..::Iranian Truss Structures Simulation Association::..::انجمن شبیه سازی سازه های خرپایی ایران ::..
سازه خرپایی چیست ؟ - نسخه قابل چاپ

+- ..::Iranian Truss Structures Simulation Association::..::انجمن شبیه سازی سازه های خرپایی ایران ::.. (http://itssa.ir/forum)
+-- انجمن: پرسش و پاسخ (/forumdisplay.php?fid=43)
+--- انجمن: تحلیل و طراحی سازه های خرپایی (/forumdisplay.php?fid=44)
+--- موضوع: سازه خرپایی چیست ؟ (/showthread.php?tid=251)



سازه خرپایی چیست ؟ - احسان نظری - ۱۲-۲۰-۱۳۹۰ ۰۶:۱۶ صبح

[تصویر: g47_Trusses201.jpg]
تعریف خرپا:خرپای ساده از اتصال چند میله مستقیم که به طور مفصلی به هم متصل شده به طوری که شبکه های مثلثی به وجود می آورد تشکیل می گردد. ضمنا نیرو های وارد بر خر پاها بایستی حتما در محل اتصالات مفصلها به خر پا وارد شوند .
اصول ساخت خرپا :‌چون در خرپاها فرض می شود که اعضا در انتهای خود به اعضای دیگر لولا شده اند . بنابراین ((شکل مثلثی))تنها شکل پایدار خواهد بود . اگر شبکه در یک صفحه واقع باشد ، خرپا را ((خرپای صفحه ای ))واگر شبکه فضایی باشد خرپای حاصل را ((خر پای فضایی))می گویند . شبکه هایی که به صورت چهار عضو یا بیشتر باشند ،پایدار نیستند و تحت تاثیر نیرو های مؤثر فرو می ریزند .
کا ر برد خرپاها :
خرپاها از مفید ترین فرم ساختمانی هستند که در انواع ساختمانها وماشینها به کار می روند. ساختمانهای خرپایی،در مقابل نیروهای واردآمده مقاومت بسیاری دارند واز لحاظ اقتصادی نیز ساختن آنها مقرون به صرفه است .اتصال میله های خرپاها به یکدیگر چنانچه فلزی باشند ،به وسیله میخ وپیچ انجام می گیرد .وچنانچه خرپای چوبی باشد،اتصالات آنها به سقفهای با دهانه های زیاد ونیز پله ها به کار می برند. بعضی از ماشینهای سنگین ،مثل جرثقیلها،نیز از خرپا استفاده می شود.خرپاها ضمن داشتن مقاومت زیاد،از نظر وزن سبک هستند. استخوانبندی بال بعضی از پرندگان که برای پرواز باید سبک باشند،به صورت خرپا تکوین یافته است .اسکلت بندی هواپیماها را نیز به همین علت از نوع خرپایی انتخاب می کنند.
پروفیل های رایج در خرپا سازی :
در خرپاسازی میتوان بر حسب مورد از پروفیلهای فولادی مختلف استفاده کرد.1-استفاده از پروفیلهای L و در خرپاهای سبک به نحوی که وترهای بالایی وپایینی از I وقطرهایL استفاده می شود .2-استفاده از پروفیلهای IPE یا IPB و  و L به طوری که وترهای بالایی وپایینی از I واعضای قائم از IPE یا IPB وقطریها از 2L پشت به پشت .
3-استفاده از پروفیلهای مثل IPEIو 2 [ .4-در طراحی خرپاهای بسیار سنگین از پروفیلهای IPB استفاده می‌کنند ولی وترهای بالایی و پایینی به صورت افقی است.
5-امروزه به کمک تکنیک نورد کردن پروفیلهای قوطی مربع و مربع مستطیل بسیار ساده شده است و هیچ‌گونه اضافه قیمت ساخت برای این نوع پروفیلها در مقایسه با دیگر پروفیلها در خرپاسازی وجود ندارد.
6- ازپرو فیل های لوله ای شکل در خرپا سازی استفاده می شود . تنها مشکل در استفاده از این نوع پروفیل ها بریدن وجفت و جور کردن قطعات به یکدیگر است . استفاده از این نوع پروفیل در صنایع جرثقیل سازی اهمیت بسیار دارد.
اجزای تشکیل دهنده خرپا عبا رتند از : نیروی وارد از لاپه- عضو قطری، عضو قا ئم ، وتر بالایی (کنش) وتر پایینی (عضو مورب زرین)وتر بالایی(عضو مورب بالایی)
اتصالات در خرپا ها :
