تفاوت خرپا با قاب در چیست؟ معرفی انواع و کاربردهای هر کدام
به گزارش هیو بلاگ، قاب و خرپا از جمله اجزای پرکاربرد در ساختمان سازی به شمار می فرایند. این دو سازه از نظر کاربرد و ساختاری شباهت ها و تفاوت هایی با یکدیگر دارند. خرپا و قاب هر دو توسط برخی از اعضای مثلثی ساخته شده و به اتصالات وصل می شوند. خرپا و قاب هر یک با توجه به ویژگی هایی که دارند، کاربردهای خاصی را در ساختمان ها دارند. اینکه خرپا و قالب چیستند؟ تفاوت خرپا با قاب در چیست؟ از جمله موضوعاتی است که در این مقاله از ویکی ساختمون به دنبال پاسخ دادن به آن ها هستیم.
خرپا چیست؟
قبل از پرداختن به تفاوت میان خرپا و قاب به ارائه تعریفی مختصر از هر یک می پردازیم. خرپا به اجزا و سازه هایی مثلثی شکل در ساختمان سازی گفته می گردد که بخش های مختلف آن فاقد هر گونه انحنا بوده و اتصال آن ها به یکدیگر به صورت لولا است. استفاده از این سازه در مکان های مسقف شده و قسمت هایی که از زیربنای وسیعی برخوردار هستند، صورت می گیرد.
از ویژگی های خرپا می توان به تحمل آن ها در برابر نیروهای فشاری و کششی اشاره نمود. این ویژگی سبب می گردد خرپا تغییر شکل هندسی ندهد. این سازه در دسته سازه های ساده باربر قرار گرفته و در ساخت پل، سقف و سازه های هوا فضا از آن ها استفاده می گردد. از آن جایی که اجزای سازه خرپا به شکل مفصلی به یکدیگر متصل هستند، نیروی گشتاور در آن ها تاثیری ندارد.
انواع خرپا و کاربرد آن ها
خرپا ها را بر اساس ساختاری که دارند به سه نوع اصلی ساده، صفحه ای و فضایی تقسیم نموده اند. بر همین اساس، می توان آن ها را در دسته های دو بعدی، سه بعدی، چندگانه، پرات، وارن و کی قرار داد. هر یک از این خرپا با توجه به ویژگی های خود، کاربردهای خاصی دارند.
| نوع خرپا | توضیحات و کاربردها |
| خرپای دو بعدی | به لحاظ هندسی اختلاف دو بعدی در آن ها وجود ندارد. در این نوع خرپا می توان تمام اجزای خرپا را در یک صفحه قرار داد. |
| خرپای سه بعدی | مجموعه ای از اجزا و اتصالات است. از مزایای استفاده از خرپاهای سه بعدی می توان به قابلیت تحمل بارهای سه بعدی اشاره نمود. این ویژگی باعث افزایش حجم سازه می گردد. |
| خرپای چندگانه | در جهت بر طرف کردن نقاط ضعف و تقویت نقاط قوت از خرپای چندگانه استفاده می گردد. مزایا و ویژگی های این گونه خرپاها می توان به توان ظرفیتی بالای آن ها در تحمل بارهای صفحه ای و مقاومت خمشی و کمانشی مناسب در جهت های مختلف، اشاره نمود. این ویژگی با حفظ ابعاد متناسب در خرپا صورت می گیرد. |
| خرپای پرات | در ساخت پل و سازه های طاق مانند کاربرد دارد. بیش ترین فشار اعمالی در راستای عمودی صورت می گیرد. از مزایای این خرپا باید به طراحی ساده، وزن کم، ساده سازی ساخت سازه، کاهش هزینه ساخت و ساخت یک سازه مقرون به صرفه اشاره نمود. |
| خرپای وارن | زمانی که فشار وارد بر سازه در تمامی نقاط پخش می گردد از این خرپا استفاده می گردد. استفاده از این خرپا در سازه هایی که بار بر روی یک نقطه متمرکز می گردد، مناسب نیست. از مزایای خرپای وارن باید به توزیع متناسب و برابر بارها در قسمت و اجزای مختلف سازه اشاره نمود. این خرپاها از طراحی نسبتاً ساده ای برخوردار هستند. |
| خرپای کی | در مقایسه با سایر خرپا مقداری پیچیده تر است. اجزای عمودی خرپای کی کوتاه تر از اجزای عمودی خرپای پرات است. این ویژگی سبب می گردد سازه در برابر تنش های خمشی مقاومت بیش تری داشته باشند. از عمده ترین نقاط ضعف این سازه می توان به غیر قابل پیش بینی بودن رفتار اجزای خرپا اشاره نمود. از مزایای خرپای کی می توان به کاهش تنش کششی در اجزای عمودی و کاهش هزینه های بنا و در کنار آن افزایش راندمان آن اشاره نمود. |
ناگفته نماند که انواع بالا صرفاً چند نوع از خرپاهای مورد استفاده در ساختمان سازی هستند. خرپا ها از نظر شکل هندسی نیز انواع مختلفی دارند که بحث در مورد آن ها در مقوله این محتوا نمی گنجد.
