طراحی سقف خرپایی

خرپا به سازه ای مثلثی شکل که از لوله، میله و یا پروفیل نازک ساخته می شود، گفته می شود. طراحی سقف خرپایی در واقع ساختاری است که شامل یک یا چند واحد مثلثی است. این قطعه شامل اعضای باریک و مستقیم است که انتهای آنها از طریق قسمت هایی که به آن گره می گوییم متصل است.

خرپاها از کارآمدترین و رایج‌ترین فرم‌های سازه‌ای هستند که در انواع ساختمانها به کار می روند. طراحی سقف خرپایی در مقابل نیروهای واردآمده مقاومت بسیاری دارد و از لحاظ اقتصادی نیز ساختن آن مقرون به صرفه است.

از مهم ترین مراحل در طراحی سقف خرپایی آهن کشی است است که توسط خرپا انجام میشود. به اینصورت که ابتدا خرپا روی ستون های ساختمان قرار داده میشود و سپس سقف شیروانی روی آن نصب ‌شود.

در طراحی سقف خرپایی توجه به این نکته ضروری است که نیروهای خارجی که در اینجا وارد می شوند، واکنش آنها فقط در ناحیه گره انجام می شود. اما نحوه ساخت این قطعه اجازه می دهد تا نیروی وارده پخش شده و قطعه حالت یکپارچه ای داشته باشد. همچنین اتصالات در یک خرپا به صورت مفصل دیده می شود، بدین معنی که نیروهای پیچشی مستثنی هستند. اما از آنجا که انواع مختلفی از خرپاهای سقف وجود دارد، با هم بررسی می کنیم که کدام یک از انواع سقف خرپایی محبوب تر است و چه ویژگی های دارند.

در طراحی سقف خرپایی برای وزن فولادی مشابه، می توان عملکرد بهتر را از لحاظ مقاومت و سختی با یک خرپا نسبت به تیر به دست آورد. این تفاوت برای دهانه های طولانی و  یا بارهای سنگین حساس تر است. استفاده کامل از این مزیت قابل دستیابی است، در صورتی که ارتفاع خرپا توسط معیارهای غیر از بهره وری سازه‌ای محدود نمی شود (برای مثال، محدودیت ارتفاع کل ساختمان).

با این حال، طراحی سقف خرپایی عموما زمان مصرف بیشتری نسبت به تیر I طول می‌کشد، حتی با توجه به اینکه مدرن سازی تجهیزات ساختمانی بهینه سازی زمان ساخت را امکان پذیر می‌سازد. تعادل بین حداقل وزن و حداقل هزینه بستگی به شرایط بسیاری دارد: تجهیزات کارگاه، هزینه محلی تولید؛ هزینه واحد فولاد و غیره. خرپا به طور کلی یک راه حل اقتصادی را برای دهانه بیش از ۲۰ یا ۲۵ متر فراهم می کند. مزیت طراحی خرپا برای سقف این است که ناودانی‌ها و لوله‌هایی که برای استفاده از خدمات ساختمان ها مورد نیاز است از طریق جان خرپا نصب شوند.

هندسه عمومی طراحی سقف خرپایی سوله اسکلت فلزی

برای به دست آوردن یک عملکرد سازه‌ای خوب، نسبت دهانه به عمق خرپا باید در محدوده ۱۰ تا ۱۵ انتخاب شود. طراحی معماری ساختمان هندسه بیرونی آن را تعیین می کند و شیب را برای راستای بالا خرپا مشخص می‌کند.

در طراحی سقف خرپایی استفاده عمدی از فضای داخلی می تواند منجر به انتخاب یک قوس پایین افقی (مثلا جایی که نوار نقاله ها باید زیر قوس آویزان شود) یا به یک قوس داخلی متمرکز، اجازه می دهد حداکثر فضای آزاد شود. برای به دست آوردن یک طرح کارآمد از اعضای خرپا بین آکورد، توصیه می شود: گرایش اعضای مورب نسبت به تار پایین و بالا باید بین ۳۵ تا ۵۵ درجه باشد. بارهای نقطه فقط باید در گره ها استفاده شود. جهت اعضای مورب باید به گونه ای باشد که طولانی ترین اعضای بدن در معرض کشش قرار بگیرند (اعضا کوتاه تحت فشار هستند).

انواع خرپا در طراحی سقف خرپایی استفاده  می شود. به میزان ارتفاع پایین ترین نقطه خرپا از بالاترین نقطه اش را شیب خرپا گفته میشود. معمولا شیب خرپا به درصد گفته میشود و در نقشه های مهندسی ارتفاع خرپای فلزی و یا طول شیب ها ذکر نمیشود.

در طراحی سقف خرپایی ، خرپای تک شیب معمولا بصورت یک مثلث قائم الزاویه ساخته میشود که قاعده آن بصورت تراز روی ستونها نصب میشود. برای ساخت و نصب خرپا دوشیب از مثلث متساوی الاضلاع الگو برداری شده و اغلب خرپاهای دو شیب به صورت مثلث متساوی الاضلاع ساخته میشود. خرپای هلالی کارایی خرپا دوشیب را داراست با این تفاوت که به جای اضلاع مثلث از یک قوس نیم دایره برای شیب آن استفاده میشود.