سازه های خرپایی Trusses Structure

[pink11]

تعريف خرپا:خرپاي ساده از اتصال چند ميله مستقيم كه به طور مفصلي به هم متصل شده به طوري كه شبكه هاي مثلثي به وجود مي آورد تشكيل مي گردد. ضمنا نيرو هاي وارد بر خر پاها بايستي حتما در محل اتصالات مفصلها به خر پا وارد شوند .
اصول ساخت خرپا :‌چون در خرپاها فرض مي شود كه اعضا در انتهاي خود به اعضاي ديگر لولا شده اند . بنابراين ((شكل مثلثي))تنها شكل پايدار خواهد بود . اگر شبكه در يك صفحه واقع باشد ، خرپا را ((خرپاي صفحه اي ))واگر شبكه فضايي باشد خرپاي حاصل را ((خر پاي فضايي))مي گويند . شبكه هايي كه به صورت چهار عضو يا بيشتر باشند ،پايدار نيستند و تحت تاثير نيرو هاي مؤثر فرو مي ريزند .
كا ر برد خرپاها : 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. استخوانبندي 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.
پروفيل هاي رايج در خرپا سازي :
در خرپاسازي ميتوان بر حسب مورد از پروفيلهاي فولادي مختلف استفاده كرد.1-استفاده از پروفيلهاي L و در خرپاهاي سبك به نحوي كه وترهاي بالايي وپاييني از I وقطرهايL استفاده مي شود .2-استفاده از پروفيلهاي IPE يا IPB و  و L به طوري كه وترهاي بالايي وپاييني از I واعضاي قائم از IPE يا IPB وقطريها از 2L پشت به پشت .
3-استفاده از پروفيلهاي مثل IPEIو 2 [ .4-در طراحي خرپاهاي بسيار سنگين از پروفيلهاي IPB استفاده مي‌كنند ولي وترهاي بالايي و پاييني به صورت افقي است.
5-امروزه به كمك تكنيك نورد كردن پروفيلهاي قوطي مربع و مربع مستطيل بسيار ساده شده است و هيچ‌گونه اضافه قيمت ساخت براي اين نوع پروفيلها در مقايسه با ديگر پروفيلها در خرپاسازي وجود ندارد.
6- ازپرو فيل هاي لوله اي شكل در خرپا سازي استفاده مي شود . تنها مشكل در استفاده از اين نوع پروفيل ها بريدن وجفت و جور كردن قطعات به يكديگر است . استفاده از اين نوع پروفيل در صنايع جرثقيل سازي اهميت بسيار دارد.
اجزاي تشكيل دهنده خرپا عبا رتند از : نيروي وارد از لاپه- عضو قطري، عضو قا ئم ، وتر بالايي (كنش) وتر پاييني (عضو مورب زرين)وتر بالايي(عضو مورب بالايي)
اتصالات در خرپا ها :اعضاي خر پاها به وسيله جوش ، پيچ و مهره ويا پرچ به يكديگر متصل مي شوند اتصال اعضا گاهي به مستقيم وگاهي به مسيله ورقي موسوم به ورق اتصال صورت مي گيرد :بنا براين در عمل نه تنها حالت اتصال مفصلي در انتهاي اعضا وجود ندارد، بلكه پيوند آنها به يكديگروبه ورق اتصال از گيرداري قابل ملا حظه اي نيز برخوردار است . توجه به نكاتي خاص موجب مي شود كه فرض اتصال مفصلي و نيرو ي محوري خالص در اعضاي خرپا ها واقعيت بيشتري پيدا كند . از مهمترين ملا حظات در اين مورد آن است كه در طرح خرپا سعي شود تا امتداد محور ميله ها از نقطه مشتركي بگذرد . همچنين اعمال نيرو هاي خا رجي به محل گروه ها از شرايط ديگر اين فرض مي باشد .
ورقه هاي اتصال در خرپا : ورق اتصال در خرپا با توجه به فرم اعضاي آن بدست مي آيد .يكي از مسائلي كه گاهي در اتصالات خرپا ها پيش مي آيد خمش ورق اتصال است . خمش ورق اتصال در بعضي موارد موجب تغيير فرم و كج شدن خرپا واحتمالا خرابي آن مي شود . بسياري از خر ابيهاي ساختمانهاي خرپايي به علت اتصال ضعيف (جوش يا پرچ يا پيچ )و خمش ورق اتصال اتفاق افتاده است . گسيختگي جوش ، پارگي ورق و برش پيچ وپرچها را نيز بايد از ضايعات اتصالات ضعيف خرپا ها به شمار آورد.
لاپه ريزي روي خرپاها و مهار كردن آنها : خر پا ها يا قابهاي خرپايي معمولا به فواصل 3تا6 متر از يكديگر انتخاب مي شوند وبر روي آنها تير هاي (لاپه) در امتداد عمو د برصفحه خرپا ها ويا قابهاي خر پايي قرار داده مي شود . براي نمونه قاب ساختماني از اين نوع با تير هاي طو لي و عرضي متكي بر آنها در شكل نشان داده شده است . بهتر است لاپه ها روي گره هاي خر پا قرار گيرند . باد بند وانوع آن در ساختمانهاي خر پايي : تعريف : به طور كلي باد بند عبارتند از مجموعه ميله ها ويا پرو فيل هايي ( كشها و مهار ها ) است كه نو عا به صورت ضربدري قا بهاي ساختماني را بهم متصل مي كند . چون مقاومت قابهاي خر پايي در برابر نيروهاي عمود بر صفحه قابهابسيار كم است ، لذا براي بالا بردن مقاومت ساختمان در امتدادعمود بر قابهاي خرپايي، از عناصر ساختماني ديگري به نام ( باد بند) يا ((مهارهاي جانبي ))استفاده مي كنند ، فلسفه وجودي باربند جانبي آن است كه به نحوي مقاومت مقاومت سيستم قابها را در جهت عمود بر قابها افزايش دهد. سيستم باد بند عبارتند از مجموعه اي از كشها يا مهارهايي كه به طور ضربدري قابها را به هم متصل مي‌سازد . در اين حالت قابهاي انتهاي ساختمان توسط باد بندها به اولين قاب دروني متصل شده‌اند . اين ترتيب تقويت براي ايجاد استحكام جانبي مناسب است و عملكرد آن به اين صورت است كه سيستم قابهاي خرپايي به اين وسيله به هم متصل مي‌شود و حالت قفسه‌اي را پيدا مي‌كند . اين قفسه در جهات مختلف تحت اثر نيروهاي جانبي داراي صلبيت و پايداري است و واژگون نمي‌شود ، در مواردي نيز سيستم بادبند را هر چند دهنه قاب در ميان ، بين دو قاب انجام مي‌دهند.چپ و راستها را مي‌توان در سطح ميله‌هاي بالايي خرپا يا در سطح ميله‌هاي پاييني خرپا قرار داد.
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 .
منبع:http://www.afshinsalari.com/

