خرپا چیست؟

خرپا چیست؟

خرپا : سازه‌ای صلب از واحدهای مثلثی شکل است که از اتصال اجزای باریک و بلند ساخته شده‌است. اعضای خرپا توانایی تحمل نیروهای کششی و فشاری را دارند. خرپاها از جمله ساده‌ترین سازه‌های باربر هستند که در کل به عنوان سازه خمشی عمل نموده.

موارد استفاده خرپا

خرپا در سقف‌ها، پل‌ها، و سازه‌های هوا و فضا مورد استفاده قرار می‌گیرند. خرپا بر حسب تعریف از مجموعه‌ای از اعضایی به وجود می‌آید که همگی در یک صفحه قرار داشته. و ترکیب آن‌ها یک شبکه مثلثی ایجاد نماید. در خرپاها فرض می‌شود که اعضا در انتهای خود به اعضای دیگر لولا شده‌اند. بنابراین شکل مثلثی تنها شکل پایدار خواهد بود.

انواع خرپا

خرپاها به سه دسته زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:

دسته اول

1- خرپای ساده و دو بعدی: با مفصل نمودن سه عضو در انتهای یکدیگر و ایجاد شکل مثلث ساده تشکیل شده‌است. توسعه خرپا هر بار با اضافه نمودن دو عضو و یک گره صورت می‌گیرد. اعضای جدید در گره جدید به یکدیگر مفصل شده و انتهای دیگر آن‌ها به گره‌های موجود مفصل می‌گردند. در این دسته از خرپاها تمامی اعضای خرپا را می‌توان در یک صفحه جای داد. این بدان جهت است که از لحاظ هندسی اختلاف بعدی در نحوه قرارگیری و جهت‌گیری اعضا وجود ندارد. بسیاری از طرح‌های کلاسیک خرپا در این دسته جای می‌گیرند. توانایی تحمل تنش‌ها و بارهای صفحه‌ای و حجم و ابعاد متناسب از نقاط قوت این گونه برشمرده می‌شوند.

دسته دوم

2- خرپای سه بعدی: خرپای این دسته از خرپاها بر خلاف نمونه قبل شامل شبکه‌ای از اعضا و اتصالات‌اند که روی هم حجمی را دربرگرفته و در امتداد هر سه محور مختصات امتداد یافته‌اند. قدرت تحمل بارها و تنش‌های سه بعدی از مزایای این گونه خرپا به‌شمار می‌رود. که البته این مزایا با هزینه حجیم بودن سازه حاصل می‌گردند.

دسته سوم

3- خرپای چندگانه: این دسته از خرپاها با هدف حذف نقاط ضعف و حفظ نقاط قوت دو گونه قبل ابداع گردیده‌اند. در این گونه از خرپاها معمولاً لینک‌های وسط به صورت تکی و لینک‌های بالا و پایین به صورت دوگانه یا چندگانه طراحی می‌گردند. قدرت تحمل بارهای صفحه‌ای و مقاومت خمشی و کمانشی مناسب در جهات گوناگون، در عین حفظ ابعاد متناسب از جمله نقاط قوت این گونه‌اند.
اعضای خرپا از قطعات فلزی نورد شده و با در نظر داشتن شدت بارگیری و … ساخته می‌شوند.

دسترسی به سطح جهت بازرسی، تمیز کردن و مجدد رنگ کردن هنگام سرویس از جمله ملاحظات بسیار مهمی به حساب می‌آیند. سطوح مختلف سازه که در دسترس نیستند ممکن است در اثر خوردگی شدید آسیب سختی دیده و در نتیجه از دوام سازه کم شود.

در چنین محیط هایی از مقاطع قوطی جوش داده شده استفاده شده و برای کاهش هزینه نگهداری و بهبود دوام سازه از بخش‌های توخالی استفادهه می‌شود.

اعضای مختلف خرپا را می توان با پرچ کردن، پیچ و مهره و یا با استفاده نمودن از روش جوش به یکدیگر متصل کرد. همانگونه که می‌دانید برای انجام روش پرس نیاز به نیروی کار خبره ای است و به همین سبب این روش بسیار کم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

معایب خرپا

از جمله معایب خرپاها می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
1- نظر طراحی بزرگ است و فضای زیادی را اشغال می کند.
2- هزینه تعمیر و نگهداری آن زیاد است.
3- خرپا وزن زیادی به ساختمان اضافه می‌کند.

در پروژه‌ی حاضر به تحلیل خرپای دو بعدی مطابق شکل زیر پرداخته شده. قطر میله 1cm و از جنس فولاد (مدول الاستیک 200GPa و نسبت پواسون 0.3) به کمک نرم افزار Abaqus.

سپس بعد از تحلیل مقادیر تغییر مکان‌ها و عکس العمل‌های تکیه گاهی استخراج گردید.

 

نویسنده: حسین افشاری