خرپا چیست + آشنایی با انواع خرپا در ساختمان

خرپا یکی از اجزای تشکیل‌دهنده برخی از سازه‌ها است که می‌تواند نیروهای کششی و فشاری را تحمل کند. سیستم خرپا به گونه‌ای است که تمام بخش‌های آن به هم پین می‌شوند و با استفاده از محور اصلی می‌توانند باعث مقاومت ساختمان در برابر بارهای خارجی شوند.

انواع خرپا در ساختمان، در بخش‌هایی مثل سقف به کار می‌روند و هزینه نسبتا مقرون به‌صرفه‌ای دارند؛ بنابراین چنین سازه‌ای در زمینه ساخت سازه‌های فضایی، بسیار مناسب و کاربردی است. ما نیز قصد داریم در این مطلب به شما بگوییم که خرپا چیست و انواع آن کدامند. تا انتهای مطلب همراه وبلاگ آیرومارت باشید.

خرپا چیست و چه کاربردی دارد؟

اعضای سازه‌های فولادی در معرض نیروهای محوری قرار داشته و معمولا کارایی بالاتری نسبت به اعضای انعطاف‌پذیر دارند، زیرا سطح مقطع آن‌ها تقریبا یکنواخت است. خرپاها از اعضای مختلف با محورهای اصلی تشکیل شده‌اند و معمولا برای ایجاد مقاومت در برابر بارهای خارجی استفاده می‌شوند.

در ضمن، این نوع سازه‌ها اغلب برای پوشاندن دهانه‌های بزرگ به کار می‌روند و آن‌ها را از مقاطع مختلف فولادی مانند قوطی می‌سازند. برای استعلام روزانه قیمت انواع قوطی مانند قیمت قوطی ۳۰*۶۰ به صفحه این محصول مراجعه کنید.

همان‌طور که می‌دانید انواع خرپاها در مقایسه با سایر سیستم‌های سازه‌ای، مصالح نسبتا کمتری مصرف می‌کنند و برای ساخت آن‌ها به نیروی کار کمتری نیاز است، بنابراین خرپاها در زمینه ساخت سازه‌های فضایی کاملا مناسب و کارآمد محسوب می‌شوند و در مراحل ساخت ساختمان های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

خرپاها در قسمت‌های مختلفی از جمله سقف ساختمان‌های صنعتی یک طبقه، سقف‌های بلند و سقف ساختمان‌های چند طبقه کاربرد دارند. از خرپاها در مقاطع ذکرشده به منظور ایجاد مقاومت در برابر بارهای ثقلی استفاده می‌شود.

ناگفته نماند که از این نوع سازه‌ها در قسمت‌های دیگر به منظور ایجاد مقاومت در برابر بارهای جانبی و ایجاد پایداری جانبی بهره می‌برند. این قسمت شامل تیرهای افقی بلند ساختمان‌ها، دیوارهای چند طبقه و ساختمان‌های صنعتی می‌شود.

به طور کلی، وظیفه خرپا توزیع یکنواخت وزن، کنترل تنش و فشار بدون خم شدن یا برش است. خرپاها بیشتر در ساخت پل، سقف و برج استفاده می‌شوند و انواع خرپا فلزی در ساخت انبارها و سوله خرپایی کاربردهای فراوانی دارند. در واقع، از خرپاها به منظور به حداقل رساندن وزن وارده به اسکلت سازه، کاهش انحراف و خمش و تحمل بارهای سنگین استفاده می‌شود.

مزایای خرپا

برخی از مهم‌ترین مزایای خرپا عبارتند از:

• برای اکثر سازه‌ها در مناطق شهری مناسب است
• در هر شرایطی اجرای خرپا بسیار منعطف است
• خرپا را می‌توان دوباره استفاده کرد.
• اجرای خرپا ساده است و نیاز به ابزار خاصی ندارد
• استفاده از این روش در طول‌های زیاد امکان‌پذیر است
• بارهای داخلیِ اعضا را به صورت محوری (در جهت عضو) القا می‌سازد

معایب خرپا

خرپاها علاوه بر مزایای گوناگون، معایبی هم دارند که شامل موارد زیر می‌شود:

• اجرای انواع خرپا بیشتر از روش‌های پیشرفته طول می‌کشد.
• سازه خرپا از نظر طراحی بزرگ است و فضای زیادی را اشغال می‌کند.
• هزینه‌های نگهداری خرپا بالا است، زیرا از اعضای بسیاری تشکیل می‌شود.
• خرپاها وزن زیادی را به ساختمان اضافه می‌کنند.

