کاروفناوری - حرفه وفن

  خرپا (Truss)

 خرپا چیست؟

 به سازه هايي كه تمام اعضاي آنها، اعضاي دو نيرويي (با باربري محوري) و اتصالات آنها، مفصلي باشد، خرپا گويند.

خرپا  سازه ای صلب از واحدهای  مثلثی (سه گوش)شکل است که از اتصال اجزای باریک و بلند ساخته شده است. خرپاها توانایی تحمل نیروهای کششی و فشاری را دارند.

شبکه های مثلثی مجموعه ای از میله های مستقیم ( پروفیل ها ) را که بطور مفصلی ساخته می شوند، خرپا می نامند.

خرپا (Truss) سازه ای صلب و مثلثی شکل می باشد که اعضای آن مستقیم و بدون انحنا بوده و اتصال اعضا ی آن با یکدیگر به صورت مفصل (لولا) می باشد. خرپا ها 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.

خرپا شبکه ای است متشکل از چندین عضو که سر هایشان به هم متصل شده اند و مجموعاً یک سازه صلب را تشکیل داده اند. عضو های سازنده خرپاها می توانند از جنس تیر آهن، نبشی، میله، برخی انواع پروفیل ها و... باشد.

اعضای خرپاها را معمولاً با جوش، پرچ، پیچ و یا پین های بزرگ به هم متصل می نمایند.

 خرپاها علی رقم اینکه وزن کمی دارند، می توانند نیروهای زیادی را تحمل نمایند و لذا برای ساخت بسیاری از سازه ها مقرون به صرفه می باشند. خرپاهای متداولی که حتماً با آن ها برخورد داشته اید عبارتند از پل ها، سقف سالن ها، دکل های برق، جرثقیل ها و سازه های مشابه.

البته در سطح دانشجویی و دانش آموزی نیز حتماً با خرپاهایی از جنس ماکارونی (پل های ماکارونی) برخورد کرده اید.

به دلیل نوع اتصال اعضای خرپا به صورت مفصل با یکدیگر نیروی گشتاور در خرپا تاثیری ندارد و به همین دلیل خرپاها جزء سازه های ساده ی باربر محسوب می شوند که در پل ها، سقف ها، در سواله ها با دهانه های بلند و سازه های هوا فضا کاربرد دارند.

خرپا ها به دلیل سه عضوی و مثلثی شکل بودنشان پایدار می باشند ولی اشکالی که دارای چهار عضو یا بیشتر باشند ناپایدار بوده و تحت اثر نیروهای وارد شده فرو می ریزند.

كا ر برد خرپاها :

جهت پوشش دهنه های طویل 8 تا 45 متر سخته می شوند.

مثال:پوشش سقف 1-کارخانجات صنعتی 2-آشیانه هواپیماهای کوچک 3-انبارهای بزرگ و ...

خرپاها از مفيد ترين فرم ساختماني هستند كه در انواع ساختمانها وماشينها به كار مي روند. ساختمانهاي خرپايي،در مقابل نيروهاي واردآمده مقاومت بسياري دارند واز لحاظ اقتصادي نيز ساختن آنها مقرون به صرفه است .اتصال ميله هاي خرپاها به يكديگر چنانچه فلزي باشند ،به وسيله ميخ وپيچ انجام مي گيرد .وچنانچه خرپاي چوبي باشد،اتصالات آنها به سقفهاي با دهانه هاي زياد ونيز پله ها به كار مي برند. بعضي از ماشينهاي سنگين ،مثل جرثقيلها،نيز از خرپا استفاده مي شود.خرپاها ضمن داشتن مقاومت زياد،از نظر وزن سبك هستند. استخوان بندي بال بعضي از پرندگان كه براي پرواز بايد سبك باشند،به صورت خرپا تكوين يافته است .اسكلت بندي هواپيماها را نيز به همين علت از نوع خرپايي انتخاب مي كنند.

توجه 1:

در هر یک از عضوهای خرپا مقاومت کششی و یا فشاری به وجود می آید؛ مشروط بر آنکه اتصالات اعضا، بصورت مفصلی ( لولایی ) انجام می شود.

