در مهاربندی‌هایی که برای پایداری ساختمان‌های چند طبقه‌ای استفاده می‌شود، اغلب پانل‌ها دارای اعضای قطری هستند. به طور معمول، خرپا را باید به صورت معین استاتیکی در نظر بگیریم که در آن اعضای قطری برای تحمل تنش‌های کششی موثر هستند. وقتی که جهت باد عوض می‌شود، مجموعه دیگری از اعضا فعال می‌شود.
برای خرید تیرچه کرومیت و تیرچه بتنی با ما تماس بگیرید
یکی دیگر از موارد رایج، شاهتیرهای مشبک هستند که تعداد پانل زیادی دارند. پانل مرکزی مهاربندی شده. تحت بارگذاری متقارن، هیچ نیرویی در این اعضای قطری به وجود نمی‌آید. اگر بارهای وارد شده در بخش دیگری از دهانه قرار بگیرند، تنها اعضای موربی که برای کشش کار می‌کنند، موثر خواهند بود.
مهاربندی استرینگر، شاهتیرهای تحمل کننده نیروی ترمز و مهاربندی جانبی برای انتقال بارهای طولی و بار باد و یا بارهای زلزله به بالشتک‌ها و همچنین جلوگیری از فشرده شدن اعضای افقی ناشی از کمانش مورد نیاز هستند.
برای لبه‌های فوقانی مهاربندی جانبی، یک سیستم الماس شکل با ضربه گیرهایی در پانل‌ها، طول موثر فشاری عضو فشاری افقی را نصف می‌کند.
برای پل‌های راه آهن، یک سیستم مهاربند جانبی اقتصادی را در سطح عرشه استفاده می‌شود که شامل یک عضو ساده تک دهانه است و تاثیر شاهتیر تحمل کننده نیروی ترمز را دو برابر می‌کند. بخش‌های جانبی توسط استرینگرها پشتیبانی می‌شوند، بنابراین طول موثر تنها حدود یک سوم از طول پانل است.
بارگذاری باد بر روی اعضای قطری و عمودی می‌تواند به طور مساوی بین سیستم‌های جانبی بالایی و پایینی تقسیم شود، به یاد داشته باشید که پورتال‌های انتهایی (اعضای قطری یا عمودی) باید بار را بین اعضای افقی بالایی و پایینی تقسیم کنند.
بدیهی است که وقتی تنها یک سیستم جانبی وجود دارد (در خرپاهای نیمه یا زیرپوششی)، این سیستم به تنهایی باید تمام بار باد را تحمل کند.
علاوه بر مقاومت در برابر بارهای عرضی خارجی ناشی از بار باد و غیره، مهاربندی جانبی، باید اعضای فشاری را پایدار کند. حضور آن برای حصول اطمینان از طول مؤثر کم در اعضای خرپایی ضروری است. مهاربندی جانبی نیز در تمام کینک‌ها که در اعضای افقی وجود دارد و بارهای فشاری را به اعضای جان منتقل می‌کند، صرف نظر از اینکه اعضای افقی تحت فشار یا کشش هستند مورد نیاز است.
خرپاها باید برای بارگذاری‌های جداگانه مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند. این موارد باید با یکدیگر ترکیب شده تا شدیدترین شرایط بارگذاری را برای طراحی هر عضو ایجاد کنند. برخی از جنبه های مهم طراحی در زیر آمده است.
حداکثر نسبت لاغری به طور کلی در آیین نامه‌ها تعریف می‌شود و این اغلب حداقل ابعاد اعضاء را که می‌توانند در خرپاهای کوچک استفاده شوند، معرفی می کند.
حداکثر نسبت های لاغری قابل قبول عبارتند از:
اعضای مقاوم در برابر بارهای مرده و اعمال شده - 180
اعضای مقاوم در برابر بار باد - 250
هر عضوی که به طور معمول به عنوان یک گره عمل می‌کند، اما تحت تنش ناشی از بار باد قرار دارد - 350
این محدودیت ها اطمینان می دهند که اعضای نسبتا قدرتمند هنگامی که فقط بارگذاری‌های سبک اعمال می‌شوند انتخاب شوند. بارهای باد متناوب هستند و مقادیر لاغری بیشتری در مقایسه با بارهای مرده و اعمال شده مجاز می‌باشند. این قوانین همچنین احتمال آسیب ناشی از حمل و نقل و نصب را کاهش می‌دهند. در این راستا، مشخص می‌شود که حداقل اندازه برای اعضای زاویه دار باید به صورت زیر باشند:
اعضای با زاویه برابر 50 x 50 x 6L
اعضای با زاویه نابرابر 65 x 50 x 6L
4.2 تنش های ثانویه در خرپاها
در بسیاری از موارد در طراحی خرپاها و شاهتیرهای مشبک، نیازی به در نظر گرفتن تنش های ثانویه نیست. با این حال، این تنش ها باید برای خرپاهای سنگین مورد استفاده در ساختمان های صنعتی و پل ها محاسبه شوند.
