آنچه یک مهندس مکانیک در مورد خرپا باید بداند

[Eng-Mec 314]

استاندارد خرپاهای ماشینی در کشور آمریکا

 

 

انجمن خرپا فولادی در آمریکا (Steel Joist Institute) نقش راهبردی در تدوین، نظارت و آموزش موضوعات مربوط به خرپاها و سازه‌های فولادی در آمریکا را به عهده دارد. تقریباً تمامی شرکت‌های سازنده خرپا و سازه‌های فولادی در سطح آمریکا و کانادا عضو این انجمن می‌باشند. این انجمن در سال 1928 میلادی تاسیس شد.

 

 

Steel Joist Institute

 

 

Website: www. steeljoist.org ,

Email: sji@steeljoist.org

 

Phone: (843) 626-1995

Fax: (843) 626-5565

 

استانداردهای مدونی برای انواع خرپاهای فولادی دارد. برخی از نکات مهم آن به شرح زیر می‌باشد. این استانداردها را می‌توان از طریق سایت الکترونیکی این انجمن دریافت نمود.

 

 

خواص مکانیکی مورد نیاز میلگردهای کششی و بالایی طبق استاندارد SJI آمریکا (Steel JOIST Institute)

 

• در صورت استفاده از فولادهای نورد گرم شده (خام)image021

- استحکام تسلیم بالاتر از 245 و کمتر از 345 مگا پاسکال

- درصد ازدیاد طول نسبی بالاتر از 18 درصد

 

• در فولادهای نورد سرد شده (اصلاح شده)

- نسبت استحکام کششی به تسلیم بالاتر از 08/1

- استحکام تسلیم میلگردها باید برابر یا بیشتر از استحکام تسلیم طراحی باشد.

 

نمونه‌ای از خواص مکانیکی میلگردهای نورد سرد شده مورد استفاده در ساخت خرپا در شرکت Pittini Group

 

 

[Eng-Mec 314]

استاندارد و نشریات موجود در ایران برای خرپا

 

در ایران سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور طی دو نشریه، استانداردهای مورد نیاز خرپاهای فولادی را تدوین نموده است:

 

· نشریه 82 سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور، معاونت امور فنی، ویرایش سال 1385

· نشریه 94 سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور، معاونت امور فنی، ویرایش سال 1385

 

همچنین موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران استاندارد شماره 1-2909 را در دو بخش برای خرپاها و بلوکهای سقفی مورد مصرف در صنعت ساختمان ارائه نموده است:

 

· خرپا مورد مصرف در سقف‌های خرپا بلوک - ویژگی‌ها و روش‌های آزمون

· بلوک‌های سقفی مورد مصرف در سقف های خرپا بلوک- ویژگی‌ها و روش های آزمون

 

در این دو نشریه تمامی موارد مورد نیاز خرپاها و خرپاهای فلزی از جمله خرپاهای پیش ساخته فولادی و نحوه استفاده از فولادهای نورد سرد شده (اصلاح شده) را ارائه نمود است.

 

استاندارد "خرپا مورد مصرف در سقف‌های خرپا بلوک ویژگی‌ها و روش‌های آزمون"که پیش نویس آن توسط کمیسیون‌های مربوط تهیه و تدوین شده و در یکصد و پنجاه و هفتمین کمیته ملی استاندارد ساختمان و مصالح ساختمانی مورخ 30/11/85 مورد تصویب قرار گرفته است، اینک به استناد بند یک مادۀ 3 قانون اصلاح قوانین و مقررات مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران مصوب بهمن ماه 1371 به عنوان استاندارد ملی ایران منتشر می‌شود.

 

برای حفظ همگامی و هماهنگی با تحولات و پیشرفت‌های ملی و جهانی در زمینه صنایع، علوم و خدمات، استانداردهای ملی ایران در مواقع لزوم تجدیدنظر خواهد شد و هرگونه پیشنهادی که برای اصلاح و تکمیل این استاندارد ارائه شود در تجدیدنظر بعدی مورد توجه قرار خواهد گرفت. بنابراین برای مراجعه به استانداردهای ملی ایران باید همواره از آخرین تجدیدنظر آنها استفاده کرد.