بررسی نیروهای اعمال‌شده به خرپاها

به طور کلی می‌توان گفت که نیروهای وارده به خرپاها در سازه‌های مختلف به کاربرد خرپا بستگی دارد و در سازه‌های مختلف متفاوت است. از این رو در ادامه مقاله سعی داریم به اختصار به نیروهای وارده به خرپاها در سازه‌های مختلف بپردازیم و دید جامعی درباره اهمیت استفاده از این نوع سازه به شما ارائه دهیم:

۱. بارهای وارده در ساختمان صنعتی

جالب است بدانید که بارها یا نیروهای وارده به خرپاها در ساختمان‌های صنعتی به چهار دسته تقسیم می‌شوند:

بار مرده ساختمان

بارهای مرده اعمال‌شده به خرپاهای سقف در ساختمان‌های صنعتی یک طبقه، شامل بار مرده روکش‌ها، بار مرده تیرک‌ها، وزن خود خرپاها، وزن بست‌ها و کانال‌های تهویه می‌شود.

بار زنده ساختمان

بارهای زنده اعمال شده به خرپاهای سقف ساختمان‌های صنعتی شامل وزن ناشی از افراد، تجهیزات متحرک، اسباب و اثاثیه ثابت است.

نیروی باد

با وزش باد در پشت بام، نیرویی به خرپای سقف وارد می‌شود که اغلب به صورت نیروی رو به بالا است و برخلاف جهت گرانش عمل می‌کند.

بار ناشی از زلزله

به طور کلی، نیرویی که در اثر زلزله به سازه وارد می‌شود، همواره به وزن ساختمان بستگی دارد و در مورد ساختمان‌های صنعتی با وزن زیاد در پشت بام، محاسبه بار زلزله در طراحی مهم است.

۲. بارهای وارده در ساختمان‌های چند طبقه

در ساختمان‌های چند طبقه، نیروهای وارده به خرپاها ناشی از بارهای جانبی، باد یا زلزله است. در واقع همان‌طور که در انواع سازه‌های یک طبقه ذکر شد، خرپاها در برابر این بارها مقاومت می‌کنند و امنیت و آرامش را برای ساکنین فراهم می‌آورند.

۳. بارهای وارده بر پل‌ها

نیروهای وارده به خرپاها در پل‌ها ناشی از انتقال فشار گرانشی وسیله نقلیه در حال حرکت است. در واقع، خرپاهای مورد استفاده در پل‌ها بسته به شرایط محیطی و طول دهانه پل می‌توانند از نوع میانی یا عرشه‌ای باشند که هر کدام عملکرد خاص خود را دارند.

انواع خرپا از لحاظ شکل

انواع خرپا از نظر شکل ظاهری با یکدیگر تفاوت‌هایی دارند که آن‌ها را می‌توان به صورت زیر طبقه‌بندی کرد:

۱. خرپای فلزی ساده

این خرپا نوعی خرپای مسطح است که با یک عنصر مثلثی شکل شروع می‌شود و می‌تواند با افزودن دو عضو مستقیم و بدون انحنا و همچنین یک مفصل یا گره گسترش یابد. از این نوع خرپا می‌توان برای ساخت انواع سقف ساختمان قاب‌بندی‌شده با تیرهای شیب‌دار و تیرچه سقفی استفاده کرد.
قبلا از این نوع خرپاها در ساختمان‌های قدیمی استفاده می‌شد؛ اما امروزه با توجه به وجود انواع مقاوم‌تر خرپاهای دیگر، این نوع سیستم خرپا کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

۲. خرپاهای فلزی مسطح یا صفحه‌ای

در این خرپا تمامی اعضا در آن در یک صفحه دو بعدی قرار می‌گیرند. در خرپاهای فلزی مسطح یا صفحه‌ای، اعضای تحتانی و فوقانی موازی هم قرار دارند و به طور معمول به صورت پشت سر هم استفاده می‌شوند. خرپاهای مسطح در ساخت سقف‌ها، پل‌ها، تیرها و حتی سازه‌های مکانیکی دیگر مانند دوچرخه و هواپیما به کار می‌روند.

۳. خرپا فلزی فضایی

برخلاف خرپای مسطح که روی یک صفحه دو بعدی قرار دارد، یک خرپای فضایی در واقع یک شبکه سه بعدی متشکل از مثلث‌های متصل به هم است. خرپای فضایی به ویژه در بین کارفرمایان محبوبیت زیادی دارد، زیرا بسیار مقاوم است و معمولا در ساخت سقف نمایشگاه، استخر و کارخانه استفاده می‌شود.

خرپاهای فضایی عمدتا از آهن، فولاد یا آلومینیوم ساخته می‌شوند و اتصالات آن‌ها از مدل لولایی است. در برخی پروژه‌ها برای مقاومت و استحکام بیشتر، از خرپاهای فضایی دو لایه استفاده می‌شود. خرپاهای دو لایه معمولا هزینه بیشتری نسبت به انواع تک لایه دارند.

