خرپا چیست؟
یکی از مهمترین سازهایی که در بعنوان اعضایی باربر در پل ها و سقف و سایر سازها های هوا فضا مورد بهره برداری قار می گیرد خرپا می باشد. این سازه ی متداول که به شکل مثلث می باشد هیج نیروی کششی و فشاری تاثیری بر آن نخواهد داشت.اعضای یک خرپا که به شکل مثلث هستند و مفصل وار به یک دیگر متصل گشته اند در هیچ یک از این مفصل ها نیروی گشتاور موجود نمی باشد. و تحت نیروهای دیگر تغییرات هندسی در آن ایجاد نمی شود. خرپاها بعلت اینکه به شکل مثلث هستند بسیار پایدار بوده اند و برخلاف دیگر اشکال در اثر نیرو ها ی وارده تخریب نمی شوند و مانند سایر اشکال ناپدار نمی باشند و بعلت عدم نیروی گشتاور و تحمل نیروهای کششی و فشاری وارده جز سازه های ساده باربر محسوب میگردند.
تقسیم بندی خرپا ها براساس ویژگی
حال با توجه این ویژگی ها به تقسیم بندی خرپا ها می پردازیم:
- خرپا دوبعدی
- خرپاسه بعدی
- خرپا چندگانه
۱٫ خرپا دوبعدی:
خرپاها تمامی اعضای خرپا در یک صفحه است. 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 تنش ها و بارهای صفحه‌ای و حجم و ابعاد متناسب از فواید آن است.
۲٫ خرپاسه بعدی:
این خرپا مجموعه ای از اجزا و اتصالات هستند. نقاط مثبت استفاده از خرپاهای سه بعدی تحمل بارهای سه بعدی است. این خاصیت حجیم شدن سازه را به دنبال دارد.
۳٫ خرپا چندگانه:
این خرپاها دارای نقاط مثبت نوع های قبل و برطرف نمودن نقاط منفی نوع های گذشته است. 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 ویژگی های مثبتند.
انواع مدل های خرپا:
- خرپایK
- خرپای پرات
- خرپای هاو
- خرپای چتری
- خرپای وارن
- خرپای پارکر
- خرپای قوسی
- خرپای بالتیمور
اتصال اعضا گاهی به طور مستقیم و گاهی به وسیله ورقی موسوم به (ورق اتصال) صورت می‌گیرد. بنابراین در عمل، نه تنها حالت اتصال مفصلی در انتهای اعضا وجود دارند، بلکه پیوند آن‌ها به یکدیگر و به ورق اتصال از گیرداری قابل ملاحظه‌ای نیز برخوردار است. توجه به نکاتی خاص موجب می‌شود که فرض اتصال مفصلی و نیروی محوری خالص در اعضای خرپاها واقعیت بیشتری پیدا کند. در طرح خرپا سعی می‌شود تا امتداد محور میله‌ها از نقطه مشترکی بگذرد. همچنین اعمال نیروهای خارجی به محل گره‌ها از شرایط دیگر این فرض است.
روش حل خرپا
به طور کلی برای حل خرپا دو روش وجود دارد. روش اول تعادل مفصلی و روش دوم تعادل برشی است.
روش تعادل مفصلی
این روش، روشی با قاعده و مراحل انجام آن مشخص است اما برای خرپاهای دو بعدی معمولاً محاسبات بیشتری را نسبت به روش تعادل برشی نیاز دارد.
روش تعادل برشی
این روش کمی نیاز به ابتکار دارد اما برای خرپاهای دو بعدی معمولاً جواب را سریع تر نتیجه می‌دهد و برای حل تست‌های آزمون مناسب‌تر است. در روش تعادل مفصل ابتدا سعی می‌شود با استفاده از معاملات تعادل کل سیستم، نیروهای تکیه گاه‌های خرپا یا حداقل بعضی از آن ها 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 مفصل‌های خرپا در نظر گرفته شده و برای هر یک ۲ معادله تعدل افقی و عمودی نوشته می‌شود. به این ترتیب تعدادی معادله برای پیدا کردن مجهولات (نیروهای اعضا و نیروهای تکیه گاهی که هنوز مجهول هستند) به وجود می یآید.
مزایای استفاده از خرپا:
خرپاها از لحاظ اقتصادی برای پروژه ها بسیار عالی هستند و از استفاده ی بی رویه از مصالح جلوگیری کرده و به نگه داری و مراقبت و تعمیر سازه بسیار مفید است و می توان فواصل و تقسیم بار را سازماندهی کرد و در هزینه ها صرفه جویی نمود. استفاده از خرپا علاوه بر قیمت مناسب از نظر اجرا بسیار کاربردی و قابل استفاده در شرایط متفاوت است. اجرا و به کارگیری ان نیاز به تخصص چندانی ندارد و استفاده از آن بسیار متداول می باشد و نیازمند تخصص بسیار زیادی نمیب اشد و نکته قابل توجه این است که خرپاها قابلیت استفاده ی دوباره را نیز دارند اما عیبی که استفاده از خرپا دارد میزان سرعت آن است که در مقایسه با روش های نوین مقداری کندتر است.
