می‌توان گفت امنیت ساختمان‌ها مهم‌ترین و اصلی‌ترین اولویت در صنعت ساختمان‌سازی است و امروزه با پیشرفت علوم و تکنولوژی‌های مختلف از مصالح مدرنی استفاده می‌شود که می‌توانند امنیت و مقاومت سازه‌ها را افزایش بدهند. عدم توجه به امنیت ساختمان باعث می‌شود که سازه در برابر هرگونه تنش و فشار دچار خسارت شود. استفاده از خرپاها در حوزه ساختمان‌سازی باعث می‌شود که بسیاری از فشارها و تنش‌های وارد شده بر ساختمان کنترل شده و از ایجاد آسیب و خسارت ممانعت شود. در ادامه مطلب بررسی خواهد شد که خرپا چیست و چند نوع خرپا در صنعت ساختمان استفاده می‌شود.
خرپا چیست و چرا به این نام نام‌گذاری شده است؟
در یک تعریف ساده و ملموس می‌توان گفت که خرپا به سازه‌ای گفته می‌شود که می‌تواند نیروی فشار بالایی را از طرف اجزای یک سازه تحمل کند. خرپا (Truss) در حقیقت سازه‌ای صلب متشکل واحدهای مثلثی است و از اتصال اجزای باریک و بلندی ساخته می‌شوند. خرپاها به‌عنوان ساده‌ترین سازه‌های باربر ویکی از انواع مصالح ساختمانی ضد زلزله شناخته می‌شوند و به‌عنوان سازه خمشی عمل می‌کنند و می‌توانند در بخش‌های مختلفی همچون سقف‌ها، پل‌ها، سازه‌های هوایی و … مورد استفاده قرار بگیرند. از آنجایی که در تک تک اعضای این سازه‌ها نیروی برشی و لنگر خمشی وجود ندارند باید اتصالات آن به صورت مفصلی انجام شود.
برای ساخت خرپاها با توجه به کاربردهای آنها می‌توان از مصالح مختلفی استفاده کرد که مهم‌ترین آنها شامل ساخت خرپا با تیرآهن‌های هاش و معمولی، ساخت خرپا با قوطی پروفیل توخالی با اشکال مربع و مستطیل، ساخت خرپا با انواع نبشی و سپری فولادی و ساخت و طراحی خرپا انواع لوله می‌باشند. دلایل مختلفی برای نام‌گذاری این سازه وجود دارد. برخی ادعا می‌کنند خرپاها می‌توانند همانند الاغ با صرف کمترین مصالح نیروهای بزرگی را تحمل کنند. برخی اعتقاد دارند ازآنجایی که الاغ بارکش سمبل بزرگی است پس یک وجه مشترک با خرپا دارد و می‌توانند نیروی ناشی از پانزده متر سازه را بدون ستون تحمل کنند. همچنین برخی ادعا دارند شکل سازه خرپا به شکل پای این الاغ است که درآن‌واحد یک دست و یک پای آن روی زمین قرار دارد و یک دست و یک پای دیگر آن معلق می‌باشد و در این حالت شکل دست و پای حیوان مثلثی خواهد شد.
انواع خرپا چیست؟
به صورت کلی خرپاها همانند انواع مصالح ساختمانی مدرن دیگری همچون تری دی پانل می‌توانند انواع مختلفی داشته باشند و بر اساس فاکتورهای مختلفی تقسیم‌بندی شوند. این سازه‌ها بر اساس طراحی و مکانیسم می‌توانند به دو دسته شیب‌دار و آکورد موازی تقسیم شوند. در خرپاهای شیب‌دار، وتر (سیم بالا) و پایین (سیم پایین) موازی نیستند. در اصل وتر این خرپاها همانند یک مخروط یا قوس به طرف بیرون کشیده می‌شوند و استحکام بیشتری به آن می‌دهد. این خرپاها معمولاً در سقف ساختمان‌ها کاربرد دارند. خرپاهای موازی از وتر موازی و پایین ساخته می‌شوند و آکورد و پایین مستقیماً در یک مسیر موازی اجرا می‌شوند. هر دو سیم بند (وتر و پایین) در این نوع خرپا با استفاده از پایه‌ها (میله‌های اتصال) به هم متصل می‌شوند و معمولاً از خرپاهای شیب‌دار ضعیف‌ترند. این خرپاها معمولاً به جای تیرها استفاده می‌شوند. خرپاها از نظر کاربرد نیز می‌توانند انواع مختلفی داشته باشند که مهم‌ترین آنها به شرح زیر هستند:
- خرپای ساده یا دوبعدی
- خرپای سه‌گانه
- خرپای چندگانه
- خرپای کی شکل (K)
- خرپای وارن
- خرپای شیروانی
- خرپا وتر موازی
- خرپای پرات
- خرپای هاو
- خرپای فینک
- خرپای قوسی
- خرپای پارکر
- خرپای نردبانی
- خرپای بالتیمور
هرکدام از این خرپاها می‌توانند ویژگی‌های منحصربه‌فردی داشته باشند و به شیوه منحصربه‌فردی ساخته شوند و در نهایت با توجه به انواع کاربری ساختمان کاربردها و استفاده‌های متعددی در صنعت ساخت‌وساز داشته باشند.
مزایا و معایب خرپا چیست؟
همان‌طور که گفته شد خرپاها امروزه جایگاه ویژه‌ای در صنعت ساختمان‌سازی داشته و همانند انواع مصالح مدرن ساختمانی می‌تواند مزیت‌ها و معایب خاص خودش را داشته باشد. از جمله مهم‌ترین مزیت‌های خرپا در صنعت ساختمان‌سازی می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- در صورت رعایت اصول ساخت خرپا، این سازه‌ها می‌توانند وزن بسیار زیادی را تحمل کنند و از میزان فشار وارد شده بر سایر بخش‌های ساختمان کم می‌کنند.