برای خرید و دریافت اطلاعات درباره تیرچه کرومیت به این صفحه مراجعه کنید.
تنش های ثانویه ناشی از:
خروج از مرکزیت در اتصالات
بارهای اعمال شده بین گره های خرپا
لنگرهای ناشی از اتصالات صلب و خیز خرپا.
جزئیات آنها در زیر مورد بحث قرار می گیرند:
- خروج از مرکزیت در اتصالات
ساخت خرپا باید دقیق باشد به طوری که هر دو محور مرکزی اعضای خرپا یا خطوط میان تار اتصالات پیچی در یک نقطه در گره ها به یکدیگر برسند. در غیر این صورت، اعضا و اتصالات باید به گونه ای طراحی شوند تا در برابر لنگرهای خمشی ناشی از خروج از مرکزیت، مقاومت کنند. این لنگرها باید بین اعضایی که در مفاصل به هم می رسند با توجه به سختی های پیچشی آنها تقسیم شوند. تنش های ناشی از خروج از مرکزیت های کوچک اغلب نادیده گرفته می شوند.
- بارهای اعمال شده بین گره های خرپا
لنگرهای ناشی از این بارها و تنش هایی که همراه با آن ها به علت بارهای محوری اولیه ایجاد می شود باید محاسبه شوند؛ به همین دلیل است که باید اعضای مربوطه به عنوان تیر ستون طراحی شوند. این وضعیت اغلب در خرپاهای سقفی رخ می دهد که در آن بارها به اعضای افقی فوقانی از طریق پرلین ها اعمال می شود که ممکن است در گره ها قرار نداشته باشد. روش محاسبه دستی در ابتدا به منظور تجزیه و تحلیل خرپاهایی است که بارهای اعمال شده در گره ها می باشد و باعث ایجاد نیروی محوری در اعضا می شود. سپس یک تجزیه و تحلیل جداگانه برای خمش عضو افقی فوقانی انجام می شود که به عنوان یک تیر پیوسته در نظر گرفته می شود. گره E به دلیل تقارن ثابت می باشد، اما گره A را باید به صورت مفصلی در نظر گرفت؛ در غیر این صورت و اگر اتصال بین خرپا و ستون به صورت مفصلی د رنظر گرفته شود، لنگر خمشی به عضو افقی تحتانی منتقل خواهد شد. عضو افقی فوقانی برای تحمل بار محوری و خمشی طراحی شده است. تجزیه و تحلیل کامپیوتری آن نیز در زیر ذکر شده است.
- لنگر ناشی از مفاصل صلب و خیز خرپا
تنش های ناشی از لنگرهای ثانویه در خرپاها با اعضای ضخیم و کوتاه اهمیت زیادی دارند. یک سری قوانین تقریبی در هنگام انجام این تحلیل ها در نظر گرفته می شوند. اگر لاغری اعضای افقی در صفحه خرپا بیشتر از 50 باشد و در بیشتر اعضای جان بیشتر از 100 باشد، می توان از اثر تنش های ثانویه چشم پوشی کرد. در خرپاهای ساختمانی، بارها عمدتا استاتیکی هستند و لازم نیست این تنش ها محاسبه شوند. حداکثر تنش های ناشی از لنگرهای ثانویه در انتهای اعضا اتفاق می افتد و به احتمال زیاد باعث فروپاشی سازه نمی شود. با این حال، هنگامی که اثرات ناشی از خستگی قابل توجه باشد، این تنش های ثانویه باید مورد توجه قرار گیرند. روش تجزیه و تحلیل لنگرهای ثانویه در زیر آمده است.
4.3 تجزیه و تحلیل الاستیک دقیق
با توجه به روش ماتریس سختی در تجزیه و تحلیل قاب ها، می توان با استفاده از یک روش تحلیل قاب ساده،، یک تیر پیوسته، یک سازه با اتصالات صلب، خرپاهای پیوسته و یا خرپاهایی که بارها در بین گره ها اعمال می شود را تجزیه و تحلیل کرد. همچنین می توان خرپا را با استفاده از خروج از مرکزیت اتصالات مدل سازی کرد. اندازه اعضا باید با استفاده از تجزیه و تحلیل دستی از پیش تعیین شود. تمام اطلاعات مورد نیاز برای طراحی، خروجی هایی نظیر خیز اتصالات است.
مهم است که یک روش سازگار برای تحلیل و طراحی استفاده شود. این به این معنی است که اگر لنگرهای ثانویه نادیده گرفته شوند، نیروهای محوری اصلی که باید در طراحی استفاده شوند، باید از تحلیل ساده خرپا به عنوان یک قاب استخراج شوند. نیروهای محوری حاصل از تجزیه و تحلیل کامپیوتری قاب صلب می تواند به طور قابل توجهی توسط لنگرهای مشترک اصلاح شود.