اعضای خر پاها به وسیله جوش ، پیچ و مهره ویا پرچ به یکدیگر متصل می شوند اتصال اعضا گاهی به مستقیم وگاهی به مسیله ورقی موسوم به ورق اتصال صورت می گیرد :بنا براین در عمل نه تنها حالت اتصال مفصلی در انتهای اعضا وجود ندارد، بلکه پیوند آنها به یکدیگروبه ورق اتصال از گیرداری قابل ملا حظه ای نیز برخوردار است . توجه به نکاتی خاص موجب می شود که فرض اتصال مفصلی و نیرو ی محوری خالص در اعضای خرپا ها واقعیت بیشتری پیدا کند . از مهمترین ملا حظات در این مورد آن است که در طرح خرپا سعی شود تا امتداد محور میله ها از نقطه مشترکی بگذرد . همچنین اعمال نیرو های خا رجی به محل گروه ها از شرایط دیگر این فرض می باشد .
ورقه های اتصال در خرپا :
ورق اتصال در خرپا با توجه به فرم اعضای آن بدست می آید .یکی از مسائلی که گاهی در اتصالات خرپا ها پیش می آید خمش ورق اتصال است . خمش ورق اتصال در بعضی موارد موجب تغییر فرم و کج شدن خرپا واحتمالا خرابی آن می شود . بسیاری از خر ابیهای ساختمانهای خرپایی به علت اتصال ضعیف (جوش یا پرچ یا پیچ )و خمش ورق اتصال اتفاق افتاده است . گسیختگی جوش ، پارگی ورق و برش پیچ وپرچها را نیز باید از ضایعات اتصالات ضعیف خرپا ها به شمار آورد.
لاپه ریزی روی خرپاها و مهار کردن آنها :
خر پا ها یا قابهای خرپایی معمولا به فواصل 3تا6 متر از یکدیگر انتخاب می شوند وبر روی آنها تیر های (لاپه) در امتداد عمو د برصفحه خرپا ها ویا قابهای خر پایی قرار داده می شود . برای نمونه قاب ساختمانی از این نوع با تیر های طو لی و عرضی متکی بر آنها در شکل نشان داده شده است . بهتر است لاپه ها روی گره های خر پا قرار گیرند . باد بند وانوع آن در ساختمانهای خر پایی : تعریف : به طور کلی باد بند عبارتند از مجموعه میله ها ویا پرو فیل هایی ( کشها و مهار ها ) است که نو عا به صورت ضربدری قا بهای ساختمانی را بهم متصل می کند . چون مقاومت قابهای خر پایی در برابر نیروهای عمود بر صفحه قابهابسیار کم است ، لذا برای بالا بردن مقاومت ساختمان در امتدادعمود بر قابهای خرپایی، از عناصر ساختمانی دیگری به نام ( باد بند) یا ((مهارهای جانبی ))استفاده می کنند ، فلسفه وجودی باربند جانبی آن است که به نحوی مقاومت مقاومت سیستم قابها را در جهت عمود بر قابها افزایش دهد. سیستم باد بند عبارتند از مجموعه ای از کشها یا مهارهایی که به طور ضربدری قابها را به هم متصل می‌سازد . در این حالت قابهای انتهای ساختمان توسط باد بندها به اولین قاب درونی متصل شده‌اند . این ترتیب تقویت برای ایجاد استحکام جانبی مناسب است و عملکرد آن به این صورت است که سیستم قابهای خرپایی به این وسیله به هم متصل می‌شود و حالت قفسه‌ای را پیدا می‌کند . این قفسه در جهات مختلف تحت اثر نیروهای جانبی دارای صلبیت و پایداری است و واژگون نمی‌شود ، در مواردی نیز سیستم بادبند را هر چند دهنه قاب در میان ، بین دو قاب انجام می‌دهند.چپ و راستها را می‌توان در سطح میله‌های بالایی خرپا یا در سطح میله‌های پایینی خرپا قرار داد.
خرپای فضایی:
یکی از مقاومترین و جالبترین سازه‌ها ی شبکه فضایی (( حقیقی )) یا خرپای فضایی است . از خرپاهای فضایی ، به علت سختی و استحکام زیادی که دارند ، برای پوشش فضاهای کارخانه‌ها ، نمایشگاها ،استخرها و … استفاده می‌شود . در عمل از این سیستم برای پوشاندن سقفهایی به مساحت 90*90 بدون بهره‌گیری از ستون استفاده می‌کنند . در طی سالهای اخیر از شبکه‌های دو لایه‌ای که یک یا هر دو لایه آنها از شش ضلعی‌هایی تشکیل می‌‌شود ، برای احداث بام استفاده‌ شده است . جنس و نوع پروفیلهای به کار رفته در خرپاهای فضایی ممکن است لوله فلزی ، آلومینیومی ،نبشی و یا قوطی باشد که اتصالات به صورت مفصلی است .
-----------------------------------------------------------------------------------
خرپاها به سه دسته زیر تقسیم بندی می شوند:


