خرپا چیست و کاربردهای آن در صنعت ساخت و ساز
یکی از اصول اساسی در طراحی و ساخت سازه‌های عمرانی، اطمینان از استحکام تجهیزات به کار رفته است. این امر بیانگر اهمیت بی‌نظیر تمایز میان خرپا و سازه‌های کار است. سازه‌هایی مانند پل، سوله، نیروگاه، سد و برج، زمانی می‌توانند به عنوان سازه‌هایی مفید و ایمن شناخته شوند که توانایی مقاومت در برابر نیروهای مختلف را داشته باشند. در غیر این صورت، ممکن است در مواجه با شرایط مختلف، خسارت‌های غیرقابل جبرانی رخ دهد. در این بخش، شناخت خرپا و سازه‌های کار دوچندان اهمیت دارد.
پیشنهاد مقاله ؛ برترین نکات در رابطه با اجرایی ساختمان
مهندسان عمران با انجام محاسبات دقیق و استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته، توانسته‌اند سازه‌هایی را طراحی و تولید کنند که بسیار مقاوم باشند. برای بهره‌برداری بهتر از این سازه‌ها، ضروری است که با ویژگی‌ها و کاربردهای آن‌ها آشنا شوید و تفاوت‌های میان مختلف تجهیزات را بشناسید تا در هر موقعیت، استفاده بهینه‌ای از آن‌ها داشته باشید.
در این مقاله از سایت ابنیه سازان آدینه، قصد داریم تا ابتدا در مورد خرپـا و سازه‌های کار توضیح دهیم و سپس به بررسی تفاوت‌های آن‌ها از نظر مختلف بپردازیم. لذا ما را تا انتهای این مطلب جذاب همراهی کنید.
خرپا یا Truss چیست؟
خرپا یا Truss، سازه‌های صلب و مثلثی هستند که از طریق اجزای باریک و بلند به یکدیگر وصل شده‌اند. این نوع طراحی باعث شده تا در برابر نیروهای کششی و فشاری، مقاومت بالایی از خود نشان دهند. خرپا یا میلگرد زیگزاگ، به عنوان یکی از ساده‌ترین سازه‌های باربر شناخته می‌شوند. به طور کلی، شبکه‌های مثلثی که در یک صفحه قرار دارند را خرپـا می‌نامند و شکل زیگزاگی که به خود می‌گیرد، به عنوان یکی از پایدارترین طرح‌ها نسبت به سایر شکل‌های هندسی شناخته می‌شود.
در مقایسه با اشکال چهار وجهی، مثلث کمترین تعداد اتصالات گوشه را دارد، که این باعث کاهش احتمال برش و شکستگی می‌شود. خـرپـاها از سه قسمت اصلی تشکیل شده‌اند: میلگرد بالایی یا میلگرد خمش که نقش اساسی در مقاوم ت خرپـا دارد، میلگرد پایینی که بخش عمده‌ای از مقاومت خرپا را فراهم می‌کند، و زیگزاگ‌ها که استحکام خـرپـا در برابر نیروهای برشی را تضمین می‌کنند. اکنون باید بفهمیم که فرآیند تولید خرپا چگونه انجام می‌شود.
روش ساخت خرپا چگونه است؟
ساخت سازه‌های خرپـا به دو روش دستی و مکانیزه صورت می‌گیرد. این دو روش به شرح زیر است:
روش دستی یا سنتی
در روش دستی، ابتدا زیگزاگ‌ها با استفاده از خم‌کاری آماده می‌شوند. سپس یک یا دو ردیف از میلگردهای پایینی و بالایی با زیگزاگ‌ها جوش داده می‌شوند. در این روش، خطاهایی مانند اشتباه در اندازه‌گیری و جوشکاری ممکن است رخ دهد که منجر به ضعف سیستم سازه می‌شود.