 

[DDDIQ]

کتاب : Encyclopedia of Trusses

کتاب : Encyclopedia of Trusses

Encyclopedia of Trusses
کتابچه اطلاعات خرپا


​

 

[az.sa]

نمونه کار خرپا(فرودگاه)

نمونه کار خرپا(فرودگاه)

این رسم یه کار خرپایی مال خودمه ، با استاد متدین، کار فرودگاه طرح 4،نمره ام خوب شده(17.5) میشه بهش اعتماد کرد

 

[DDDIQ]

سازه های خرپایی
علی نصیری
​

 

[mpb]

سازه خرپایی

سازه خرپایی

​

خرپا

سازه همواره یکی از اجزاء ضروری معماری بوده و هست. چه هنگام ساخت سرپناه ساده برای یک خانواده و چه هنگام ایجاد فضای بزرگی که صدها نفر بتوانند در آنجا اعمال عبادی، تجاری و مذاکرات سیاسی و فرهنگی و علمی خود را انجام دهند و یا اوقات فراغت خود را بگذرانند. به عنوان یک اصل، همواره انسان ناگزیر از به کار بردن مقادیر معینی از مواد خاص و شکل دادن به آنها بوده است تا بتوانند ساختار معماریش را در برابر کار و موادی که از نظر قابلیت دسترسی غیر معقول به نظر نمی رسند، با عوامل مخربی مانند باد، رعد و برق، زلزله، آتش سوزی مقابله می شود اما از آنجایی که حس زیبایی خواهی از حواس فطری انسان بوده است، همواره بر سازه شرایط سخت تری نسبت به شرایط استحکام و اقتصاد تحمیل گردیده است .