2. اعضای اریج
خرپا، شاهتیر مشبک و اعضای مهاربندی برای ساختمان ها معمولا از موارد زیر انتخاب می شوند:
مقاطع باز، مقاطع زاویه دار، کانال ها، مقاطع T شکل و مفصل ها.
مقاطع ترکیبی، به عنوان مثال: مقاطع دو زاویه ای و کانال ها.
مقاطع بسته، در عمل مقاطع توخالی سازه ای.
برای دریافت اطلاعات و قیمت انواع تیرچه صنعتی ، تیرچه بتنی می توانید با شماره های 02176217155 | 09121090096
برای پل ها، اعضا از موارد زیر انتخاب می شوند:
مقاطع نورد شده
مقاطع مرکب
مقاطع H شکل و جعبه ای.
انتخاب اعضا به محل، استفاده، طول دهانه، نوع اتصال و ظاهر مورد نیاز بستگی دارد. مقاطع توخالی گران تر از مقاطع باز هستند، اما برای حفظ و نگهداری از آنها بهتر و ارزان می باشد. با این حال، در خرپاهایی که در معرض هوا قرار دارند در شکاف هایی که در موقعیت های گودال تشکیل می شوند احتمال وقوع خوردگی وجود دارد. زاویه ها مقاطعی هستند که به طور سنتی برای ساخت خرپاها در دهانه های کوچک استفاده می شوند.
3. بارگذاری بر روی خرپاها و شاهتیرهای مشبک
1- بارهای مرده: اینها توسط وزن سازه، ورق ها، عرشه ها، کف یا سقف کاذب، پرلین ها، تیرها، عایق کاری ها، سقف، تاسیسات و تمام روکش ها ایجاد می شوند. بارهای مرده در هر ساخت و ساز خاص باید با توجه به وزن مواد داده شده در کتابچه های راهنمای تولید کنندگان مصالح با دقت برآورد شوند.
2- بارهای اعمال شده: این موارد در Eurocode 1 برای طبقه های مختلف ساختمان و برای سقف هایی با یا بدون دسترسی داده می شوند. بار اعمال شده ممکن است تمام یا بخشی از عضو را پوشش دهد و باید به گونه ای اعمال شود تا شدیدترین اثر را به همراه داشته باشد.
3- بارهای باد: این موارد در Eurocode 1 داده می شوند و می توانند با توجه به محل ساختمان، ابعاد آن و اندازه بازشوها در نمای آنها برآورد شوند. باد عموما باعث بلندشدگی سقف ها می شود و این می تواند منجر به چرخش و واژگونی اعضای خرپا در ساخت و سازهای سبک شود. در ساختمان های چند طبقه، باد موجب افزایش بارهای افقی می شود که مهاربندها باید در برابر آن مقاومت کنند.
در موارد خاص، خرپاها باید در برابر بارهای دینامیکی، لرزه ای و موجی مقاومت کنند. باید به بارهای غیرمعمول که در هنگام ساخت و ساز اعمال می شود، توجه ویژه ای شود. خرابی ها ممکن است در این مرحله اتفاق بیفتد زمانی که پشتیبانی جانبی نهایی سیستم به طور کامل نصب نشده است.
برای پل ها، علاوه بر بارهای مرده و اثرات عمودی بارهای زنده ناشی از بارگذاری بزرگراه یا راه آهن، باید تاثیرات افقی بار زنده را نیز در نظر گرفت. این شامل اثرات ترمز و کشش سطح جاده، بارهای گریز از مرکز و بارهای ناشی از لغزش خودرو می باشد. اثرات دما در برخی پل ها قابل توجه است.
4. تجزیه و تحلیل خرپاها
4.1 عمومی
خرپاها ممکن است تک دهانه، معین یا نامعین استاتیکی باشند، یا ممکن است در بیش از دو یا چند دهانه، پیوسته باشند. در این بخش تنها خرپاهای تک دهانه، معین استاتیکی در نظر گرفته شده اند.
با این حال، در خرپاها باید تحلیل ها به طور کلی صورت گیرد و امکان تحلیل موضعی در بخشی از خرپا وجود ندارد.
روش های دستی تجزیه و تحلیل برای خرپاها که در آنها بار در گره ها اعمال می شوند شامل: روش حل گرهی، روش حل مقطعی و نمودار نیرو است. روش حل گرهی سریع ترین روش برای تجزیه و تحلیل تیرهای مشبک شیبدار موازی است که تمام نیروها در آن مورد نیاز است. روش حل مقطعی زمانی کاربرد دارد که مقادیر نیروها تنها در چند عضو مهم مورد نیاز است. نمودار نیرو نیز بهترین روش تحلیل دستی عمومی است. برنامه های کامپیوتری زیادی نیز برای تجزیه و تحلیل خرپاها موجود هستند.