خرپا چیست و چه کاربردی در ساخت و ساز دارد؟

به گزارش اخبار ساختمان، همان گونه که در بالا اشاره شد، این سازه مثلثی شکل یکی از متداول ترین انواع سازه ها است. استفاده از این سازه در مکان های مسقف شده و قسمت هایی که از زیربنای وسیعی برخوردار هستند، صورت می گیرد. از ویژگی های خرپا می توان به تحمل آن ها در برابر نیروهای فشاری و کششی اشاره کرد. این ویژگی سبب می شود خرپا تغییر شکل هندسی ندهد.

این سازه در دسته سازه های ساده باربر قرار گرفته و در ساخت پل، سقف و سازه های هوا فضا از آن ها استفاده می شود. از آن جایی که اجزای سازه خرپا به شکل مفصلی به یکدیگر متصل هستند، نیروی گشتاور در آن ها تاثیری ندارد.

به طور کلی خرپاها در انواع مختلف خرپای دو بعدی، خرپای سه بعدی، خرپای چندگانه، خرپای پرات، خرپای وارن و خرپای کی تقسیم بندی می شوند. در ادامه به بیان توضیحات تکمیلی در مورد هر یک از آن ها می پردازیم.

خرپای دو بعدی

نحوه قرارگیری اجزا در سازه های خرپای دو بعدی به گونه ای است که از لحاظ هندسی اختلاف دو بعدی در آن ها وجود ندارد. در این نوع خرپا می توان تمام اجزای خرپا را در یک صفحه قرار داد.

خرپای سه بعدی

این خرپا بر خلاف نمونه های قبل مجموعه ای از اجزا و اتصالات هستند. از مزایای استفاده از خرپاهای سه بعدی می توان به قابلیت تحمل بارهای سه بعدی اشاره کرد. همین ویژگی حجیم شدن سازه را سبب می شود.

خرپای چند گانه

در جهت بر طرف کردن نقاط ضعف و تقویت نقاط قوت از خرپای چندگانه استفاده می شود. طراحی خرپای چندگانه به گونه ای است که لینک های وسط به صورت تکی و لینک های بالا و پایین به شکل دوگانه و چند گانه قرار می گیرند. از مزایا و ویژگی های این گونه خرپاها می توان به توان ظرفیتی بالای آن ها در تحمل بارهای صفحه ای و مقاومت خمشی و کمانشی مناسب در جهت های مختلف، اشاره کرد. این ویژگی با حفظ ابعاد متناسب در خرپا صورت می گیرد.

خرپای پرات

استفاده از خرپای پرات در ساخت پل و سازه های طاق مانند صورت می گیرد. در این نوع سازه ها بیش ترین فشار اعمالی در راستای عمودی صورت می گیرد. از جمله مزایا و ویژگی های این گونه خرپاها می توان به طراحی ساده، وزن کم خرپا، تسهیل در ساخت سازه، کاهش هزینه های ساخت و ساخت یک سازه مقرون به صرفه اشاره کرد.

در کنار مزایایی که از آن ها یاد شد، خرپای پرات دارای معایبی نیز هست. از جمله معایب و نقاط ضعف این خرپا می توان به عدم امکان پذیری استفاده از این خرپا در مواقعی که بار سازه در راستای عمود است، اشاره کرد.

با توجه به آن چه که در مورد این خرپا گفته شد، می توان گفت به طور کلی در زمانی که نیاز به یک طراحی با هزینه مقرون به صرفه دارید می توانید از این خرپا استفاده کنید. هم چنین امکان استفاده از آن ها در مواقعی که چند نوع بار بر سازه وارد می شود نیز وجود دارد. استفاده از این خرپا در سازه های ساده نیز امکان پذیر است.

بیشتر بخوانید:

بررسی مزایا و معایب اسکلت فلزی در ساختمان

گاست پلیت چیست؟

میلگرد و کاربردهای آن در صنعت ساختمان سازی

خرپای وارن

از دیگر انواع خرپا که دارای شکل مثلث متساوی الاضلاع است، خرپای وارن است. به کارگیری این خرپا می تواند بارهای وارد بر اجزای مختلف را پخش کند. استفاده از خرپای وارن در زمانی که فشار وارد بر سازه در تمامی نقاط پخش می شود، صورت می گیرد. این ویژگی نشان می دهد استفاده از این خرپا در سازه هایی که بار بر روی یک نقطه متمرکز می شود، مناسب نیست. از این نوع خرپا در ساخت سازه های بلند و سازه هایی که ساده و به دور از پیچیدگی هستند استفاده می شود.

از مزایای خرپای وارن می توان به توزیع متناسب و برابر بارها در قسمت و اجزای مختلف سازه اشاره کرد. هم چنین می توان گفت این گونه خرپاها از طراحی نسبتا ساده ای برخوردار هستند.

از نقاط ضعف خرپای وارن نیز می توان به عدم امکان پذیری استفاده از آن ها در سازه هایی که بارهای متمرکز تنها بر یک نقطه وارد می شوند، اشاره کرد. از دیگر نقاط ضعف این گونه خرپاها می توان به پیچیدگی ساخت و استفاده از مواد و مصالح بیش تر در ساخت آن ها اشاره کرد.