انواع خرپا در صنعت ساختمان سازیقاب چیست؟
قاب در واقع به سازه ای گفته می گردد که در آن اتصال تیر به ستون با بهره گیری از انواع مفصل صورت می گیرد و از جوانبی با خرپا تفاوت دارد. در اتصال مفصلی بین تیر و ستون هیچ نوع لنگری مبادله نمی گردد و فقط در این اتصال از جدا شدن اعضا تیر و ستون از یکدیگر ممانعت می گردد، یعنی زاویه تیر و ستون در محل اتصال می تواند از 90 درجه بیشتر یا کمتر گردد. قاب ها در ساختمان دو وظیفه تحمل بارهای ثقلی یا همان بارهای مرده و وزنده و تحمل بارهای ناشی از زلزله و باد را بر عهده دارد.
مطلب پیشنهادی: اسکلت ساختمان چیست؟ از فلزی و بتنی تا LSF و CFT
انواع قاب و کاربرد آن ها
به طور کلی قاب ها را به صورت زیر دسته بندی می نمایند.
- قاب ساده (اتصالات مفصلی)
- قاب خمشی (اتصالات صلب)
- قاب دوگانه (اتصالات نیمه صلب)
قاب ساده
قاب نوع ساده یا قاب سازه ای مهاربندی شده، اتصالات برقرار شده میان بخش های مختلف قاب با استفاده از مفصل ها برقرار شده است و به همین دلیل هم امکان برقراری هیچ گونه لنگری وجود ندارد. در این نوع از سیستم قاب، انتقال بارهای مرده و زنده بر عهده تیر و ستون است.
قاب خمشی یا صلب
قاب هایی از نوع خمشی به منظور کنترل نیروهای جانبی به مانند نیروهای وارد شده بر ساختمان ناشی از زلزله استفاده می شوند.
قاب های خمشی را به سه نوع قاب خمشی معمولی، متوسط و ویژه دسته بندی می نمایند. در قاب خمشی از دیوار برشی و مهاربند استفاده نمی گردد و بارهای جانبی به واسطه قاب خمشی مهار می شوند. استفاده از این سیستم عموماً در ساختمان های اداری به چشم می خورد. چرا که در این گونه ساختمان ها احتیاج به فضایی منعطف با کاربری های متنوع است و از آن جایی که استفاده از این سیستم باعث ایجاد فضای آزاد معماری می گردد، برای انجام این کار مناسب است.
بیشتر بخوانید: سازه دیاگرید چیست؟ مزایا، معایب و کاربردها
قاب خمشی معمولی
از ویژگی های قاب خمشی معمولی می توان به استفاده از جزئیات دقیق در ساخت اجزاء آن اشاره نمود. این جزئیات به اندازه ای است که از ایجاد هرگونه تغییر شکل فرا ارتجاعی اندک در هنگام زلزله می نماید. استفاده از سیستم قاب خمشی معمولی در مناطقی با احتمال پایین زلزله، امکان پذیر است.