​

سیستم های خرپایی
سازه های خرپایی متشکل از اعضای کششی و اعضای فشاری می باشند که به شکل مثلثی با اتصال مفصلی به یکدیگر متصل شده اند و نیروهای درونی آنها تماما محوری اند (فشار و با کشش مستقیم بدون خمش و برش). انواع سازه های خرپایی شامل: کابل, خرپا, قاب های فضایی و قاب های ژیودزیک می گردد. هندسه مثلثی شکل دارای نقش و تأثیری اساسی در رفتار خرپاهاست, زیرا مثلث تنها چند ضلعی است که به طور ذاتی دارای پایداری هندسی می باشد. معماران و احتمالا بیش از آنان مهندسان، برای پوشش دهانه های مختلف به سازه های مسطح از قبیل تیرها، خرپاها و قاب های مسطح فکر می کنند. در بیشتر موارد در صورتی که طراحی به صورت سه بعدی انجام شود و برای دهانه های متوسط و دهانه های بلند از سازه های فضایی استفاده شود، مزایای بیشتری به دست می آید . در حقیقت همه سازه ها سه بعدی و دارای طول، ارتفاع و ضخامتند. اگر چه تیرها و خرپاهای مسطح اغلب رفتار سازه ای دو بعدی دارند، اما این عناصر سازه ای به طور کلی در یک صفحه در برابر بارهای وارده مقاومت می کنند. زمانی که دهانه سازه بیشتر از ۱۰ متر می شود، استفاده از اعضای تیر در شبکه تک لایه ای اقتصادی نیست و خرپاهای با جان باز با شبکه های ویرندیل ممکن است جایگزین تیرهای توپر شود.

​

اصول ساخت خرپاها
چون در خرپاها فرض می شود که اعضا در انتهای خود به اعضای دیگر لولا شده اند، بنابراین ((شکل مثلثی)) تنها شکی پایدار خواهد بود. اگر شبکه در یک صفحه واقع باشد، خرپا را ((خرپای صفحه ای)) و اگر شبکه فضایی باشد، خرپای حاصل را ((خرپای فضایی)) می گویند. مطالعه خرپایی نشان می دهد که خرپای مثلثی تحت تاثیر نیروی وارد آمده تغییر شکل نمی دهد مگر این که یکی از اعضای آن خم شده یا بشکند. شبکه هایی که به صورت چهار عضو یا بیشتر باشند، پایدار نیستند و تحت تاثیر نیروهای موثر فرو می ریزند. این شکل ها بدون این که در طول و اندازه اعضای آن ها تغییری رخ دهد، تغییر فرم می دهند.


کاربرد خرپاها
خرپاها از مفیدترین و معمول ترین فرم ساختمانی هستند که در انواع ساختمان ها و ماشین ها به کار می روند. ساختمان های خرپایی در مقابل نیروهای وارد آمده مقاومت بسیاری دارند و از لحاظ اقتصادی نیز ساختن آن ها مقرون به صرفه است. اتصال میله های خرپاها به یکدیگر چنانچه فلزی باشند، به وسیله جوش یا پرچ و یا پیچ صورت می گیرد و چنانچه خرپا چوبی باشد اتصالات ان به وسیله میخ و پیچ انجام می گیرد. خرپا را برای پوشاندن سقف ها، به ویژه سقف های سنگین یا سقف های با دهانه های زیاد و نیز پل ها به کار می برند. در بعضی از ماشین های سنگین مثل جرثقیل ها نیز از خر پا استفاده می شود. خرپاها ضمن داشتن مقاومت زیاد، از نظر وزن سبک هستند. استخوان بندی بال بعضی از پرندگان که برای پرواز باید سبک باشند به صورت خرپا تکوین یافته است.