۴. خرپای فلزی مرکب

یک خرپای مرکب از ترکیب دو یا چند خرپای فلزی ساده به دست می‌آید. استقامت و مقاومت این نوع خرپا بسیار بیشتر از سایر انواع آن است؛ به همین دلیل از این نوع سیستم در بسیاری از پروژه‌های ساخت و ساز استفاده می‌شود. لازم به ذکر است که سیستم خرپایی برای هر پروژه می‌تواند متفاوت باشد و نوع آن باید با توجه به نیاز و اهداف پروژه انتخاب شود.

انواع خرپا از نظر کاربری و متریال ساخت

طبقه‌بندی انواع خرپا با توجه به متریال مورد استفاده در ساخت، نوع کاربرد و هندسه کلی سازه، شامل موارد زیر است.

۱. خرپا پِرات

جنس این نوع خرپا معمولا مصالح ساختمانی فولادی است، اما گاهی اوقات از چوب هم ساخته می‌شود. اجزای تشکیل‌دهنده خرپا پرات، به‌صورت عمودی و مورب بوده و با کنار هم قرار گرفتن آن‌ها، الگوی N شکل به دست می‌آید.

اعضای عمودی برای مقاومت در برابر نیروهای فشاری و اعضای مورب برای مقاومت در برابر کشش طراحی شده‌اند. این نوع خرپا عمدتا در ساخت پل‌ها و ساختمان‌هایی با دهانه‌های بزرگ (بین ۲۰ تا ۱۰۰ متر) استفاده می‌شود. قیمت خرپا پرات به لحاظ هزینه از انواع دیگر مقرون به‌صرفه‌تر است.

۲. خرپا وارِن

این نوع خرپا عمدتا از فولاد ساخته می‌شود، مجموعه‌ای از مثلث‌های متساوی‌الاضلاع است و اعضای کمتری نسبت به خرپا پرات دارد. اجزای تشکیل‌دهنده خرپا وارن عمودی نیستند، به شکل مورب ساخته می‌شوند و به طور متناوب تحت تنش و نیروهای فشاری قرار دارند.

۳. خرپای نور شمالی

این نوع خرپا معمولا برای دهانه‌های کوچک (بین ۲۰ تا ۳۰ متر) در سقف ساختمان‌های صنعتی استفاده می‌شود. این نوع خرپا را نور شمالی می‌نامند، زیرا بیشترین نور را به سمت سرزمین‌های شمالی هدایت می‌کند.

۴. خرپا شاه تیر

این نوع خرپا معمولا از چوب و گاهی از ترکیب فلز و چوب ساخته می‌شود و برای دهانه‌های کمتر از ۸ متر مورد استفاده قرار می‌گیرد. خرپاهای شاه تیر اغلب در سقف خانه‌های کوچک به کار می‌روند. این خرپا به شکل مثلث ساده با عضو عمودی، بین راس و وتر پایین قرار می‌گیرد.

۵. خرپا عصایی

خرپای عصایی از نظر ظاهری شبیه به خرپای شاه تیر است، با این تفاوت که بین وتر پایینی و هر یک از وترهای بالایی یک عضو مورب دارد. خرپاهای عصایی برای دهانه‌های کمتر از ۱۰ متر به کار می‌رود. این نوع خرپا بسیار ساده، کاربردی و مقاوم بوده و در اکثر سازه‌ها قابل استفاده است.

۶. خرپا فینک

این نوع خرپا عمدتا از فولاد ساخته شده و در اجرای سقف ساختمان‌های مسکونی و پل‌ها بسیار رایج است. خرپا فینک را می‌توان در سازه‌های دهانه کوتاه (تا حدود ۲۰ متر) اجرا کرد.

۷. خرپا هاو

این نوع خرپا از نوع وارونه خرپا پرات است؛ به این معنی که اعضای عمودی، نیروهای تنشی و اعضای قطری (مورب) نیروهای فشاری را تحمل می‌کنند. خرپا هاو غیرکاربردی‌تری از خرپای پرات است، زیرا عضو مورب باید برای مدت زمان طولانی‌تری در برابر نیروی فشاری مقاومت کند.

۸. خرپا ویرندیل

نوع خاصی از خرپا که با سایر مدل‌های عنوان‌شده کاملا متفاوت است، خرپا ویرندیل نامیده می‌شود. تفاوت اساسی این مدل با خرپای دیگر، در نحوه انتقال نیروها است.
ویژگی مشترک خرپاهای دارای گره‌های لولایی این است که از شکل‌های مثلثی تشکیل می‌شوند. این مفاصل لولایی هیچ مقاومتی در برابر نیروهای دورانی و چرخشی ندارند، اما خرپای ویرندیل دارای دهانه‌های مستطیلی یا مربعی شکل است. در نتیجه، اجزای تشکیل‌دهنده این مدل خرپا، هم نیروهای محوری و هم گشتاور خمشی را تحمل می‌کنند.

