خرپا چیست و چه کاربردی در ساختمان سازی دارد؟

خرپا یک سازه فلزی مثلثی شکل است که در ساخت سازه‌های مختلف کاربرد فراوانی دارد. اعضای قاب سازه‌ها بارهای خارجی را حمل می‌کنند و تحت نیروهای محور اصلی قرار می‌گیرند. خرپاها انواع مختلفی دارند، از جمله خرپا ساده یا مسطح و خرپاهای خاص فضایی. در خرپاهای ساده، بار خارجی به اعضا در یک سطح وارد می‌شود، اما در انواع خرپا فضایی اعضا در سه بعد مختلف جهت دهی می‌شوند. در این بلاگ در رابطه با این موضوع که سقف خرپایی چیست و چه کاربردی در ساختمان سازی دارد صحبت خواهیم کرد.

 

خرپا چیست؟

با توجه به توضیحات داده شده درباره خرپا، باید گفت که این سازه از چند عضو تشکیل شده است که توسط نیروهای کششی و فشاری به یکدیگر متصل شده‌اند. در ظاهر، خرپا ساختاری سفت و سخت است که از واحدهای مثلثی تشکیل شده و هر عضو توسط لولاهایی به عضو بعدی در انتهای خود متصل می‌شود. توجه به این نکته ضروری است که تمامی اعضای خرپا باید صاف و بدون انحنا باشند.

خرپاها از جمله سازه‌هایی هستند که به عنوان سازه خمشی عمل می‌کنند. خرپاها معمولاً در پشت بام‌ها، پل‌ها و سازه‌های هوافضا استفاده می‌شوند و اغلب به اندازه طول تیرآهن در نظر گرفته می‌شوند. به این نوع خرپاها تیرهای توخالی مشبک نیز می‌گویند. همچنین امکان استفاده از این محصول در اسکلت فولادی با ترکیب فولاد و بتن وجود دارد. شما همراهان گرامی می‌توانید جهت خرید و میلگرد و همچنین اطلاع از به روزترین قیمت میلگرد درب کارخانه با کارشناسان ما در تماس باشید.

 

 

انواع خرپا از نظر شکل ظاهری

این سازه‌ها از نظر ظاهری با یکدیگر تفاوت دارند و انواع آن‌ها عبارتند از:

1.  خرپا ساده فلزی

خرپا ساده نوعی خرپا مسطح است که با عناصر مثلثی شروع می‌شود و می‌توان با افزودن دو بخش بدون انحنا و مستقیم و همچنین مفاصل یا گره‌ها آن را گسترش داد. از این نوع خرپا می‌توان در ساخت سقف خرپایی با تیرهای شیبدار و تیرچه سقف استفاده کرد.

در گذشته، استفاده از این نوع سقف در ساختمان‌های قدیمی بسیار رایج بود. اما امروزه به دلیل اینکه انواع محصولات جدیدتر و پایدارتری وجود دارد که می‌توانیم آن‌ها را اجرا کنیم، از این نوع خرپا ساده کمتر استفاده می‌شود.

2.  خرپا فلزی مسطح صفحه‌ای

خرپا مسطح خرپایی است که تمام اعضا در آن در یک صفحه دو بعدی قرار می‌گیرند. در این محصول قسمت پایین و بالایی موازی بوده و با هم استفاده می‌شود. خرپا صفحه‌ای برای ساخت سقف‌ها، پل‌ها، تیرها و سایر سازه‌های مکانیکی مانند دوچرخه و هواپیما استفاده می‌شود.

3.  خرپا فلزی فضایی

برخلاف یک خرپا مسطح که بر روی یک صفحه دو بعدی قرار دارد، خرپا فضایی در واقع یک شبکه سه بعدی از مثلث‌های متصل است. انواع خرپا فضایی در بین کارفرمایان محبوب هستند. زیرا بسیار مقاوم بوده و در ساخت سقف نمایشگاه‌ها، استخرها و کارخانه‌ها کاربرد فراوانی دارند.

خرپاهای فضایی معمولاً از آهن، فولاد یا آلومینیوم ساخته می‌شوند و اتصالات آن‌ها اغلب به صورت لولایی است. برای استحکام و مقاومت بیشتر در برخی از طرح‌ها از خرپاهای فضایی دو لایه استفاده می‌شود. قیمت سقف خرپایی دو لایه به طور کلی بالاتر از نوع تک لایه است.