خرپای کی (k)

خرپای کی نسبت به خرپای پرات از پیچیدگی بیش تری برخوردار است. تفاوت این دو خرپا در اجزای عمودی آن ها است. این تفاوت به گونه ای است که اجزای عمودی خرپای کی کوتاه تر از اجزای عمودی خرپای پرات است. این ویژگی سبب می شود سازه در برابر تنش های خمشی مقاومت بیش تری داشته باشند.

از عمده ترین نقاط ضعف این سازه می توان به غیر قابل پیش بینی بودن رفتار اجزای خرپا اشاره کرد. از مزایای خرپای کی می توان به کاهش تنش کششی در اجزای عمودی و کاهش هزینه های بنا و در کنار آن افزایش راندمان آن اشاره کرد. بسیاری از متخصصان در این زمینه پیچیدگی ساختاری این خرپا و استفاده از مصالح و مواد زیاد در ساخت آن ها را از نقاط ضعف آن ها می دانند.

اجزای تشکیل دهنده خرپا

خرپاها از اجزای مختلفی ساخته می شوند که این اجزا شامل یال تحتانی، یال فوقانی، اجزای قائم و اجزای قطری است.

انواع سازه های خرپایی

به طور کلی سازه های خرپایی در سه دسته خرپای ساده، خرپای مرکب و خرپایی پیچیده تقسیم بندی می شوند. خرپای ساده از اتصال سه قسمت در دو گره و به صورت مفصلی به شکل مثلث ساخته می شود. در خرپای مرکب از اتصال و ترکیب دو یا چند خرپای ساده استفاده می شود. در خرپای پیچیده نیز همان گونه که از نام آن پیداست از ساختار پیچیده ای استفاده می شود.

مزایای استفاده از خرپا:

خرپاها بخشی جدایی ناپذیر از معماری مدرن هستند. به دلیل اینکه خرپا وزن زیادی را تحمل می کند این امکان را برای سازندگان به وجود می آورد که هزینه ها را تا حد امکان کاهش داده، به راحتی فواصل زیاد را با خرپاها پوشش دهند، به طور مساوی بار را روی سازه منتقل کنند، در مصرف مصالح اضافی صرفه جویی کنند و سازه هایی بسازند که تعمیر و نگهداریشان به خوبی میسر باشد.

استفاده از خرپای چوبی نیز بسیار متداول است و در برخی نقاط دنیا برای ساخت سقف از خرپای چوبی استفاده می شود. خرپای چوبی را می توان در محل به راحتی ساخت، این خرپا ارزان بوده، متریالش در دسترس است و می تواند وزن زیادی را تحمل کند. خرپای چوبی می تواند برای ساخت دهانه های بیش از ۳۵ متر استفاده شود. خرپا سازه ای سبک است که می تواند دهانه های بزرگی را پوشش داده و وزن زیادی را تحمل کند.

خرپای فضا کار

خر پا می تواند در سه بعد استفاده شود که شکل چهاروجهی ساده ترین و رایج ترین نوع خرپای فضاکار است. در صورتی که یکی از وجه های هرم به شکل مربع باشد، هشت المان در پنج گره به یکدیگر متصل می شوند و اگر همه ی وجه ها به صورت مثلت باشند، این ترکیب از شش عنصر مجزا تشکیل شده است که در چهار گره به هم وصل می شوند.

تفاوت خرپای فضا کار و خرپای دوبعدی مسطح در این است که خرپای مسطح در دو بعد طول و عرض ساخته می شود مانند خرپاهای استفاده شده در سقف، اما خرپای فضا کار در سه بعد طول، عرض و ارتفاع به کاربرده می شود. سازه های فضا کار را می توان در ساخت مکان هایی مانند مراکز تفریحی، مراکز تجمع، ایستگاه های قطار یا فرودگاه ها، استادیوم های ورزشی و سایر مکان های این چنینی به کار برد. در ایران نیز نمونه هایی از خرپای فضا کار وجود دارد که برای نمونه می توان به خرپای فضا کار شهر آفتاب تهران اشاره کرد.

لازم به ذکر است هم اعضای خرپای مسطح و هم اعضای خرپای فضاکار بارهای کششی و فشاری را تحمل می کنند.

جنس خرپاهای فضاکار معمولاً از آلومینیوم و فولاد است، اگرچه با توجه به کاربردشان، جنس های مختلف این خرپاها مورد استفاده قرار می گیرد.

مزایای خرپای فضاکار

* با توجه به میل شما خرپای فضا کار می تواند در جایش باقی بماند یا برداشته شود.
* این نوع خرپا بسیار زیباست و چه در مدت بهره برداری کم و یا بهره برداری طولانی مدت ایمن است.
* استفاده از خرپای فضا کار موجب احساس رضایت معمار می شود چرا که امکان ایجاد هر شکل و نیمرخی وجود دارد.
* توزیع نور در این نوع خرپا بسیار راحت و در دسترس است چرا که یک سری گره وجود دارد که می توان با قرار دادنشان در محل مناسب، نور را به خوبی توزیع کرد.
* در این سیستم داکت های برق متناوب شهری و سیستم اطفای حریق بدون نیاز به فضای اضافه و سقف کاذب به راحتی عبور می کنند.
* انتقال بار در خرپاهای فضاکار کاملاً مناسب و خوب است.

ساختمانچی