خرپا یک جزء اساسی معماری است که نقشی محوری در پشتیبانی و توزیع نیروها در یک ساختمان ایفا می‌کند. خرپا را می‌توان به عنوان چارچوبی متشکل از تیرهای به هم پیوسته تعریف کرد که برای انتقال موثر بارها و تنش‌ها در دهانه‌های مختلف طراحی شده است.
خرپاها با نسبت استحکام به وزن و تطبیق پذیری قابل توجه خود به بخشی اساسی از ساخت و ساز مدرن تبدیل شده‌اند و شیوه طراحی و ساخت سازه‌ها را متحول کرده‌اند.
خرپا تاریخ غنی‌ای دارد که قدمت آن به قرن‌ها قبل می‌رسد و آن را به بخشی جدایی ناپذیر از میراث معماری تبدیل می‌کند. خرپا در سبک‌ها و فرهنگ‌های مختلف معماری مورد استفاده قرار گرفته است که هرکدام نشان‌دهنده مهارت مهندسی و حساسیت‌های زیبایی‌شناختی زمان خود است.
ساخت خرپا با قوطی پروفیل یک روش پراستفاده برای ساخت سقف مکان‌های مختلف مانند سوله است که نه‌تنها منجر به صرفه‌جویی در هزینه‌های ساخت‌وساز می‌شود، بلکه میزان مقاومت سقف را نیز چندین و چند برابر می‌کند. البته پیش از این و در مقاله‌ای جداگانه در رابطه با ساخت سوله با قوطی صحبت نموده بودیم، اما در این مقاله می‌خواهیم در رابطه با ساخت خرپا با قوطی و نقشه مربوط به آن صحبت کنیم.
اما چرا استفاده از خرپا باعث کاهش هزینه‌ها می‌شود؟ دلیل این امر بر می‌گردد به ماهیت قوطی آهن که مقطعی توخالی است و به همین دلیل قیمت قوطی آهن به نسبت استفاده از سایر انواع تیرآهن بسیار پایین‌تر در می‌آید و هزینه ساخت نیز کاهش پیدا می‌کند. با این حال، ضخامت قوطی پروفیل مورد استفاده در ساخت خرپا نباید کمتر از 4 میلی‌متر باشد. با این شرایط، باید در طراحی خرپا از قوطی صنعتی استفاده کرد.
ساخت خرپا با قوطی در پروژه‌های ساختمانی و به طور کلی عمرانی رایج است و همان‌طور که گفتیم از آن برای افزایش استحکام سازه‌ها استفاده می‌کنند.
اما قوطی آهن چیست؟
قوطی آهن یکی از انواع مقاطع فولادی است که ماده اولیه آن را سنگ آهن یا گندله تشکیل می‌دهد. محصول خروجی کوره‌های بلند ذوب آهن، مقاطعی آهنی است که به تختال یا اسلب معروف هستند. این تختال‌ها سپس وارد فرآیندی به نام نورد گرم می‌شوند که درنهایت منجر به ساخت ورقی به نام ورق سیاه یا ورق گرم می‌شود. این ورق، پایه و اساس ساخت پروفیل یا قوطی آهن است.
در واقع قیمت ورق سیاه نقش اصلی را در قیمت قوطی آهن بازی می‌کند. قوطی آهن به دلیل اینکه دیگر وارد فرآیند نورد سرد نمی‌شود، قیمت بهتری نسبت به سایر پروفیل‌ها مانند پروفیل سبک دارد. همچنین میزان کاربرد آن نیز بسیار بیشتر از سایر مقاطع است.
روش محاسبه خرپا با قوطی
روش محاسبه خرپا با قوطی، به تک‌شیب یا دو شیب بودن خرپا بستگی دارد. البته ممکن است خرپا به‌صورت سه‌بعدی (فضایی) نیز مورد استفاده قرار بگیرد، اما ازآنجایی‌که کاربرد نوع دو بعدی (تک‌شیب و دو شیب) بیشتر است، در این مقاله به این دو خواهیم پرداخت:
محاسبه خرپا با قوطی تک‌شیب
خرپا با قوطی تک‌شیب، از سه ضلع اصلی تشکیل شده است که یکی از اضلاع آن موازی با زمین، یکی قائم و دیگری ضلع شیب‌دار است که در کنار دو ضلع دیگر، یک مثلث قائم‌الزاویه را تشکیل می‌دهند. برای محاسبه این نوع خرپا، ابتدا باید ارتفاع خرپا را محاسبه کرد. ارتفاع خرپا، از تقسیم طول ضلع موازی با زمین بر شیب خرپا به دست می‌آید.