4.  خرپای فلزی مرکب

یک خرپا مرکب از ترکیب دو یا چند خرپا ساده به دست می‌آید. استحکام و مقاومت این نوع خرپا نسبت به سایر انواع خرپا بسیار بیشتر است. به همین دلیل از این نوع سیستم خرپایی در بسیاری از پروژه‌های ساختمانی استفاده می‌شود. لازم به ذکر است که نوع سیستم سقف خرپایی در پروژه‌های مختلف ممکن است متفاوت باشد و باید بر اساس نیاز و اهداف پروژه انتخاب شود.

 

انواع خرپا بر اساس متریال و کاربرد

طبقه بندی انواع خرپا بر اساس مصالح مورد استفاده در ساخت، نوع کاربری و هندسه کلی سازه شامل موارد زیر می‌شود.

1.  خرپا پرات Pratt

این نوع محصول معمولاً از فولاد ساخته می‌شود، اما گاهی اوقات آن را از چوب نیز می‌سازند. اجزای تشکیل دهنده این نوع خرپا به صورت عمودی و مورب بوده و در صورت اتصال به یکدیگر الگویی N شکل را تشکیل می‌دهند.

اعضای عمودی برای مقاومت در برابر نیروهای فشاری و اعضای عرضی برای مقاومت در برابر تنش طراحی شده‌اند. این نوع خرپا عمدتاً در ساخت پل‌ها و ساختمان‌هایی با دهانه‌های بزرگ (بین 20 تا 100 متر) استفاده می‌شود. از نظر هزینه، این نوع خرپا مقرون به صرفه ترین نوع خرپا است.

 

 

2.  خارپا وارن warren

این نوع خرپا عمدتا از فولاد ساخته می‌شود. خرپا وارن از مجموعه‌ای از مثلث‌های متساوی الاضلاع تشکیل شده است و تعداد آن‌ها در مقایسه با انواع خرپا پرات کمتر است. اعضای تشکیل دهنده این نوع سقف خرپایی عمودی نیستند. برعکس، مورب هستند که به نوبه خود تحت فشار و تنش قرار دارند.

3.  خرپای نور شمالی North light

این نوع خرپا عمدتاً برای دهانه‌های کوچک (بین 20 تا 30 متر) در سقف ساختمان‌های صنعتی استفاده می‌شود. این نوع خرپا را نور شمالی می‌نامند، زیرا بیشترین نور را به زمین‌های شمالی هدایت می‌کند.

4.  خرپا شاه تیر  king post

این نوع خرپا معمولاً از چوب و گاهی ترکیبی از فلز و چوب ساخته می‌شود و در طول‌های کمتر از 8 متر استفاده می‌شود. خرپای شاهتیر معمولاً در پشت بام خانه‌های کوچک استفاده می‌شود. این سقف خرپایی یک سازه مثلثی ساده با عضوی عمودی بین وترهای بالا و پایین است.

5.  خرپا عصایی queen post

این خرپا از نظر ظاهری شبیه نوع شاه تیر است با یک عضو مورب در وسط وتر پایین و فاصله بین هر یک از آکوردهای تقسیم شده. این محصول برای دهانه‌های کمتر از 10 متر استفاده می‌شود. انواع خرپا عصایی بسیار ساده، کاربردی و بادوام بوده و در اکثر سازه‌ها قابل استفاده است.

6.  خرپا فینک fink

این نوع محصول معمولاً فولادی بوده و در اجرای سقف منازل و پل‌ها بسیار متداول است. سقف خرپایی فینک برای سازه‌های کوتاه تا 20 متر قابل استفاده است.

7.  خرپا هاو howe

این نوع خرپا معکوس نوع پرات است. این بدان معناست که عناصر عمودی حامل نیروهای کششی و عناصر زاویه‌ای حامل نیروهای فشاری هستند. خرپای هاو نسبت به خرپای پرات سفت تر است. زیرا اعضا باید برای مدت طولانی در برابر نیروهای فشاری مقاومت کنند.

8.  خرپا ویرندیل Vierendeel

نوع خاصی از خرپا که تفاوت قابل توجهی با سایر مدل‌های معرفی شده تا این لحظه دارد، خرپا Vierendeel نام دارد. تفاوت اصلی این مدل با سایر انواع خرپا در نحوه انتقال نیرو است. یکی از خصوصیات رایج سقف خرپایی لولایی مثلثی شکل بودن آنهاست.

