خرپا چیست؟
در توضیح خرپا باید گفت که این سازه از چند عضو تشکیل شده که تحت نیروهای کششی و فشاری به یکدیگر وصل شده‌اند. خرپا از نظر ظاهری سازه‌ای صلبی شکل و متشکل از واحدهای مثلثی است که هر عضو در انتهای خود به عضو بعدی لولا می‌شود. لازم است بدانید که تمامی اعضای خرپا باید مستقیم و بدون انحنا باشند.خرپاها جزو سازه‌های باربر محسوب می‌شوند که به‌عنوان یک ساختار خمشی عمل می‌کنند. خرپاها معمولاً در سقف‌ها، پل‌ها و سازه‌های هوا و فضا به کار می‌روند و اغلب برای طول دهانه مشابه با جان تیرآهن در نظر گرفته می‌شوند. به این نوع خرپاها تیرهای توخالی مشبک نیز می‌گویند.
مهاربندی خرپا به چه صورت است؟
معمولا اعضای خرپا تحمل لنگرهای خمشی را ندارند و این پایداری توسط گره‌ها تامین خواهد شد؛ به دنبال این امر میتوان برای اعضای خرپا از پروفیل‌های کمی نازک استفاده کرد که باعث پایداری ارتجاعی شود و برای این پایداری از مهاربند در جهات جانبی استفاده می‌شود.
نیروهای اعمال‌شده به خرپا در ساختمان کدام‌ها هستند؟
نیروهای اعمال‌شده به خرپا در سازه‌های مختلف به کاربرد خرپا بستگی دارد و می‌تواند از سازه‌ای به سازه دیگر متفاوت باشد. در ادامه سعی داریم تا به‌طور خلاصه به نیروهای اعمال‌شده به خرپا در سازه‌های مختلف بپردازیم.
ساختمان‌های صنعتی
بار یا نیروهای اعمال‌شده به خرپا در ساختمان‌های صنعتی به چهار دسته تقسیم می‌شوند:
۱-بار مرده
بار مرده اعمال‌شده به خرپاهای سقفی در ساختمان‌های صنعتی یک طبقه از بار مرده روکش‌ها،بار مرده تیرک‌ها، وزن خود خرپا، وزن بست‌ها، مجاری مخصوص تهویه مطبوع و وزن هواکش تشکیل می‌شود.
۲-بار زنده
بار زنده اعمال‌شده به خرپاهای سقفی ساختمان‌های صنعتی شامل وزن گرانشی ناشی از عبور و مرور کاربران و تجهیزات متحرک، گردوغبار، اسباب و اثاثیه خواهد بود.
۳-نیروی باد
با وزش باد در پشت‌بام نیز نیرویی به خرپاهای سقفی اعمال می‌شود که اغلب به‌صورت نیروی صعودی بلند کننده عمود بر سقف است و خلاف بار گرانش عمل می‌کند.
۴-بار ناشی از زلزله
نیروی اعمال‌شده در اثر زلزله به وزن ساختمان وابسته است و در مورد ساختمان‌های صنعتی که وزن زیادی در پشت‌بام دارند، بار زلزله در طراحی مهم خواهد بود.خرپا
ساختمان‌های چندطبقه
نیروهای اعمال‌شده به خرپا در ساختمان‌های چندطبقه در اثر بار جانبی در اثر باد یا زلزله است. این خرپاها هستند که در برابر این بارها مقاومت می‌کنند.
پل‌های خرپا
نیروهای اعمال‌شده به خرپاها در پل‌ها ناشی از انتقال فشار گرانشی وسایل نقلیه در حال حرکت است. خرپاهایی که در پل‌ها استفاده می‌شوند بسته به شرایط محیط و طول دهانه پل می‌توانند از نوع میانی یا نوع عرشه باشند.
بهترین روش‌های تحلیل نیرو در خرپاها
دو روش برای تحلیل نیروهای موجود در یک خرپا وجود دارد که در ادامه به توضیح هریک می‌پردازیم:
روش مفاصل (Joint)
در روش مفاصل هر مفصل به‌صورت تنها فرض شده و برآیند تمامی نیروهای واردشده به آن را برابر صفر می‌گذارند. نیروهای واردشده به یک مفصل می‌تواند از نوع کششی یا فشاری باشد.
روش مقاطع (Section)
درروش مقاطع بخشی از خرپا به‌صورت جداگانه به‌عنوان یک سیستم فرض می‌شود و برآیند نیروها و گشتاورهای واردشده به آن برابر با صفر در نظر گرفته می‌شود تا مقدار نیروهای مجهول در مسئله به دست آیند.
مزایا و معایب خرپا
مزایا و معایب خرپا بسیار هستند در ادامه سعی شده تا به برخی از مزایا و معایب مهم خرپا اشاره کرد.
مزایای روش خرپایی
> از مزایای روش خرپایی این است که برای بیشتر سازه‌های مناطق شهری مناسب است.
> اجرای خرپا در هر شرایطی انعطاف بسیاری دارد.
> میتوان خرپاها را دوباره استفاده کرد.
> اجرای خرپا ساده بوده و نیاز به دستگاه تخصصی ندارد.
> امکان استفاده برای مسافت‌های طولانی
> القای بارهای داخلی اعضا به‌صورت محوری (در جهت عضو)، فشرده‌سازی یا تنشی و کم‌ترین میزان استفاده از مواد
معایب روش خرپایی
> اجرای خرپا، زمان نسبتاً طولانی‌تری نسبت به روش‌های پیشرفته‌تر می‌برد.
> ساختار خرپا از لحاظ طراحی بزرگ بوده و مکان زیادی را اشغال می‌کند.
> هزینه‌های تعمیر و نگهداری خرپا زیاد است؛ زیرا از اعضای بسیاری تشکیل می‌شود.
> خرپا وزن زیادی به ساختمان اضافه می‌کند.
