خرپا چیست؟
خرپا سازه‌ای چند عضوی است که تمامی بخش‌های آن به یکدیگر پین شده‌اند. معنی پین این است که در هیچ مفصلی گشتاوری وجود ندارد؛ بنابراین در خرپا فقط نیرو وجود دارد. در شکل زیر می‌توانید یک خرپا و نیروهای خارجی وارد شده به آن را ببینید.
truss
روش‌های تحلیل نیرو در خرپا
در حالت کلی به‌منظور تحلیل نیروهای موجود در یک خرپا از دو روش «مفاصل» (Joints) و «مقاطع» (Sections) استفاده میشود. در هر خرپا با اعمال نیروی خارجی، درون هر عضو نیرویی ایجاد خواهد شد. برای مثال در خرپای شکل بالا که دو نیروی F۲ ،F۱ و F3 به آن وارد میشود، نیروهایی مطابق شکل زیر، در آن ایجاد شده است.
truss
روش مفاصل
در این روش هر مفصل را به صورت تنها تصور کنید؛ سپس برآیند تمامی نیروهای وارد شده به آن را صفر قرار دهید. بنابراین به منظور تحلیل نیرویی خرپا با استفاده از روش مفاصل، به ترتیب زیر عمل کنید:
هر مفصل را به صورت جدا تصور کنید.
نیروهای وارد شده به مفصل را معین کنید.
برآیند نیروهای رسم شده روی مفصل را در راستای x و y برابر با صفر قرار دهید.
برای درک بهتر این روش، به مثال‌های ارائه شده در انتهای این مطلب مراجعه فرمایید.
joints
نیروی وارد شده به یک مفصل می‌تواند از نوع کششی یا فشاری باشد.
روش مقاطع
در این روش بخشی از خرپا جدا شده و به عنوان سیستم در نظر گرفته میشود. سپس برآیند نیروها و گشتاورهای وارد شده به آن برابر با صفر قرار داده شده و نیروهای مجهول در مسئله بدست می‌آیند. بنابراین برای بدست آوردن نیروهای مجهول موجود در یک خرپا به ترتیب زیر عمل کنید:
انتخاب بخشی مناسب از خرپا به عنوان سیستم (این مفهوم در مثال‌های ارائه شده در پایین، به شکلی دقیق‌تر توضیح داده شده)
قرار دادن تمامی نیروهای – خارجی – وارد شده به سیستم انتخاب شده
نوشتن معادله تعادل گشتاور و نیرو برای سیستم مفروض و محاسبه نیروهای مجهول قرار گرفته روی آن
خرپا و کاربردهای آن:
خرپاها اعضای 2 نیرویی هستند.یعنی هر عضو آنها را که در نظر بگیریم یک نیرو به سر عضو و یک نیرو به ته عضو وارد میشود که بزرگی این دو نیرو با هم برابر اما جهتشان مخالف است.
در اکثر موارد خرپاها به صورت اعضای مثلثی در کنار هم جوش داده می شوند.اتصالات گره(Joint) نامیده میشوند و به صورت لولایی عمل میکنند.
خرپاها به 3 گروه زیر تقسیم میشوند:
-1خرپای ساده یاSimple Trusses :شبکه بندی مثلثی در این نوع خرپا کاملا رعایت شده است.
-2خرپای مرکب یا Compounded Trusses:این نوع خرپا ترکیبی از چند خرپای ساده است.
-3خرپاهای پیچیده و مبهم:
خرپاها را میتوان به 2 دسته ی معین و نامعین استاتیکی تقسیم بندی کرد.
اگر تعداد اعضاء خرپا را با m و تعداد گره ها را با j نشان دهیم خواهیم داشت:
m+3=2j خرپا معین است.
m+3≠2j خرپا نامعین است.
خرپاها 2 بعدی و 3 بعدی هستند.
بهترین نوع خرپا خرپای فضایی یا Space Truss است.
خرپاها کاربردهای زیادی در پلها و سقفها و... دارند.مزیت آنها سبک
وارزان بودنشان است و معمولا در مقابل بار وارده از وزنشان صرف نظر میشود.
بهترین شکل خرپا را میتوان در جرثقیل دید.