به عنوان یک قاعده، این اتصالات لولا هیچ مقاومتی در برابر نیروهای چرخشی ندارند. اما این مدل دارای دهانه‌های مستطیلی یا مربعی است. در نتیجه، اجزای این مدل خرپایی هم نیروهای محوری و هم لنگرهای خمشی را تحمل می‌کنند.

خرپا ویرندیل در برابر تنش‌های معمولی و تنش‌های محوری ناشی از خمش بسیار مقاوم است و از این نظر یک نوع سازه اساسی محسوب می‌شود. در ساختمان‌هایی که خرپاهای مثلثی باعث مسدود شدن درها و پنجره‌ها می‌شوند، این نوع خرپا می‌تواند گزینه بسیار خوبی باشد. زیرا از فضاهای مستطیلی خالی تشکیل شده است.

معایب و مزایای انواع سقف خرپایی چیست؟

همانطور که گفته شد امروزه خرپاها جایگاه ویژه‌ای در صنعت ساختمان دارند و مانند تمام مصالح ساختمانی مدرن می‌توانند مزایا و معایب خاص خود را داشته باشند. از مهمترین مزایای انواع خرپا در صنعت ساختمان می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

·         در صورت رعایت اصول ساخت و تولید، این سازه‌ها می‌توانند وزن زیادی را تحمل کنند و از میزان فشار وارده به سایر قسمت‌های ساختمان بکاهند.

·         استفاده از این محصولات هزینه‌های ساخت را کاهش می‌دهد.

·         می‌توان فواصل زیادی را بین قسمت‌های مختلف ساختمان مانند پشت بام پوشش داد؛ زیرا بار می‌تواند به طور یکنواخت در سراسر سازه منتقل شود.

·         در سازه‌های مشبک می‌توان در مصرف مصالح مختلف صرفه جویی کرد.

·         نگهداری و تعمیر انواع خرپا سقفی آسان بوده و نصب و اجرای آن نیاز به مهارت و تکنیک بالایی ندارد.

·         این محصول را می‌توان در پروژه‌های مختلف به صورت مجدد مورد استفاده قرار داد.

سقف خرپایی علاوه بر مزایای فراوانی که دارد، می‌تواند ایرادات و معایبی نیز داشته باشد که مهمترین آن‌ها عبارتند از:

·         ساخت این محصول به دقت زیادی نیاز دارد و همین امر باعث می‌شود تولید آن زمان بر باشد.

·         باید فضای وسیعی برای ساخت و اجرای انواع خرپا در نظر گرفت.

·         از آنجایی که خرپاها از قسمت‌های مختلفی تشکیل شده‌اند، هزینه‌های نگهداری آن نیز می‌تواند بالا باشد.

·         خرپا فلزی معمولاً سنگین است و به وزن کلی سازه می‌افزاید.

جمع بندی نهایی

خرپا سازه‌ای است که از چندین مثلث تشکیل شده است. این مثلث‌ها با استفاده از پیچ، پین و ... به یکدیگر متصل می‌شوند. این محصولات می‌توانند وزن سازه را به طور مساوی توزیع کنند. از این رو کاربردهای فراوانی به خصوص در ساخت ساختمان‌ها، سقف‌ها، پل‌ها و ... دارند.

این سازه‌ها انواع مختلفی دارند که هر کدام به نوعی می‌توانند در برابر نیروهای فشاری وارد شده به سازه مقاومت کنند. امروزه انواع خرپا ساده، صفحه‌ای، مرکب، پرات و ... در بازار موجود است.

سوالات متداول

 

 

1-      خرپا چیست؟

خرپا یک سازه فلزی متشکل از مثلث‌های به هم پیوسته است که بر کنترل تنش سازه تأثیر می‌گذارد.

2-      کاربرد سقف خرپایی در ساختمان سازی چیست؟

از خرپاها عمدتاً در ساخت انواع برج، پل، سقف و ... استفاده می‌شود. همچنین خرپاهای فلزی در ساخت انبارها و کارخانه‌های صنعتی کاربرد زیادی دارند.

3-      انواع خرپا چیست؟

انواع خرپا بر اساس ظاهر شامل خرپا ساده فلزی، فضایی، صفحه‌ای و مرکب است.