​

اتصالات در خرپاها
اعضای خرپاها به وسیله جوش ، پیچ و مهره و یا پرچ به یکدیگر متصل می شوند. اتصال اعضا گاهی به طور مستقیم و گاهی به وسیله ورقی موسوم به ((ورق اتصال)) صورت می گیرد. بنابراین در عمل، نه تنها حالت اتصال مفصلی در انتهای اعضا وجود دارند، بلکه پیوند ان ها به یکدیگر و به ورق اتصال از گیرداری قابل ملاحظه ای نیز برخوردار است. توجه به نکاتی خاص موجب می شود که فرض اتصال مفصلی و نیروی محوری خالص در اعضای خرپاها واقعیت بیشتری پیدا کند. از مهمترین ملاحظات در این مورد ان است که در طرح خرپا سعی می شود تا امتداد محور میله ها از نقطه مشترکی بگذرد. همچنین اعمال نیروهای خارجی به محل گره ها از شرایط دیگر این فرض می باشد. به طور کلی برای حل خرپا دو روش وجود دارد. روش اول تعادل مفصلی و روش دوم تعادل برشی است. روش تعادل مفصلی، روشی با قاعده و مراحل انجام ان مشخص است اما برای خرپاهای دو بعدی معمولا محاسبات بیشتری را نسبت به روش تعادل برشی نیاز دارد. روش تعادل برشی کمی نیاز به ابتکار دارد اما برای خرپاهای دو بعدی معمولا جواب را سریع تر نتیجه می دهد و برای حل تست های ازمون مناسب تر است. در روش تعادل مفصل ابتدا سعی می شود با استفاده از معاملات تعادل کل سیستم، نیروهای تکیه گاه های خرپا یا حداقل بعضی از انها محاسبه شود. البته این مورد همیشه امکان پذیر نیست زیرا ممکن است تعداد قیود تکیه گاهی از تعداد معاملات تعادل بیشتر باشد، سپس تعادل هر یک از مفصل های خرپا در نظر گرفته شده و برای هر یک ۲ معادله تعدل افقی و عمودی نوشته می شود. به این ترتیب تعدادی معادله برای پیدا کردن مجهولات (نیروهای اعضا و نیروهای تکیه گاهی که هنوز مجهول هستند) به وجود می اید.

​

مزایا:
– از آنجا که سازه های مرکب با عملکرد برداری در رابطه با وضعیت های بار گذاری متغیر بسیار کارآمد بوده و از آنجا که سازه ها متشکل از اجزای مستقیم و کوچک هستند جهت تشکیل سیستم های سازه ای قائم برای ساختمان های مرتفع مناسبت بارزی دارد.
– سیستم های با عملکرد برداری به عنوان سیستم های سازه ای قائم جهت ساختمان های مرتفع مزایای زیادی دارند. در صورتی که از آرایش مناسبی برخوردار باشند، می توانند عملکرد های سازه ای جمع آوری بارگذاری خطی ، انتقال بار مستقیم و پایداری در مقابل بار های جانبی را توأما انجام دهند.
– سیستم های سازه ای با عملکرد برداری، به دلیل اینکه جهت گسترش سه بعدی با عناصر استانداردشان در حداقل فضای ممکنه، امکان های نا محدود و گوناگونی را مهیا می سازد. فرم سازه مناسب برای شهر های متحول آتی به شمار می روند.
– سیستم های سازه ای با عملکرد برداری،،در واقع پیش نیاز های سوق دادن همه جانبه طراحی شهری به سمت بعد سوم یعنی ارتفاع هستند. فقط به وسیله سازه های فضایی با عملکرد برداری می توان تهاجم فنی فراگیر فضای سه بعدی و طراحی شهری را سامان داد.

​

منبعars-disa.ir