خرپا ساده :
با مفصل نمودن سه عضو در انتهای یکدیگر و ایجاد شکل مثلث ساده تشکیل شده است. توسعه خرپا هر بار با اضافه نمودن دو عضو و یک گره صورت می گیرد. اعضای جدید در گره جدید به یکدیگر مفصل شده و انتهای دیگر آنها به گره های موجود مفصل می گردند.


خرپاهای مرکب یا Compounded Trusses :
این نوع خرپاها از ترکیب مناسب در یا چند خرپای ساده ایجاد میشوند که این ترکیب میتونه بوسیله ی یک گره یا یک عصو ویا سه عضو موازی و غیر متقارب ایجاد شود.


خرپا مبهم :
هرگاه عضو یا اعضای جدیدی به خرپا اضافه شوند بدون اینکه گره جدیدی به آن اضافه شود،خرپا یک خرپای نامعین ایستایی میشود.

پایداری-ناپایداری-معینی-نامعینی خرپاها:

اگر تعداد گره های خرپا را با j و تعداد عضو های آن که همان میله ها هستند رو با m و تعداد عضوهای خرپا رو با R نشون بدیم داریم:
A) اگر m+R<2j باشد خرپا ناپایدار استاتیکیست.
B) اگر m+R=2j خرپا معین است اما پایداری و ناپایداری هندسی آن باید بررسی شود
C) اگر m+R>2j باشد خرپا نامعین استاتیکیست ولی پایداری و ناپایداری هندسی آن باید بررسی شود.


RE: سازه خرپایی چیست ؟ - احسان نظری - ۱-۲۹-۱۳۹۱ ۰۴:۱۶ صبح

بدست آوردن نیروهای موجود در اعضای خرپای زیر
[تصویر: k8366_03.gif]

اگر در حل مثال ها به اعضای صفر نیرویی برخورد کردید، بدانید این اعضا برای حفظ تعادل و یکپارچگی پل به کار می روند و این بدان معنا نیست که می توانیم اعضای صفر نیرویی را از پل حذف کنیم.
در تجزیه و تحلیل اعضایی که نیروهای آن مثبت است، تحت کشش و اعضایی که نیروهای آن منفی است تحت فشار می باشد.

* حل مثال بالا

[تصویر: c5821_04.gif]

از تعادل خارجی ابتدا نیروی تکیه گاه ها را به دست می آوریم.
نسبت به نقطه A لنگر می گیریم:

[تصویر: j195_05.gif]



20cm=0×40cm-10N×By
By=5N
Ay=5N


از تقارن Ax به علت تعادل در جهت افقی برابر صفر است.
تعادل در جهت قائم:

cos30=By×F2
F2=5/77
تعادل در جهت افقی:
F2×cos60=F1

[تصویر: n967_06.gif]

کششی مثبتcos 60=F1=2/88 ×5/77

[تصویر: n5459_07.gif]
[تصویر: 34_08.gif]

تعادل در جهت قائم cos 30×cos 30=F3×2/88N
مثبت در جهت کششی F3=2/88N
تعادل در جهت افقی F3cos60=F4
منفی در جهت فشاری F4=1/44N
به علت تقارن نیروهای زیر به دست می آید.

[تصویر: w9836_09.gif]

بدین ترتیب مشاهده می کنیم که لازم است برای اعضایی که نیروهای آنها منفی است ماکارونی کلفت تر و برای اعضایی با نیروی کششی ماکارونی نازک تر بگذاریم. ابتدا لازم است 1 بعد را به دست بیاورند.
دهنه را 40cm فرض کرده و بقیه اندازه ها را به دست بیاورند.