 

در تهیه و تدوین این استاندارد سعی شده است که ضمن توجه به شرایط موجود و نیازهای جامعه، در حد امکان بین این استاندارد و استانداردهای بین المللی و استاندارد ملی کشورهای صنعتی و پیشرفته هماهنگی ایجاد شود. استاندارد ملی ایران شماره 2909 سال 1368 ویژگی‌ها و روشهای آزمون خرپا و بلوک سقفی باطل و شماره آن به عنوان سرمجموعه استاندارد درنظر گرفته می‌شود. منابع و ماخذی که برای تهیه این استاندارد به کار رفته به شرح زیر است

 

1- استاندارد ملی ایران به شماره 1- 2909سال 1388: خرپای تیرچه و تیرچه مورد مصرف در سقفهای تیرچه بلوک - قسمت اول :ویژگیها و روشهای آزمون

2- نشریه 82 سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور سال 1382: راهنمای اجرای سقف‌های تیرچه بلوک

3- نشریه 94 سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور سال 1384: خرپاهای پیش ساخته خرپایی، مشخصات فنی، روش طرح و محاسبه

 

بنابرابن برای تولید خرپا کافی است به سه منبع فوق دسترسی یافت. متن کامل استاندارد 1-2909(تجدید نظر اول) در سایت اینترنتی مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران "www.isiri.org"قابل دریافت است. دو نشریه سازمان مدیریت به صورت کتاب در بازار موجود است (تجدید نظر اول - سال 1388).

[Eng-Mec 314]

فولاد مورد استفاده در ساخت خرپا (استاندارد 1-2909)

 

در ساخت خرپا از انواع فولادهای ساختمانی نرم، نیم سخت و سخت می‌توان استفاده نمود که محدودیتهای مکانیکی آن مطابق جدول 3 استاندارد 2909 در جدول زیر ارائه شده است.

 

جدول مشخصات فولاد مورد مصرف در خرپا های پیش ساخته

 

 

 

گروه ویژگیها قطر (میلیمتر) حداقل حد جاری شدن بر کیلوگرم تاب کششی (کیلوگرم بر سانتی متر مربع) حداقل ازدیاد طول نسبی در حالت گسیختگی (%) نرم I

f≤18

f>18

f≤18

f>18

 

2200 5000-3400 18 نیم سخت II الف- فولاد با سختی طبیعی

 

ب- فولاد اصلاح شده (2)

f≤18

f>18

f≤18

f>18

 

3600

3400

3600

3400

 

6400-5000

6400-5000

 

5000

 

20

18

 

14

 

الف- فولاد با سختی طبیعی

 

ب- فولاد اصلاح شده

 

 

 

4200

4000

4200

4000

 

5000

5000

 

18

8

سخت IV

الف- فولاد با سختی طبیعی

 

ب- فولاد اصلاح شده

 

5000

5000

 

16

8

 

 

1- ازدیاد طول نسبی بر روی 20 سانتی متر از طول اندازه‌گیری می‌شود.

 

2- اصلاح فولاد عبارت است از بالا بردن حد ارتجاعی آن بوسیله عملیات مکانیکی مخصوص از قبیل پیچاندن یا از حدیده گذراندن و یا ضربه زدن.

 

از جدول فوق دو نتیجه کلیدی زیر را می‌توان برشمرد:

 

1- می‌توان با انجام عملیات کارسرد یا نورد سرد روی میلگردهای خام نورد گرم شده، استحکام میلگردها را اصلاح کرد (بالا برد) و از میلگردهای اصلاح شده با استحکام تسلیم بالای 4200 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع (نزدیک به 430 مگاپاسکال) استفاده نمود.

2- در صورت استفاده از میلگردهای اصلاح شده، حداقل شکل‌پذیری مورد انتظار کمتر شده به گونه‌ای که در صورت استفاده از میلگردهای سخت اصلاح شده، مقدار درصد ازدیاد طول نسبی در آزمون کشش به 8 درصد کاهش می‌یابد.

