلث ساده است با یک عضو عمودی بین راس و وتر پایین.

خرپای ملکه

شبیه به خرپای پادشاه است ، اما با داشتن اعضای مورب بین مرکز آکورد پایین و هر یک از آکورد های بالا.

این خرپاها می توانند 10 متر فاصله داشته باشند.

خرپای تخت

آکورد های بالا و پایین موازی هستند و امکان ساخت طبقه با سطح مسطح را فراهم می کنند.

مهار بندی خرپا

اعضای خرپا لنگر خمشی را تحمل نمی کنند و پایداری اعضا در صفحه خرپا توسط گره ها تامین می گردد.

به همبن دلیل می توان اعضای آن را از پروفیل های نازک تری ساخت که این موضوع باعث ایجاد مسئله پایداری ارتجاعی می شود که برای پایداری خرپا در جهت جانبی از مهاربند استفاده می کنند.

معینی و نا معینی خرپا

اگر تعداد گره های خرپا را J بنامیم ، تعداد اعضای آن را M و تعداد مولفه های واکنش تکیه گاهی مستقل موجود R باشد ، آنگاه روابط زیر بر قرار می باشد:

اگر M+R2J باشد خرپا نا معین ایستایی است ولی پایداری هندسی و ایستایی خرپا باید بررسی شود.

خرپایی که کمتر از 2J-R عضو داشته باشد حتما ناپایدار می باشد.

اتصالات خرپا

پس از تعیین حداقل سطح مقطع اعضا ، طراحی اتصالات آخرین گام در طراحی خرپا می باشد.

اعضا به وسیله جوش ، پیچ و مهره به یکدیگر متصل می شوند.

بر اساس نیازهای پروژه ، اتصالات خرپای داخلی ( مفاصل ) می تواند به شکل سفت و سخت ، نیمه سفت و سخت یا لولا طراحی شود.

مطالب مرتبط : تیرچه ، تیرچه بلوک

گروه عمرانی فیدارپایا