خلاصه

اين مبحث درباره انواع و نحوه استفاده از خرپاها و شاهتيرهاي مشبک است که نشان مي دهد که اين اعضا اغلب از چه موادي ساخته مي شوند. اين مبحث مواردي از قبيل طراحي کلي خرپاها، تجزيه و تحليل اوليه، تنش هاي ثانويه، تحليل هاي الاستيک دقيق، خرپاهاي متقاطع و خيز خرپاها تراس را مورد بررسي قرار مي دهد. طراحي کاربردي اعضاي خرپايي مورد بحث قرار خواهد گرفت.

براي سفارش تيرچه کروميت ( تيرچه فولادي با جان باز ) به صفحات آن مراجعه کنيد.

1. مقدمه

خرپا يا يک شاهتير مشبک يک چارچوب سه بعدي از اعضاي مختلف است که بارهاي موجود در صفحه خرپا يا شاهتير به صورت نيروهاي محوري تحمل مي شوند. قوانيني به طور کلي براي خرپاهاي صفحه اي اعمال مي شود. يک قاب فضايي زماني تشکيل مي شود که اعضا در سه بعد قرار مي گيرند.

کاربردهاي اصلي عبارتند از:

 در ساختمان ها، براي تحمل بارهاي سقف و کف، براي پوشش دادن فاصله هاي بزرگ و مقاومت در برابر بارهاي نسبتا سبک.

 در پل هاي جاده اي و ريلي، براي دهانه هاي کوتاه و متوسط ?? در پل هاي عابر پياده.

 به عنوان مهاربند در ساختمان ها و پل ها، براي ايجاد پايداري در جايي که اعضاي مهاربندي يک خرپا را با ديگر اعضاي سازه اي مانند ستون ها در يک ساختمان تشکيل مي دهند.

روش ساخت خرپا ساده است. اين سازه از اعضاي افقي اصلي در بالا و پايين ساخته شده است که توسط المان هاي قطري در يک شبکه سه بعدي مثلثي قرار مي گيرند، به طوري که هر عضو فقط بار محوري را تحمل مي کند. تاثيرات ثانويه اي نيز وجود دارند، اما در يک خرپا که به خوبي طراحي شده است مي توان از اين تاثيرات ثانويه چشم پوشي کرد.

لنگر خمشي در يک خرپا به صورت فشار يا کشش در اعضاي افقي خود را نشان مي دهد. نيروي برشي نيز به صورت فشار يا کشش در اعضاي مورب تحمل مي شود. در يک مورد ساده سازي شده، هنگامي که تمام اتصالات به صورت مفصلي باشند و بارها در نقاط اتصال اعمال شوند، بارگذاري هيچ اثر خمشي، برشي يا پيچشي در هر عضو را ايجاد نمي کند.

بارهاي اعمال شده اگر موجب ايجاد اثرات خمشي، برشي يا پيچشي شوند معمولا ناشي از استفاده ناکارآمد از مواد خواهد بود.

خرپاها و شاهتيرهاي مشبک با توجه به فرم کلي و ترتيب قرارگيري اعضاي داخلي طبقه بندي مي شوند. خرپاهاي مسطح براي سقف ها استفاده مي شوند. براي پشتيباني از سقف ها و کف ها و براي پل ها نيز از شاهتيرهاي مشبک تخت استفاده مي شود، اگرچه در پل هاي پيوسته، يک عمق اضافي اغلب در محل اتصال با ستون ها مورد نياز است.

در گذشته، نام هاي مختلفي براي خرپاهاي مختلف در نظر گرفته مي شد مانند خرپاي فينک، شاهتير وارن و غيره. رايج ترين خرپاي مورد استفاده، خرپاهاي تک دهانه، خرپاهاي با تکيه گاه ساده، خرپاهاي معين استاتيکي که اتصالات آنها به شکل مفصل عمل مي کنند، هستند.

همچنين شاهتير Vierendeel نيز بايد ذکر شود. اين شامل پانل مستطيلي و اتصالات صلب است. اين خرپا به لحاظ استاتيکي نامعين است و در اين مبحث زياد به آن پرداخته نمي شود، هرچند که ظاهري خوشايند داشته و اغلب در پلهاي عابر پياده استفاده مي شود.

براي ساخت يک شاهتير مسطح که داراي دو بال و يک جان است صرفه جويي زيادي در مواد انجام مي شود. در يک خرپا، جان ها را عمدتا هوا تشکيل مي دهد - بدين ترتيب وزن کمتري داشته و نيروي باد کمتري به آنها وارد مي شود.

يک خرپا مي تواند از قطعات کوچکي که به راحتي ساخته و حمل مي شوند، ساخته شده باشد و اتصالات آن را مي توان با استفاده از پيچ و مهره در سايت کارگاهي انجام داد. خرپاها مي توانند مزيت ويژه اي براي پل ها در کشورهايي داشته باشند که دسترسي به سايت دشوار است و يا تعداد نيروي کار ماهر محدود است.

تيرچه بتني چيست ؟