سازه خرپایی

سازه خرپایی

خرپا (Truss) سازه‌ای صلب و مثلثی شکل می‌باشد که اعضای آن مستقیم و بدون انحنا بوده و اتصال اعضای آن با یکدیگر به‌صورت مفصل (لولا) می‌باشد. اگر اعضای خرپا همگی در یک صفحه موجود باشند به آن خرپا، خرپا صفحه‌ای می‌گویند. خرپاها توانایی تحمل نیروهای کششی و فشاری را دارند و تحت اثر نیروهای واردشده تغییر هندسی نمی‌دهند مگر آنکه یکی از اعضای آن خم شود یا بشکند.

به دلیل نوع اتصال اعضای خرپا به‌صورت مفصل با یکدیگر نیروی گشتاور در خرپا تأثیری ندارد و به همین دلیل خرپاها جزء سازه‌های ساده‌ی باربر محسوب می‌شوند که در پل‌ها، سقف‌ها، در سوله‌ها با دهانه‌های بلند و سازه‌های هوافضا کاربرد دارند. خرپاها به دلیل سه عضوی و مثلثی شکل بودنشان پایدار می‌باشند ولی اشکالی که دارای چهار عضو یا بیشتر باشند ناپایدار بوده و تحت اثر نیروهای واردشده فرومی‌ریزند.

انواع خرپا

1. خرپا ساده simple truss: بااتصال سه عضو در دو گره به‌صورت مفصلی با یکدیگر یک مثلث تشکیل‌شده که به آن مثلث بنیادی خرپا گفته می‌شود. توسعه خرپا هر بار با اضافه نمودن دو عضو و یک گره صورت می‌گیرد. اعضای جدید در گره (محل تقاطع دو یا چند عضو را گره می‌گویند) جدید به یکدیگر مفصل شده و انتهای دیگر آن‌ها به گره‌های موجود مفصل می‌گردند. خرپاهایی که بدین نحو ایجاد می‌گردند به خرپاهای ساده موسوم‌اند.

2. خرپای مرکب یا Compounded Trusses: خرپای مرکب خرپایی است که از اتصال و ترکیب دو یا چند خرپای ساده ایجاد می‌گردد.

3. خرپای پیچیده و مبهم: به خرپایی که شرایط خرپای ساده و مرکب را نداشته باشد خرپای مبهم گفته می‌شود.

 

مدل‌های خرپا:

نوع خرپا

شکل خرپا

جنس خرپا

محل استفاده

توضیحات

پرات (Pratt)

معمولاً فولاد، دربعضی موارد چوب

معمولاً در سقف و پل

دهانه حداکثر در حدود 30 الی 60 متر

هاو (Howe)

معمولاً چوب

معمولاً در سقف، در گذشته برای ساخت پل نیز مورد استفاده بود

دهانه حداکثر حدود 30 متر

فینک (Fink)

معمولاً فولاد

معمولاً در سقف

معمولاً دهانه در حدود 20 متر

قوسی (Bowst ring)

معمولاً فولاد

معمولاً در سقف

معمولاً برای سقف انبارها و گاراژها، دهانه ممکن است به 30 متر برسد

وارن (Warren)

فولاد

معمولاً در پل

دهانه تا حدود 60 متر

پارکر (Parker)

 

فولاد

معمولاً در پل

دهانه‌های حدود 50 تا 100 متر

بالتیمور (Baltimore)

 

فولاد

معمولاً در پل

دهانه‌های بیش از 100 متر

خرپای K) K truss)

فولاد

معمولاً در پل

دهانه‌های بیش از 100 متر

 

مهاربندی خرپا

اعضای خرپا لنگر خمشی را تحمل نمی‌کنند و پایداری اعضا در صفحه‌ی خرپا توسط گره‌ها تأمین می‌گردد به همین دلیل می‌توان اعضا خرپا را از پروفیل‌های نازک‌تری ساخت که این موضوع باعث ایجاد مسئله پایداری ارتجاعی می‌شود که برای پایداری خرپا در جهت جانبی از مهاربند استفاده می‌کنند.

اتصالات خرپا

پس از تعیین حداقل سطح مقطع اعضا، طراحی اتصالات خرپا آخرین گام در طراحی خرپا می‌باشد. اعضای خرپاها به‌وسیله جوش، پیچ و مهره و یا پرچ به یکدیگر متصل می‌شوند. بر اساس نیازهای پروژه، اتصالات خرپا داخلی (مفاصل) می‌تواند به شکل سفت‌وسخت، نیمه سفت‌وسخت، یا لولا طراحی شود.