خرپاها و انواع آن

خرپا ( Truss ) سازه ای صلب و مثلثی شکل می باشد که اعضای آن مستقیم و بدون انحنا بوده و اتصال اعضا ی آن با یکدیگر به صورت مفصل (لولا) می باشد. اگر اعضای خرپا همگی در یک صفحه موجود باشند به آن خرپا، خرپا صفحه ای می گویند. خرپا ها توانایی تحمل نیروهای کششی و فشاری را دارند و تحت اثر نیروهای وارد شده تغییر هندسی نمی دهند مگر آنکه یکی از اعضای آن خم شود یا بشکند.
به دلیل نوع اتصال اعضای خرپا به صورت مفصل با یکدیگر نیروی گشتاور در خرپا تاثیری ندارد و به همین دلیل خرپاها جزء سازه های ساده ی باربر محسوب می شوند که در پل ها، سقف ها، در سواله ها با دهانه های بلند و سازه های هوا فضا کاربرد دارند. خرپا ها به دلیل سه عضوی و مثلثی شکل بودنشان پایدار می باشند ولی اشکالی که دارای چهار عضو یا بیشتر باشند ناپایدار بوده و تحت اثر نیروهای وارد شده فرو می ریزند.

انواع خرپا :
1. خرپا ساده simple truss: با اتصال سه عضو در دو گره به صورت مفصلی با یکدیگر یک مثلث تشکیل شده که به آن مثلث بنیادی خرپا گفته می شود. توسعه خرپا هر بار با اضافه نمودن دو عضو و یک گره صورت می‌گیرد. اعضای جدید در گره (محل تقاطع دو یا چند عضو را گره می گویند) جدید به یکدیگر مفصل شده و انتهای دیگر آنها به گره‌های موجود مفصل می‌گردند. خرپاهایی که بدین نحو ایجاد می گردند به خرپاهای ساده موسومند.

2. خرپای مرکب یا Compounded Trusses: خرپای مرکب خرپایی است که از اتصال و ترکیب دو یا چند خرپای ساده ایجاد می گردد.

3. خرپای پیچیده و مبهم: به خرپایی که شرایط خرپای ساده و مرکب را نداشته باشد خرپای مبهم گفته می شود.

مدل های خرپا :

مهار بندی خرپا :
اعضای خرپا لنگر خمشی را تحمل نمی کنند و پایداری اعضا در صفحه ی خرپا توسط گره ها تامیین می گردد به همین دلیل می توان اعضا خرپا را از پروفیل های نازک تری ساخت که ای موضوع باعث ایجاد مشئله پایداری ارتجاعی می شود که برای پایداری خرپا در جهت جانبی از مهاربند استفاده می کنند.

معینی و نامعینی خرپا :
اگر تعداد گره های خرپا را J بنامیم، تعداد اعضا خرپا را M و R تعداد مولفه های واکنش تکیه گاهی مستقل موجود باشد روایط زیر بر قرار می باشد

• اگر M+R2J باشد خرپا نامعین استایی است ولی پایداری هندسی و ایستایی خرپا باید بررسی شود.

• خرپایی که کمتر از 2J-R عضو داشته باشد حتما ناپایدار می باشد.

اتصالات خرپا :
پس از تعیین حداقل سطح مقطع اعضا، طراحی اتصالات خرپا آخرین گام در طراحی خرپا می باشد. اعضای خر پاها به وسیله جوش ، پیچ و مهره ویا پرچ به یکدیگر متصل می شوند. بر اساس نیازهای پروژه، اتصالات خرپا داخلی (مفاصل) می تواند به شکل سفت و سخت، نیمه سفت و سخت، یا لولا طراحی شود.