قاب خمشی متوسط
قاب خمشی متوسط به آن دسته از انواع قاب های ساختمانی گفته می گردد که می تواند در برابر تغییر شکل های فرا ارتجاعی محدودی از خود مقاومت نشان دهد. از ویژگی های ساختاری این قاب ها می توان به وجود مفصل های پلاستیکی در خاتمهی تیر و در خارج از قسمت اتصال تیر به ستون اشاره نمود. این مفاصل پلاستیکی دارای ظرفیت دورانی می باشند. استفاده از این نوع قاب خمشی در مناطقی با ریسک زلزله از کم تا متوسط صورت می گیرد.
قاب خمشی ویژه
قاب های خمشی ویژه به قاب های ساختمانی گفته می گردد که می توانند تغییر شکل های فرا ارتجاعی قابل ملاحظه ای را تحمل نمایند. از سیستم قاب خمشی ویژه باید در مناطق زلزله خیز استفاده کرد.
تفاوت خرپا با قاب در چیست؟
انواع خرپا با انواع قاب از نظر شکل هندسی و ساختاری و همچنین کاربردهایی که دارند تفاوت هایی با یکدیگر دارند. شاید بتوان نحوه اتصالات اجزای مختلف در این دو سازه را یکی از مهم ترین تفاوت ها دانست.
به طور کلی اعضای قاب مانند تیر هستند که عمدتاً برای حمل بارهای عرضی یا جانبی در طول خود طراحی شده اند. این بارهای خارجی باعث ایجاد نیروهای داخلی مانند برش و گشتاور خمش می شوند. بعضی از اعضای قاب (مانند ستون ها) حتی می توانند برای تحمل بارهای محوری (طولی) زیاد طراحی شوند. این نوع اعضا به دلیل نحوه اتصال آن ها به یکدیگر یا با دیگر سازه ها می توانند این بارها را تحمل می نمایند. قاب ها به وسیله اتصالات کاملاً سفت و سخت مانند جوش یا پیچ و مهره به یکدیگر اتصال داده می شوند که امکان انتقال برش و گشتاور را فراهم می نماید.
از سوی دیگر در مورد تفاوت خرپا با قاب میتوان عنوان داشت که وقتی که یک خرپا را متصور می شویم، معمولاً میله هایی که توسط اتصالات پین به یکدیگر متصل شده اند به ذهن ما می آید. اعضای خرپا با استفاده از اتصالات پین می توانند حرکاتی آزاد داشته باشند. این بدان معنی است که گشتاورهای برش و خم شدن به عضو منتقل نمی شوند. تنها نوع باری که یک خرپا می تواند تحمل کند، بارهای محوری است.
| قاب | خرپا | |
| مفصل | مفصل های سخت و ثابت در خاتمه | مفاصل از نوع پین در خاتمه |
| چرخش عرضی | ثابت | آزاد |
| بارهای داخلی | محوری، برشی، گشتاور خمشی و پیچشی | فقط محوری |
| بارهای خارجی | بارهای محوری، عرضی و پیچشی | فقط بارهای محوری |
به طور خلاصه، یک عضو به وسیله نحوه اتصال در خاتمهی آن به عنوان خرپا و قاب طبقه بندی می گردد که توانایی آن در تحمل انواع خاصی از بارها را معین می نماید. تفاوت میان این دو در این است که خرپا چرخش آزاد دارند و فقط می توانند بارهای محوری را تحمل نمایند. در حالی که قاب کاملاً اتصالی محکم و ثابت دارد و می تواند انواع بار را پشتیبانی کند. هنگامی که نوبت به استفاده از خرپا و قاب در سازه ها می رسد، یک خرپا می تواند سبک تر از قاب باشد زیرا فقط بارهای محوری را حمل می نماید.
سخن آخر
قاب و خرپا از جمله اجزای مثلثی شکل به کار رفته در ساختمان سازی هستند که منظور کنترل نیروها و فشارهای وارد بر ساختمان استفاده می شوند. این دو سازه هر یک انواع مختلفی دارند. این دو سازه علاوه بر شباهت ها، تفاوت های قابل توجهی نیز با یکدیگر دارند. شاد خواهیم شد، نظرات خود را در مورد این مقاله با ما در میان بگذارید.
منبع: ویکی ساختمانbestcanadatours.com: مجری سفرهای کانادا و آمریکا | مجری مستقیم کانادا و آمریکا، کارگزار سفر به کانادا و آمریکا