برای محاسبه شیب خرپا، می‌توان از فرمول زیر استفاده کرد:
S = (H / L) * 100
در این فرمول، S معرف شیب خرپا به درصد، H معرف ارتفاع خرپا و L معرف طول ضلع موازی با زمین است. پس از محاسبه ارتفاع خرپا، می‌توان ابعاد سایر اجزای خرپا را محاسبه کرد. به عنوان مثال، برای محاسبه طول ضلع قائم، می‌توان از فرمول زیر استفاده کرد:
L = H * √3
در این فرمول، L معرف طول ضلع قائم خرپا و H معرف ارتفاع خرپا است. برای محاسبه قطر قوطی‌های مورد استفاده در خرپا، می‌توان از فرمول زیر استفاده کرد:
D = (P / F) * √3
در این فرمول، D معرف قطر قوطی، P معرف بار وارد بر خرپا و F معرف تنش مجاز قوطی است.
محاسبه خرپا با قوطی دو شیب
خرپا با قوطی دو شیب، از چهار ضلع اصلی تشکیل شده است که دو ضلع آن موازی با زمین و دو ضلع دیگر، شیب‌دار هستند. برای محاسبه این نوع خرپا، ابتدا باید ارتفاع خرپا را محاسبه کرد. ارتفاع خرپا، از تقسیم طول یکی از اضلاع موازی با زمین بر شیب خرپا به دست می‌آید.
برای محاسبه شیب خرپا، می‌توان از فرمول زیر استفاده کرد:
S = (H / L) * 100
در این فرمول، S معرف شیب خرپا به درصد، H معرف ارتفاع خرپا و L معرف طول ضلع موازی با زمین است. پس از محاسبه ارتفاع خرپا، می‌توان ابعاد سایر اجزای خرپا را محاسبه کرد. به عنوان مثال، برای محاسبه طول هر یک از اضلاع شیب‌دار، می‌توان از فرمول زیر استفاده کرد:
L = H * √2
در این فرمول، L معرف طول هر یک از اضلاع شیب‌دار خرپا و H معرف ارتفاع خرپا است. برای محاسبه قطر قوطی‌های مورد استفاده در خرپا، می‌توان از فرمول زیر استفاده کرد:
D = (P / F) * √2
در این فرمول، D معرف قطر قوطی، P معرف بار وارد بر خرپا و F معرف تنش مجاز قوطی است.
نکات مهم در محاسبه خرپا با قوطی
در محاسبه خرپا با قوطی، باید نکات زیر را در نظر داشت:
- بار وارد بر خرپا، باید مشخص باشد.
- تنش مجاز قوطی، باید مشخص باشد.
- شیب خرپا، باید مشخص باشد.
با رعایت این نکات، می‌توان خرپا با قوطی را به‌درستی طراحی و محاسبه کرد.
نقشه خرپا با قوطی
نقشه خرپا با قوطی، شامل اطلاعاتی در مورد ابعاد و مشخصات خرپا است. این اطلاعات شامل موارد زیر است:
- نوع خرپا (تک شیب یا دو شیب)
- ارتفاع خرپا
- طول اضلاع خرپا
- قطر قوطی‌های مورد استفاده
- نوع قوطی‌های مورد استفاده
- تنش مجاز قوطی‌ها
نقشه خرپا با قوطی، معمولاً به صورت دو بعدی (در صفحه) ترسیم می‌شود. در این نقشه، ابعاد و مشخصات خرپا با استفاده از خطوط و علائم استاندارد ترسیم می‌شود. نقشه خرپا با قوطی، یک سند مهم است که باید توسط مهندسین سازه تهیه شود. این نقشه، برای ساخت و نصب خرپا ضروری است.
فلزات, مقالات در گروه صبا | نویسنده : امید مرادی | بروزرسانی : 13 دی 1402