- اجرای خرپا باعث می‌شود که هزینه‌های ساخت‌وساز کاهش پیدا کند.
- می‌توان فواصل زیاد را در بخش‌های مختلف ساختمان مانند سقف‌ها پوشش داد چرا که می‌تواند بار روی سازه به طور مساوی انتقال بدهد.
- در سازه‌های خرپایی می‌توان در مصرف مصالح مختلف صرفه‌جویی کرد.
- تعمیر و نگهداری خرپاها راحت است و نصب و اجرای آن نیز نیازی به تخصص و مهارت بالایی ندارد.
- خرپاها را می‌توان مجدداً در پروژه‌های مختلف استفاده کرد.
خرپاها در کنار مزیت‌های متعددی که دارند می‌توانند ایرادات و معایبی نیز داشته باشند که مهم‌ترین آنها به شرح زیر هستند:
- برای ساخت و اجرای خرپا باید مکان گسترده‌ای در اختیار داشت.
- ساخت خرپا نیاز به دقت بسیار زیادی دارد و این باعث می‌شود که ساخت آن زمان‌بر باشد.
- از آنجایی که خرپاها از قطعات مختلفی ساخته شده‌اند هزینه‌های تعمیر و نگهداری آنها می‌تواند زیاد باشد.
- خرپاهای فلزی معمولاً وزن بالایی دارند و باعث سنگین شدن وزن کلی سازه می‌شوند.
مهم‌ترین کاربردهای خرپا چیست؟
همان‌طور که گفته شد ویژگی‌های منحصربه‌فردی خرپاها در تحمل تنش‌ها و فشارها باعث شده است که این سازه استفاده‌های متعددی داشته باشد. از جمله مهم‌ترین کاربردهای انواع خرپاها می‌توان به مواردی همچون استفاده در سقف ساختمان‌ها، استفاده در پل‌سازی، ساخت استادیوم‌ها و ورزشگاه‌ها، ساخت انواع سوله‌ها و انبارها، ساخت سکوی راه‌آهن، استفاده در دکل‌های مخابراتی و … اشاره کرد. در مقاله دیگری از سایت مادفوم با عنوان فونداسیون چیست می‌توان اطلاعات دقیق و کاملی از فونداسیون در صنعت ساختمان‌سازی به دست آورد و مطالعه آن نمی‌تواند خالی از لطف باشد.
مهم‌ترین فرضیات طراحی خرپاها
برای طراحی و ساخت انواع سازه خرپایی فرضیاتی اساسی وجود دارد و خرپاها حتماً باید بر اساس این فرضیات و اصول و قواعد آن اجرا شوند تا از هرگونه خسارت و خرابی جلوگیری شود. مهم‌ترین فرضیات طراحی خرپاها به شرح زیر می‌باشند:
- اعضای خرپاها فقط قادر خواهند بود که نیروهای محوری را تحمل خواهند نمایند.
- اتصالات اعضای خرپا یا همان گره‌ها به‌عنوان اتصالات پین طراحی شده‌اند تا بتوانند از انتقال لحظه‌ای و سریع نیروها به اعضای خرپا جلوگیری کنند.
- تمامی بارهای خارجی و واکنش‌ها فقط بر روی گره‌ها عمل می‌کنند.
- خرپاها اصول در یک صفحه طراحی می‌شوند.
- به طور معمول اعضای خرپاها به صورت مقاطع I، زاویه‌ها، مقاطع T، مقاطع لوله، مقاطع مربع و مقاطع کانال ساخته می‌شوند و مقطع I از نظر نیروهای ساختاری بیشتر به‌عنوان یک بخش بهینه ترجیح داده می‌شود.
- اعضای خرپا لنگر خمشی را تحمل نمی‌کنند و پایداری آنها در صفحه خرپا به‌وسیله گره‌ها تأمین می‌شود و همین باعث می‌شود که اعضای خرپا از پروفیل‌های نازک‌تری ساخته شود و در نهایت پایداری ارتجاعی بیشتری داشته باشد.
سوله خرپایی چیست؟
ساخت سوله به روش‌های سنتی معمولاً می‌تواند هزینه‌های بسیار زیادی برای افراد داشته باشد در حالی که امکان جابجایی آن نیز وجود ندارد. ساخت سوله خرپایی باعث کاهش هزینه‌ها می‌شود و همچنین می‌توان سوله تولید شده را جابجا کرد. سوله‌های خرپایی می‌توانند در استخرها، انبارها، کارخانه‌ها، نمایشگاه‌ها، گاوداری‌ها، ورزشگاه‌ها و … کاربرد داشته باشند و در حقیقت تفاوت سوله و خرپا میزان هزینه‌ها، امکان تغییر مکان و وزن آنها خواهد بود که خرپاها وضعیت بهتری دارند.
جمع‌بندی نهایی
استفاده از مصلح مدرنی همچون ورق یونولیت، تری دی پنل‌ها، خرپاها و … در صنعت ساختمان‌سازی باعث کاهش هزینه‌ها، افزایش سرعت ساخت‌وساز، افزایش امنیت و ایمنی ساختمان و کاهش مصرف مصالح می‌شود. در پاسخ به سؤال خرپا چیست باید گفت که خرپا یک سازه ساده است که می‌تواند نیروهای فشاری وارد شده به سازه را به‌خوبی تحمل کرده و مقاومت آن را افزایش بدهد. این سازه انواع مختلف دارد و می‌تواند کاربردهای متفاوتی داشته باشد.