RE: سازه خرپایی چیست ؟ - محمد جواد رضایی - ۲-۳-۱۳۹۱ ۰۱:۵۳ عصر

خرپا به زبان ساده
خرپا : خرپای ساده از اتصال چند میله مستقیم که به طور مفصلی بهم متصل شده به طوری که شبکه های مثلثی بوجود می آورد تشکیل می گردد .ضمنا" نیروهای وارد بر خرپا ها بایستی حتما" در محل اتصالات (مفصلها) به خرپا وارد شوند


کاربرد خرپاها :

خرپاها مفید ترین و معمول ترین فرم ساختمانی هستند که در انواع ساختمانها وماشینها بکار می روند . ساختمانهای خرپایی ، در مقابل نیروهای وارد آمده مقاومت بسیاری دارند واز لحاظ اقتصادی نیز ساختن آنها مقرون به صرفه است . اتصال میله های خرپاها به یکدیگر چنانچه فلزی باشند ، بوسیله جوش یا پرچ صورت می گیرد وچنانچه خرپای چوبی باشد ، اتصالات آن به وسیله میخ وپیچ انجام می گیرد . خرپا را برای پوشاندن سقف ها ، بویژه سقفهای سنگین یا سقف های با دهانه های زیاد ونیز پلها به کار می برند . در بعضی از ماشین های سنگین ، مثل جرثتقیلها ، نیز از خرپا استفاده می شود .خرپاها ضمن داشتن مقاومت زیاد ، از نظر وزن سبک هستند . استخوان بندی بال بعضی از پرندگان که برای پرواز باید سبک باشند ، به صورت خرپا تکوین یافته است .اسکلت بندی هواپیماها را نیز به همین علت از نوع خرپایی انتخاب می کنند .

انواع خرپاها از نظر شکل :

این تقسیم بندی در کتابهای تحلیل سازه آمده است که می توان به خرپاهای پرات ، هاو ، فینک ، قوسی ، دندانه ای برای سقف و خرپاهای پرات ، هاو ، وارن ، پارکر، بالتیمور ، k برای پل استفاده کرد .

پروفیل های رایج در خرپا سازی :

در خرپا سازی می توان برحسب مورد از پروفیلهای فولادی مختلف استفاده کرد .

1ـ استفاده از پروفیل های L و در خرپاهای سبک به نحوی که وترهای بالایی وپایینی از و قطری از L استفاده می شود .

2ـ استفاده از پروفیل های IPE یا IPB و و L به طوری که وترهای بالایی وپایینی از واعضای قائم IPE و IPB وقطریها از 2L پشت به پشت .

3ـ استفاده از پروفیل های مثل I یا IPE و 2 .

4ـ در طراحی خرپاهای بسیار سنگین از پروفیلهای IPB استفاده می کنند ، ولی وترهای بالایی وپایینی به صورت افقی است .

5ـ امروزه به کمک تکنیک ، نورد کردن پروفیلهای قوطی مربع ومربع مستطیل بسیار ساده شده است وهیچگونه اضافه قیمت ساخت برای این نوع پروفیلها در مقایسه با دیگر پروفیلها در خرپاسازی وجود ندارد .

6ـ از پروفیلهای لوله ای شکل در خرپاسازی استفاده می شود . تنها مشکل در استفاده از این نوع پروفیلها بریدن وجفت وجور کردن قطعات به یکدیگر است . استفاده از این نوع پروفیل در صنایع جرثتقیل سازی اهمیت بسیار دارد .

اتصالات در خرپاها :

اعضای خرپاها به وسیله جوش ، پیچ ومهره یا پرچ به یکدیگر متصل می شوند . اتصال اعضاء گاهی به طور مستقیم وگاهی به وسیله ورقی موسوم به (( ورق اتصال)) صورت می گیرد . بنابراین ، در عمل نه تنها حالت اتصال مفصلی در انتهای اعضا وجود ندارد ، بلکه پیوند آنها به یکدیگر و به ورق اتصال از گیرداری قابل ملاحظه ای نیز برخوردار است. توجه به نکاتی خاص موجب می شود که فرض اتصال مفصلی ونیروی محوری خالص در اعضای خرپاها واقعیت بیشتری پیداکند . از مهمترین ملاحظات در این مورد آن است که در طرح خرپا سعی شود تا امتداد محور میله ها از نقطه مشترکی بگذرد همچنین اعمال نیروهای خارجی به محل گره ها از شرایط دیگر این فرض می باشد .

ورقه های اتصال در خرپا :

ورق اتصال در خرپا با توجه به فرم اعضای آن به دست می آید . یکی از مسائلی که گاهی در اتصالات خرپاها پیش می آید ، خمش ورق اتصال است . خمش ورق اتصال در بعضی موارد موجب تغییر فرم وکج شدن خرپا واحتمالا" خرابی آن می شود . بسیاری از خرابیهای ساختمانهای خرپایی به علت اتصال ضعیف ( جوش یا پیچ وپرچ) وخمش ورق اتصال اتفاق افتاده است . گسیختگی جوش ، پارگی ورق وبرش پیچ وپرچها را نیز باید از ضایعات اتصالات ضعیف خرپاها به شمار آورد .