خرپا چیست؟
قرارگیری و سرهم بندی اجزا و المانهای مختلف که سازهای صلب را ایجاد کند را خرپا می نامند. در علوم مهندسی، خرپا سازهای است که تنها دارای اجزای دو نیرویی است که به صورتی در کنار هم قرار گرفته اند که کل سازه مانند یک جسم واحد عمل میکند. اجزای دو نیرویی المانهایی هستند که نیرو تنها بر یک نقطه از آنها وارد میشود.
هر خرپا دارای المانهای صافی است که در نقاط مشخصی به یکدیگر متصل شده که نقاط صفحهای نام دارند. خرپاها معمولا و نه لزوما، به شکلهای مثلثی هستند زیرا استحکام و پایداری اینگونه طراحیها بالاتر از سایر اشکال هندسی میباشد.
انواع خرپا
به طورکلی، دو نوع خرپا به صورت اساسی وجود دارد که از ترکیب این دو، خرپاهای دیگر بوجود می آیند:
1- خرپای شکافدار یا معمولی که به شکل مثلثی ساخته میشود. این مدل اغلب برای ساخت سقف و پشت بام مورد استفاده قرار میگیرد. برخی از این خرپاها براساس شکل سازهای آنها نامگذاری میشوند. اندازه وتر و پیکربندی شبکههای خرپا با استفاده از اندازهی دهانه، نیرو و فاصله مشخص میشود.
2- خرپا با وتر موازی یا خرپای صاف که براساس وترهای بالا و پایین موازیاش نامگذاری شده است. این خرپاها معمولا برای ساخت کف سازهها مورد استفاده قرار میگیرند.
انواع دیگر خرپا به شرح زیر میباشند:
اجزای خرپا چندین مثلث هماندازه را درکنار هم و به صورت سری در بالا و پایین نگه میدارد.
در این مدل، اجزای خرپا از مثلثهای هماندازه و متساویالاضلاع ساخته شده است. خرپای اکتت دارای حداقل یک ترکیب شامل دو چهاروجهی به همراه یک هشت وجهی است. این اجزا میتوانند یک فضای سه بعدی را به شکلهای گوناگونی پر کنند.
طراحی این خرپا از المانهای عمودی برای تنشهای فشاری و المانهای قطری برای تنشهای کششی استفاده کرده است. خرپای پرت در میان طراحان پلها بسیار محبوب است زیرا با استفاده از این مدل، انها میتوانند از چوب به آهن و از اهن به فولاد تغییر طراحی دهند.
یکی دیگر از دلایل مهم محبوبیت این خرپا این است که المانهای قطری و مورب آن به دلیل اثرات ناشی از نیروی گرانشف تنها تحت تنشهای کششی هستند. این ویژگی باعث میشود المانهای خرپا بازدهی بالاتری داشته باشند. بنابراین، برای خرپاهای صفحهای با عمق ثابت، خرپای پرت معمولا تحت نیروی عمودی یا ثابت، بازدهی بسیار بالایی خواهد داشت.
همانگونه که از نام این خرپا مشخص است، شکلی کاملا کمانی دارد و اولین بار برای ساخت لبههای قوسی شکل پلها مورد استفاده قرار گرفته است.
این مدل یکی از سادهترین خرپاهای مورد استفاده میباشد که دارای دو نگهدارندهی زاویهدار مایل در یک نگهدارندهی عمودی معمولی است.
خرپای Queen post نیز از نظر نگهدارندههای خارجی زاویهداری که به سمت مرکز سازه قرار دارند، شبیه به King post است. تفاوت اصلی آنها کشیدگی افقی مرکزی است که بر میلهای قرار دارد تا استحکام مکانیکی مناسبی ایجاد کند. این خرپا معمولا برای طولهای سازهای کوتاه مناسب است.
این مدل دارای وترهای قوسداری در بالا و پایین سازه است که شکل لنز عدسی به خود میگیرد. شکل زیر، تصویری از اینگونه خرپاها را نشان میدهد.
معیار آمریکایی به نام اتیل تون این خرپا را به عنوان جایگزینی برای پلهای چوبی سنگین طراحی کرده است. در طراحی وی ، از تخته هایی که به راحتی مجهز شده اند و به صورت مورب با فاصله های کوتاه بین آنها ، مرتب شده اند برای تشکیل یک شبکه استفاده شده است.
این خرپا سازهای است که در ان، المانها مثلثی نیستند ولی دریچههای مربعی تشکیل میدهند که دارای چارچوبی با اتصالات ثابت است که در برابر خم شدن مقاومت میکند. از طرفی، به دلیل داشتن المانهایی با بیش از یک نیرو، تعریف خرپا را تغییر داده است و در خرپاهای معمولی تمامی المانها اتصالات پین شده دارند.
https://ctcivil.ir/articles/show/truss
https://en.wikipedia.org/wiki/Truss
https://en.wikipedia.org/wiki/Truss_bridge