روش مکانیزه یا غیر دستی
در این روش، تمام مراحل به صورت ماشینی انجام می‌شود. میلگردهای بالایی، پایینی و دو میلگرد زیگزاگ به صورت همزمان وارد دستگاه تولید می‌شوند. در بخش اول دستگاه، می‌توان با دقت ابعاد و زوایای مشخص، شکل مثلثی را در دو میلگرد زیگزاگی ایجاد کرد. سپس زیگزاگ‌ها به سمت جلوی دستگاه حرکت کرده و در امتداد آن جوش داده می‌شوند. این ماشین‌ها مراحل جوشکاری را در کمترین زمان ممکن انجام می‌دهند که منجر به کیفیت بهتر تولید خرپـا می‌شود.
آیا انواع خرپاهای تولیدی چند دسته هستند؟
بله، خرپاها بر اساس ساختاری که دارند به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
خرپاهای ساده
دسته اول آن‌ها خرپـاهای ساده یا به انگلیسی “Simple Truss” هستند. این نوع خـرپـاها ساختاری مسطح دارند که از اتصال سه جزء در انتهای همدیگر و تشکیل شکل هندسی مثلثی به وجود آمده‌اند. در گذشته، این خرپاهای ساده کاربردهای گسترده‌ای داشتند، اما اکنون در ساختمان‌های جدید از نوعی جدیدتر از خرپـاها استفاده می‌شود.
خرپاهای مسطح
نوع دوم خرپاها خرپــاهای مسطح یا به انگلیسی “Planer truss” هستند. در این دسته، تمام اجزا در یک صفحه دو بعدی قرار دارند. این طراحی مسطح به این دلیل است که اختلاف بعدی در نحوه قرارگیری و جهت‌گیری اجزای آن وجود نداشته باشد. خرپـاهای مسطح اعضای تحتانی و فوقانی موازی در ساختار خود دارند.
پیشنهاد مقاله ؛ تیرچه بلوک چیست؟ مزایا و کاربرد سقف تیرچه بلوک
خرپاهای مرکب
آخرین دسته به خرپـاهای مرکب مربوط می‌شود که به انگلیسی “Compounded truss” نامیده می‌شوند. این نوع خرپاها از ترکیب چند خرپای ساده ساخته می‌شوند. استحکام و مقاومت این نوع خرپا در مقایسه با دو دسته دیگر بیشتر است و به همین دلیل در پروژه‌های ساخت‌و‌ساز استفاده از آن‌ها در اولویت قرار می‌گیرد.
آشنایی با سازه‌های فضاکار
حال که با خرپـا آشنا شده‌اید، نوبت به بررسی سازه‌های کار است تا بتوانیم در انتها تفاوت خرپـا با سازه‌های کار را بررسی کنیم. سازه‌های کار به عنوان نوعی از سیستم‌های خرپا شناخته می‌شوند که در ساختارهای سه بعدی استفاده می‌شوند. این سازه‌های کار دارای ساختاری کاملا پیچیده‌تر نسبت به خرپاها هستند.
به طور کلی، سازه‌های کار در اشکال منحنی، گنبدی، شبکه‌های مسطح، طاق و شبکه‌های کابلی طراحی و تولید می‌شوند. در این سازه‌ها، بارهای خارجی در جهت نیروهای داخلی در صفحه واحد پخش می‌شود و به شکل نیروهای فشاری و کششی وارد بر سازه می‌شود. ساختار سازه‌های کار باید به نحوی باشد که شکل نهایی آن در برابر هر تنش فشاری و کششی وارد شده، مقاومت زیادی از خود نشان دهد.
تاریخچه
قدمت این نوع از تجهیزات ساختمانی تقریباً به چند صد سال قبل باز می‌گردد. در ابتدا، از آن‌ها به عنوان داربست‌هایی برای نگهداری چادرهای انسانی استفاده می‌شد. در دوران روم باستان و ایران کهن، به خصوص در دوره صفویه، از سازه‌های کار به منظور ساخت سالن‌های آمفی تئاتر، قصرها، اماکن متبرکه و مساجد اسلامی استفاده می‌شدند.
