خرپا و انواع آن

به سازه های فلزی مثلث شکلی که اجزای آن بدون انحنا بوده و اتصال آن ها به صورت لولا می باشد، خرپا گفته می شود. این سازه یکی از متداول ترین انواع سازه هایی است که در ساختمان سازی مورد استفاده قرار می گیرد. با این مقدمه به سراغ معرفی انواع خرپا و ویژگی های آن ها می پردازیم. در ادامه این مطلب با ما همراه باشید.

انواع خرپا
همان گونه که در بالا اشاره شد، این سازه مثلثی شکل یکی از متداول ترین انواع سازه ها می باشد. استفاده از این سازه در مکان های مسقف شده و قسمت هایی که از زیربنای وسیعی برخوردار هستند، صورت می گیرد. از ویژگی های خرپا می توان به تحمل آن ها در برابر نیروهای فشاری و کششی اشاره کرد. این ویژگی سبب می شود خرپا تغییر شکل هندسی ندهد. این سازه در دسته سازه های ساده باربر قرار گرفته و در ساخت پل، سقف و سازه های هوا فضا از آن ها استفاده می شود. از آن جایی که اجزای سازه خرپا به شکل مفصلی به یکدیگر متصل هستند، نیروی گشتاور در آن ها تأثیری ندارد.

به طور کلی خرپاها در انواع مختلف خرپای دو بعدی، خرپای سه بعدی، خرپای چندگانه، خرپای پرات، خرپای وارن و خرپای کی تقسیم بندی می شوند. در ادامه به بیان توضیحات تکمیلی در مورد هر یک از آن ها می پردازیم.

خرپای دو بعدی
نحوه قرارگیری اجزا در سازه های خرپای دو بعدی به گونه ای است که از لحاظ هندسی اختلاف دو بعدی در آن ها وجود ندارد. در این نوع خرپا می توان تمام اجزای خرپا را در یک صفحه قرار داد.

خرپای سه بعدی
این خرپا بر خلاف نمونه های قبل مجموعه ای از اجزا و اتصالات هستند. از مزایای استفاده از خرپاهای سه بعدی می توان به قابلیت تحمل بارهای سه بعدی اشاره کرد. همین ویژگی حجیم شدن سازه را سبب می شود.

خرپای چند گانه
در جهت بر طرف کردن نقاط ضعف و تقویت نقاط قوت از خرپای چندگانه استفاده می شود. طراحی خرپای چندگانه به گونه ای است که لینک های وسط به صورت تکی و لینک های بالا و پایین به شکل دوگانه و چند گانه قرار می گیرند. از مزایا و ویژگی های این گونه خرپاها می توان به توان ظرفیتی بالای آن ها در تحمل بارهای صفحه ای و مقاومت خمشی و کمانشی مناسب در جهت های مختلف، اشاره کرد. این ویژگی با حفظ ابعاد متناسب در خرپا صورت می گیرد.

خرپای پرات
استفاده از خرپای پرات در ساخت پل و سازه های طاق مانند صورت می گیرد. در این نوع سازه ها بیش ترین فشار اعمالی در راستای عمودی صورت می گیرد. از جمله مزایا و ویژگی های این گونه خرپاها می توان به طراحی ساده، وزن کم خرپا، تسهیل در ساخت سازه، کاهش هزینه های ساخت و ساخت یک سازه مقرون به صرفه اشاره کرد.

در کنار مزایایی که از آن ها یاد شد، خرپای پرات دارای معایبی نیز می باشد. از جمله معایب و نقاط ضعف این خرپا می توان به عدم امکان پذیری استفاده از این خرپا در مواقعی که بار سازه در راستای عمود می باشد، اشاره کرد.

با توجه به آن چه که در مورد این خرپا گفته شد، می توان گفت به طور کلی در زمانی که نیاز به یک طراحی با هزینه مقرون به صرفه دارید می توانید از این خرپا استفاده کنید. هم چنین امکان استفاده از آن ها در مواقعی که چند نوع بار بر سازه وارد می شود نیز وجود دارد. استفاده از این خرپا در سازه های ساده نیز امکان پذیر می باشد.

خرپای وارن
از دیگر انواع خرپا که دارای شکل مثلث متساوی الاضلاع می باشد، خرپای وارن است. به کارگیری این خرپا می تواند بارهای وارد بر اجزای مختلف را پخش کند. استفاده از خرپای وارن در زمانی که فشار وارد بر سازه در تمامی نقاط پخش می شود، صورت می گیرد. این ویژگی نشان می دهد استفاده از این خرپا در سازه هایی که بار بر روی یک نقطه متمرکز می شود، مناسب نمی باشد. از این نوع خرپا در ساخت سازه های بلند و سازه هایی که ساده و به دور از پیچیدگی هستند استفاده می شود.

از مزایای خرپای وارن می توان به توزیع متناسب و برابر بارها در قسمت و اجزای مختلف سازه اشاره کرد. هم چنین می توان گفت این گونه خرپاها از طراحی نسبتا ساده ای برخوردار می باشند.

از نقاط ضعف خرپای وارن نیز می توان به عدم امکان پذیری استفاده از آن ها در سازه هایی که بارهای متمرکز تنها بر یک نقطه وارد می شوند، اشاره کرد. از دیگر نقاط ضعف این گونه خرپاها می توان به پیچیدگی ساخت و استفاده از مواد و مصالح بیش تر در ساخت آن ها اشاره کرد.

خرپای کی (k)
خرپای کی نسبت به خرپای پرات از پیچیدگی بیش تری برخوردار می باشد. تفاوت این دو خرپا در اجزای عمودی آن ها می باشد. این تفاوت به گونه ای است که اجزای عمودی خرپای کی کوتاه تر از اجزای عمودی خرپای پرات می باشد. این ویژگی سبب می شود سازه در برابر تنش های خمشی مقاومت بیش تری داشته باشند. از عمده ترین نقاط ضعف این سازه می توان به غیر قابل پیش بینی بودن رفتار اجزای خرپا اشاره کرد. از مزایای خرپای کی می توان به کاهش تنش کششی در اجزای عمودی و کاهش هزینه های بنا و در کنار آن افزایش راندمان آن اشاره کرد. بسیاری از متخصصان در این زمینه پیچیدگی ساختاری این خرپا و استفاده از مصالح و مواد زیاد در ساخت آن ها را از نقاط ضعف آن ها می دانند.