خرپاهای ویرندیل در برابر تنش‌های معمولی و تنش‌های محوری ناشی از خمش، مقاومت زیادی از خود نشان می‌دهند. در ساختمان‌هایی که خرپاهای مثلثی شکل باعث انسداد درب و پنجره می‌شود، این نوع خرپا می‌تواند انتخاب مناسبی باشد، زیرا از فضاهای مستطیلی خالی تشکیل شده است.

مراحل ساخت خرپا به طور خلاصه

در این بخش در مورد مراحل ساخت و نصب خرپا اطلاعاتی را با شما به اشتراک می‌گذاریم:

۱. اجزای خرپا

اولین نکته مهم در طراحی، ساخت و نصب خرپا چه در ساخت سوله و چه در ساختمان معمولی، آشنایی با اجزای آن است. خرپا از اجزای مختلفی از جمله یال تحتانی، یال فوقانی، اجزای قائم و اجزای قطری تشکیل شده است.

۲. اتصالات خرپا

برای اتصال اجزای خرپا به یکدیگر، اتصالاتی مانند پیچ، مهره و پرچ به کار می‌روند. همچنین با توجه به کاربرد سازه، می‌توان از ورق‌های اتصال برای متصل کردن آن‌ها استفاده کرد. در استفاده از اتصالات باید نهایت دقت را به خرج دهید، زیرا یکی از مهم‌ترین عوامل خرابی خرپاها، باز شدن یا شکستن اتصالات است.

۳. اجرای خرپا

هنگام ساخت خرپای سقف سعی می‌شود طراحی به گونه‌ای صورت گیرد که حداکثر نور طبیعی از سقف دریافت شود. زمانی که تمام اعضای خرپا در یک صفحه نباشند، به آن خرپای فضایی گفته می‌شود که از به هم پیوستن اجزای مثلثی شکل به وجود می‌آید. این خرپا از استحکام فوق‌العاده بالایی برخوردار است، به همین دلیل در ساخت سقف کارخانه‌ها، استخرها و نمایشگاه‌ها استفاده می‌شود.

فرق خرپا و قاب چیست؟

انواع خرپا و قاب از نظر اشکال هندسی و ساختاری و همچنین کاربردهایشان با یکدیگر تفاوت دارند. شاید بتوان نحوه اتصال اجزای مختلف در این دو ساختار را یک تفاوت مهم دانست. به طور کلی، اعضای قاب مانند تیرهایی محسوب می‌شوند که اساسا برای حمل بارهای عرضی یا جانبی در طول خود طراحی شده‌اند. این بارهای خارجی باعث ایجاد نیروهای داخلی مانند برش و گشتاور خمش می‌شوند.

برخی از اعضای قاب (مانند ستون‌ها) حتی می‌توانند برای حمل بارهای محوری (طولی) بزرگ طراحی شوند. این نوع اعضا به دلیل نحوه اتصال به یکدیگر یا سازه‌های دیگر، قادرند چنین بارهایی را تحمل کنند. قاب‌ها از طریق اتصالات کاملا سفت و سخت مانند جوش یا پیچ و مهره، به یکدیگر متصل می‌شوند که امکان انتقال برش و گشتاور را فراهم می‌کند.

از طرفی، در مورد تفاوت خرپا و قاب می‌توان گفت که وقتی خرپا را تصور می‌کنیم، معمولا‌ به میله‌هایی فکر می‌کنیم که با اتصالات پین به یکدیگر متصل می‌شوند. اعضای خرپا می‌توانند آزادانه با استفاده از اتصالات پین‌شده، به صورت آزادانه حرکت کنند. این بدان معنی است که گشتاورهای برش و خم شدن به عضو منتقل نمی‌شوند. در واقع می‌توان گفت تنها باری که خرپا می‌تواند تحمل کند، بار محوری است.

خرید تجهیزات فولادی از آیرومارت

شرکت پیشرو صنعت نفت آسیا با برند تجاری آیرومارت، انواع مقاطع فولادی را برای سازه‌های مختلف عرضه می‌کند. آیرومارت بیش از سه دهه در بازار آهن آلات فعالیت دارد و محصولات خود را از برندهای معتبر و با قیمت‌های رقابتی ارائه می‌کند.

استعلام قیمت روز مقاطع فولادی مانند قیمت نبشی و قیمت تیرآهن برندهای مختلف مانند قیمت تیرآهن کرمانشاه برای ساخت خرپا از آیرومارت امکان‌پذیر است. ما قیمت‌ها را به طور روزانه آپدیت می‌کنیم تا شما بتوانید با مقایسه قیمت‌ها، محصول مورد نظرتان را به صورت آنلاین یا تلفنی خریداری کنید. جهت کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره با کارشناسان مجرب آیرومارت با شماره ۰۲۱۴۵۳۰۶ تماس بگیرید.