در سال 1906، الکساندر گراهام بل نخستین شبکه چند لایه را برای پرواز کایت‌ها تولید کرد. او این شبکه را با طول اجزا یکسان و اتصالات ساده‌ای پدید آورد. الکساندر گراهام بل، نخستین مهندسی بود که با قرار دادن صحیح سازه‌های در کنار یکدیگر، سازه‌ای مقاوم و سبک بسازد. از سال 1950، کاربرد سازه‌های کار چندین برابر شد و به همین دلیل مهندسان آن دوران، روز به روز به دنبال ارائه کیفیت بهتر و طراحی اصولی‌تری برای آن‌ها بودند.
انواع سازه‌های فضاکار
سازه‌های فضاکار یا همان سازه‌های کار از سه لحاظ متفاوت دسته‌بندی می‌شوند.
- از نظر مصالح به کار رفته
- از نظر ساختاری
- از نظر اتصالات
تفاوت خرپا و سازه‌های فضاکار
در این بخش، پس از توضیح جامع خرپا و سازه‌های کار، به بررسی تفاوت‌های بین این دو نوع سازه از جوانب مختلف می‌پردازیم:
تفاوت ساختار هندسی
خرپاها دو بعدی هستند و نیاز به تکیه‌گاه و مهاربندی از دو سو دارند اما سازه‌های فضاکار سه بعدی هستند و تکیه‌گاه و مهاربندی فقط از یک سو نیاز دارند.
تفاوت جنس
خرپاها معمولاً از فولاد ساخته می‌شوند اما سازه‌های فضاکار می‌توانند از فولاد، چوب و آلومینیوم ساخته شوند.
پیشنهاد مقاله ؛ کاربرد آلومینیوم در صنعت ساختمان
تفاوت هزینه
خرپـاها ساده‌تر و هزینه کمتری نیاز دارند اما سازه‌های فضاکار پیچیده‌تر و هزینه بیشتری دارند.
تفاوت وزن و حجم
خرپـاها وزن کمتر و حجم کوچکتری دارند اما سازه‌های فضاکار وزن و حجم بیشتری دارند.
تفاوت طراحی و ساخت
خرپاها طراحی و ساخت ساده‌تری دارند اما سازه‌های فضاکار طراحی و ساخت پیچیده‌تری دارند.
تفاوت کاربرد
خرپـاها از طریق تحمل بارها به سازه‌های نگهدارنده اصلی منتقل می‌شوند. اما سازه‌های فضاکار در بسیاری از سازه‌هایی مانند ورزشگاه‌ها، هواپیماها، آشیانه‌ها و… استفاده می‌شوند.
جمع بندی نهایی
خرپـاها، سازه‌هایی دو بعدی هستند که معمولاً از فولاد ساخته می‌شوند و برای تحمل بارها به سازه‌های نگهدارنده اصلی منتقل می‌شوند. آن‌ها ساختار ساده‌تری دارند و هزینه کمتری نسبت به سازه‌های فضاکار دارند. وزن و حجم کمتری نسبت به سازه‌های فضاکار دارند و طراحی و ساخت آن‌ها ساده‌تر است. خرپاها معمولاً در پوشش سقف‌ها و سازه‌های نگهدارنده استفاده می‌شوند و می‌توانند طول‌های مختلفی داشته باشند، اما تنها از یک سو مهاربندی می‌شوند.
خرپا چیست؟
خرپا (Truss) یک سازه‌ی مهم و متداول در مهندسی سازه است که از المان‌های مستقیم مستطیلی یا مثلثی تشکیل شده و برای تقویت و ساخت سقف‌ها، پل‌ها، برج‌ها و سازه‌های دیگر استفاده می‌شود.
چه موادی برای ساخت خرپا استفاده می‌شود؟
معمولاً خرپاها از موادی مانند فولاد، آلومینیوم و چوب ساخته می‌شوند. انتخاب ماده بستگی به نیازهای پروژه و محیط زیستی دارد.
چگونه خرپای مورد نیاز را انتخاب کنیم؟
انتخاب خرپا بستگی به نیازهای خاص پروژه دارد، از جمله بارهای مورد نیاز، ارتفاع و تنش‌های مجاز و شرایط محیطی. مهندسان سازه معمولاً به این موارد توجه می‌کنند و خرپای مناسب را طراحی می‌کنند.
بدون دیدگاه