تفاوت خرپا و سازه‌های فضاکار
دسترسی سریع به محتوای این مطلب
بدون شک مهم‌ترین چیزی که در عمران اهمیت دارد، این است که یک سازه از استحکام کافی برخوردار باشد. بسیاری از سازه‌های غول پیکری که این روزها شاهد آن هستید، از علم مهندسی عمران در ساخت آنها استفاده شده‌است؛ سازه‌هایی مانند برج‌ها، پل‌ها، سوله‌ها، سدها و نیروگاه‌ها از جمله ساختارهای این حوزه هستند؛ به دلیل اینکه استحکام بالا در ساخت سازه‌های فوق اهمیت زیادی دارد، پیش از احداث هر کدام، مهندسین عمران محاسبات لازم را برای آن انجام می‌دهند.
خرپا یکی از پرکاربردترین ابزارهای مهندسی در ایجاد سازه‌های مقاوم است. این وسیله در نوع خود یکی از ساده‌ترین، ابتدایی‌ترین و در‌عین‌حال کاربردی‌ترین ابزارها در تولید سازه‌ای مقاوم است. از خرپا در ساخت بخش‌های مختلف سازه استفاده می‌کنند.
امروزه، با پیشرفت‌هایی که در علم مهندسی صورت گرفته‌است، خرپا از حالت ساده به شکل سه بعدی طراحی می‌شود که به این ساختارها، سازه‌های فضاکار می‌گویند و با خرپاها فرق دارند. ما در این مقاله می‌خواهیم به تفاوت خرپا و سازه‌های فضاکار بپردازیم. تا انتهای این مقاله همراه ما باشید.
فایل صوتی این مطلب
فایل ویدئویی این مطلب
خرپا چیست؟
خرپا در واقع ابزاری فلزی و مثلثی شکل است؛ این مثلث‌ها در انواع طرح‌ها به هم وصل هستند، با هم یک مجموعه کلی را تشکیل می‌دهند و زیگزاگ‌های مرتبی دارند. اتصال شبکه‌های مثلثی سبب می‌شود تا باری که به خرپا وارد می‌آید به شکل کاملا یکنواختی توزیع‌شده، نیروهای فشاری و کششی تغییر پیدا کنند؛ این تغییر به‌گونه‌ای است که هیچ‌نوع برش یا خمشی در کل سازه ایجاد نمی‌شود.
علت اینکه خرپا را به شکل مثلث طراحی می‌کنند این است که شکل مثلث، پایداری بیشتری نسبت به سایر اشکال دارد. برای مثال اگر بخواهیم مثلث را با چهار ضلعی مقایسه کنیم، اتصالات گوشه مثلث کمتر است؛ از این رو هر قدری که اتصالات گوشه کمتر باشد، احتمال ایجاد برش به حداقل و صفر می‌رسد.
اجزای اصلی خرپا
به‌طور‌کلی خرپاها سه جزء اصلی دارند که شامل میلگردهای خمشی یا بالایی، میلگردهای پایینی و زیگزاگ‌ها هستند. میلگردهای پایینی در برابر کشش و فشار مقاوم هستند و به‌همین‌دلیل در برابر خمش کلی، مقاومت می‌کنند. زیگزاگ‌ها می‌توانند مقاومت خرپا را در مقابل نیروهای برشی تامین کنند. با توجه به این موضوع، بهتر است قبل از ساخت خرپا، قیمت میلگرد را بررسی کنید.
شیوه‌های تولید خرپا
به‌طور‌کلی، خرپاها به دو روش مکانیزه و دستی تولید می‌شوند. در حالت تولید دستی، در ابتدا زیگزاگ‌ها را به شکل خم‌کاری آماده می‌کنند؛ در مرحله بعد یک یا حداکثر دو ردیف زیگزاگ به میلگردهای پایینی و بالایی جوش داده می‌شود. به‌طور‌کلی، در حالتی که خرپاها به شکل دستی تولید می‌شوند، احتمال خطا و ضعف در نقاط مختلف از جمله جوش‌کاری وجود دارد.
وقتی که خرپا را به شکل ماشینی تولید می‌کنند، به‌طور‌همزمان چهار میلگرد وارد دستگاه می‌شوند که شامل دو عدد زیگزاگ، یک پایینی و یک آرماتور بالایی است. در ماشین‌هایی که کار آنها تولید خرپا است بخشی وجود دارد که اطلاعات لازم درباره زوایا و ابعاد دقیق را دارا بوده و می‌تواند شکل مثلث را در میلگرد زیگزاگ ایجاد کند. در مرحله بعد زیگزاگ‌های ایجاد‌شده به سمت جلوی دستگاه هدایت می‌شوند. دو میلگرد پایینی و بالایی در قسمت جلوی دستگاه قرار دارد که موازی با زیگزاگ‌های ایجاد شده حرکت می‌کنند تا به قسمت جوش دستگاه برسند و در فاصله‌های معینی به هم جوش داده شوند.