توجه 2:

چنانچه اتصالات اعضای خرپا بشکل مثلثی صورت می گیرد، پایدار ترین شکل اتصالات اعضای خرپا خواهد بود بطوری که این اتصالات در سه رأس به صورت مفصلی انجام می شود، دارای پایداری و تعادل کاملی می شود.

توجه 3:

حالت نا پایدار و نا متعادل اتصالات اعضا مفصلی خرپایی، شکل مربع یا مربع مستطیل آن می باشد. اضافه کردن عضو قطری در این گونه خرپاها، تعادل و پایداری ایجاد می شود.

انواع خرپاها در حالت کلی

1)  خرپای صفحه ای:

چنانچه شبکه خرپا در یک صفحه دو بعدی واقع می شود، خرپا را صفحه ای می نامند.

خرپایی را که اعضای آن در یک صفحه قرار داشته باشند خرپای صفحه ای می نامند مانند خرپاهایی که در ساخت پل ها به کار می روند و معمولاً به صورت یک زوج هستند که در طرفین پل قرار می گیرند و با چند میله عرضی به هم متصل می شوند

 جزء اصلی سازنده خرپاهای صفحه ای مثلث می باشد، یعنی سه میله که سرهایشان توسط پین به هم متصل شده باشد و یک قاب صُلب را تشکیل دهند

 2) خرپای فضایی:

چنانچه شبکه فضایی باشد، خرپای حاصل از خرپای فضایی می نامند.

انواع خرپا

 1. خرپا ساده simple truss:

با اتصال سه عضو در دو گره به صورت مفصلی با یکدیگر یک مثلث تشکیل شده که به آن مثلث بنیادی خرپا گفته می شود. 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 می گویند) جدید به یکدیگر مفصل شده و انتهای دیگر آنها به گره‌های موجود مفصل می‌گردند. خرپاهایی که بدین نحو ایجاد می گردند به خرپاهای ساده موسومند.

خرپاهایی را که روی یک مثلث اصلی ساخته می شوند خرپای ساده می گویند مانند خرپاهای زیر:

2. خرپای مرکب یا Compounded Trusses:

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

3.خرپای پیچیده و مبهم:

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

خرپاي فضايي:

يكي از مقاومترين و جالبترين سازه‌ها ي شبكه فضايي (( حقيقي )) يا خرپاي فضايي است . از خرپاهاي فضايي ، به علت سختي و استحكام زيادي كه دارند ، براي پوشش فضاهاي كارخانه‌ها ، نمايشگاها ،استخرها و … استفاده مي‌شود . در عمل از اين سيستم براي پوشاندن سقفهايي به مساحت 90*90 بدون بهره‌گيري از ستون استفاده مي‌كنند . در طي سالهاي اخير از شبكه‌هاي دو لايه‌اي كه يك يا هر دو لايه آنها از شش ضلعي‌هايي تشكيل مي‌‌شود ، براي احداث بام استفاده‌ شده است . جنس و نوع پروفيلهاي به كار رفته در خرپاهاي فضايي ممكن است لوله فلزي ، آلومينيومي ،نبشي و يا قوطي باشد كه اتصالات به صورت مفصلي است .

اتصالات در خرپاهای فلزی

 1-جوش          2-پیچ          3-پرچ

توجه 1:

جوش از معمولترین اتصالات می باشد.

توجه 2:

در جوشکاری موارد به قرار زیر، از اهمیَت زیادی بر خوردار است:

 الف)ضخامت جوش           ب)نوع جوش        ج)طریقه اجرا

محاسن خرپاها در پوشش سقف

1-سقف خرپایی، در مقابل نیروهای افقی و فشاری، مقاومت زیادی دارد.

2-سبکی سقف خرپایی، نسبت به ارتفاع بوجود آمده.

3-دهانه های طویلی را پوشش می دهد.

4-مقرون به صرفه بودن سقف خرپایی، از نظر اقتصادی.

        انواع مدلهای خرپا: