خرپاها و شاهتيرهاي مشبك قسمت يك

خلاصه

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

براي سفارش تيرچه كروميت ( تيرچه فولادي با جان باز ) به صفحات آن مراجعه كنيد.

1. مقدمه

خرپا يا يك شاهتير مشبك يك چارچوب سه بعدي از اعضاي مختلف است كه بارهاي موجود در صفحه خرپا يا شاهتير به صورت نيروهاي محوري تحمل مي شوند. قوانيني به طور كلي براي خرپاهاي صفحه اي اعمال مي شود. يك قاب فضايي زماني تشكيل مي شود كه اعضا در سه بعد قرار مي گيرند.

كاربردهاي اصلي عبارتند از:

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

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

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

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

لنگر خمشي در يك خرپا به صورت فشار يا كشش در اعضاي افقي خود را نشان مي دهد. نيروي برشي نيز به صورت فشار يا كشش در اعضاي مورب تحمل مي شود. در يك مورد ساده سازي شده، هنگامي كه 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 كند.

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

خرپاها و شاهتيرهاي مشبك با توجه به فرم كلي و ترتيب قرارگيري اعضاي داخلي طبقه بندي مي شوند. خرپاهاي مسطح براي سقف ها استفاده مي شوند. براي پشتيباني از سقف ها و كف ها و براي پل ها نيز از شاهتيرهاي مشبك تخت استفاده مي شود، اگرچه در پل هاي پيوسته، يك 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 فينك، شاهتير وارن و غيره. رايج ترين خرپاي مورد استفاده، خرپاهاي تك دهانه، خرپاهاي با تكيه گاه ساده، خرپاهاي معين استاتيكي كه اتصالات آنها به شكل مفصل عمل مي كنند، هستند.

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

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

يك خرپا مي تواند از قطعات كوچكي كه به راحتي ساخته و حمل مي شوند، ساخته شده باشد و اتصالات آن را مي توان با استفاده از پيچ و مهره در سايت كارگاهي انجام داد. خرپاها مي توانند مزيت ويژه اي براي پل ها در كشورهايي داشته باشند كه دسترسي به سايت دشوار است و يا تعداد نيروي كار ماهر محدود است.

تيرچه بتني چيست ؟