این جوش‌ها در کمترین فاصله از هم واقع شده‌اند؛ به‌همین‌دلیل است که از شکستگی یا تردشدگی میلگرد جلوگیری می‌کنند. بنابراین می‌توان گفت خرپایی که توسط دستگاه تولید می‌شود، دارای کیفیت بالاتری است.
سازه‌های فضاکار
به شبکه‌های سه بعدی از خرپاها، سازه‌های فضاکار گفته می‌شود. این سازه‌ها طبیعتا ساختاری بزرگ‌تر و پیچیده‌تر از خرپاها دارند. سازه‌های فضاکار در شکل‌های مختلفی وجود دارند که شامل طاق‌ها، شبکه‌های مسطح، شکل‌های منحنی، گنبدها، و شبکه‌های کابلی می‌شوند. اگر بخواهیم به‌طور ساده مثالی را درباره سازه‌های فضاکار ارائه دهیم، می‌توانیم به داربست‌هایی اشاره کنیم که در ساختمان‌سازی استفاده می‌شوند.
در این نوع سازه‌ها، بارهای خارجی در یک صفحه واحد به عنوان نیروی داخلی توزیع می‌شوند و به شکل نیروهای کششی و فشاری در‌می‌آیند. طراحی این سازه‌ها باید به‌گونه‌ای باشد که شکل نهایی آنها بتواند در برابر هر‌گونه تغییر شکل ناشی از کشش و فشار، دوام بیاورد.
می‌توان گفت تفاوت اصلی سازه‌های فضاکار با خرپاها در این است که این سازه‌ها سه بعدی هستند. البته این دو به لحاظ کاربردی نیز با هم فرق دارند که در ادامه به آن می پردازیم.
تفاوت در کاربرد خرپا و سازه‌های فضاکار
سازه‌های فضاکار و خرپاها علاوه‌بر شکل ظاهری، از نظر کاربرد نیز باهم فرق دارند. شکل ساختاری خرپاها به گونه‌ای است که نه‌تنها می‌توانند بارهای زنده و مرده را تحمل کنند، بلکه می‌توانند فشار و بارها را به سازه‌های نگهدارنده اصلی مانند دیوارها، تیرها و زمین انتقال دهند. با‌توجه به اینکه وزن خرپاها کم است، گزینه مناسبی برای سازه‌هایی هستند که با وزن کم طراحی و ساخته می‌شوند. همچنین از خرپاها برای ایجاد سقف‌هایی با دهانه بزرگ نیز استفاده می‌کنند؛ زیرا با کمک خرپاها می‌توانند سقف‌های عریض با دهانه بزرگ‌تری را با کمترین انحراف بسازند. در کل، در ساخت برج‌ها، پل‌ها، سقف‌ها و تیرچه، استفاده از خرپاها گزینه مناسبی به حساب می‌آید.
کاربرد سازه‌های فضاکار از خرپاها به مراتب بیشتر است. برای مثال از سازه‌های فضاکار در ساخت غرفه‌های نمایشگاهی، آشیانه هواپیما، پوشش ورزشگاه‌ها، ایستگاه‌های راه‌آهن، سالن اجتماعات، مراکز تفریحی، سایبان‌ها و تجهیزات رادیویی و هواشناسی استفاده می‌کنند. با‌توجه به اینکه این سازه‌ها از هر دو طرف مهاربندی می‌شوند، می‌توان از آنها برای ساخت سازه‌هایی با دهانه باز استفاده کرد. به‌همین‌دلیل است که قسمت کلاهک، همانند سقف‌های استادیوم‌ها با کمک سازه‌های فضاکار طراحی و احداث می‌شوند.
سخن پایانی
خرپاها و سازه‌های فضاکار علاوه‌بر کاربرد، به لحاظ هندسی نیز باهم فرق دارند. خرپاها همان‌طور که قبلا گفتیم ساختار دو بعدی دارند، این در حالی است که سازه‌های فضاکار سه بعدی هستند و دامنه بیشتری را پوشش می‌دهند. همچنین هزینه تولید خرپا کمتر از هزینه تولید سازه‌های فضاکار است. امیدواریم از این مطلب کاربردی لذت برده باشید. لطفا اگر نظر یا پیشنهادی دارید در بخش دیدگاه‌ها با ما در میان بگذارید.
سوالات متداول
آیا هزینه تولید فضاکار از خرپا بیشتر است؟
بله. هزینه تولید فضاکار بسیار بیشتر از خرپاها است. همچنین به زمان بیشتری برای تولید فضاکار نیاز است.
خرپاها و فضاکار از چه جهت‌هایی باهم فرق دارند؟
خرپاها و فضاکار از جهات مختلف از جمله کاربرد، شکل هندسی، هزینه تولید، وزن، حجم، طراحی و ساخت با هم فرق دارند.
آیا فضاکار از خرپا بزرگ‌تر است؟
بله. فضاکار از مجموعه چند خرپا به وجود می‌آید.