 

بنابراین عملیات نورد سرد و آجدار کردن میلگردهای خام که در شرکت فولاد سازه خزر انجام می‌پذیرد، از نظر کلی محدودیتی ندارد.

[Eng-Mec 314]

شکل پذیری فولاد

 

"فولاد مورد استفاده برای ساخت خرپا، علاوه بر دارا بودن مدول ارتجاعی کافی، باید جوش‌پذیر بوده و حداقل مجاز تنجش (تغییر طول نسبی) در مرحله گسیختگی را دارا باشد. این مقدار تنجش (کرنش) در مورد فولادهای نرم (A-I)، به 20% برای فولادهای نیم سخت و سخت گرم نورد شده، به 18 % و در مورد فولادهای اصلاح شده، به 8 % محدود می‌شود." [نشریه 82، صفحه 105، بند 6-1-1) و مطابق با آیین نامه بتن ایران (آبا) چاپ هشتم]

 

میلگردهای عرضی

 

"در مورد خرپاهای ماشینی، میلگردهای عرضی به طور مضاعف و از نوع نیم سخت می‌باشند. سطح مقطع این میلگردها نباید از کمتر اختیار شود که bw عرض جان مقطع و t فاصله دو میلگرد عرضی متوالی است. قطر میل‌گردهای عرضی این نوع خرپاها بین 4 الی 6 میلیمتر تغییر می‌کند." حداقل زاویه میلگرد عرضی با خط افق 30 درجه است و معمولاً از 45 درجه کمتر نیست. [نشریه 94].

[Eng-Mec 314]

جوشکاری

 

اتصال میلگردهای عرضی و اعضای بالایی و زیرین خرپای خرپا معمولاً توسط نقطه جوش تامین می‌گردد. البته می‌توان از هر نوع عمل جوشکاری مناسب جهت اتصال اعضای خرپا استفاده نمود مشروط بر آنکه در مرحله جوشکاری از سطح مقطع اعضای خرپای خرپا کاسته نشود. مشخصات مربوط به جوشکاری باید مطابق آیین‌نامه‌های معتبر داخلی یا بین المللی باشد. ] نشریه 94 صفحه 32[

 

توصیه می‌شود برای به حداقل رساندن تاثیر جوش بر مقاومت فولاد کششی، فولاد کششی خرپا از میلگردهایی با سطح مقطع کوچکتر (مثلاً به قطر 8 یا 10 میلیمتر) انتخاب شود و بقیه فولادهای کششی مورد نیاز خرپا به صورت میلگردهای تقویتی نصب گردند. [نشریه شماره 82، صفحه 105، بند 6-1-1-1].

 

مطابق استاندارد 2909 ایران، استفاده از جوش شعله‌ای ممنوعیت دارد. تمیزی سطوح میلگرد برای انجام جوش مناسب ضروری است. به ویژه وقتی که از روش جوش قوسی استفاده می‌گردد.

[Eng-Mec 314]

محدودیتها و نیازمندیهای خرپا از نظر ابعادی و وضعیت ظاهری

 

مقادیر حداکثر تلرانس (رواداری) ابعاد و انحنای قائم و افقی خرپاهای خرپایی به شرح زیر است:

 

· طول خرپا:

 

تغییر طول 50± میلیمتر قابل قبول می‌باشد. طول خرپا 6 متر به بالا بایستی حداقل 1 سانتیمتر و حداکثر 4 سانتیمتر از طول مورد نظر بلندتر باشد, در مورد خرپاهای کوتاهتر از 6 متر این رقم به 1 سانتیمتر و 3 سانتیمتر تغییر می‌کند.

 

· فاصله عمودی (ارتفاع) خرپا:

 

بایستی معادل ارتفاع اسمی خرپا باشد, تغییرات تا 5± درصد ارتفاع محاسباتی مجاز است.

· انحراف طولی: انحراف طولی 1/500 طول خرپا و حداکثر 10 میلیمتر

· انحراف قائم خرپا: حداکثر 1/500+ طول خرپا باشد.

· عرض و ارتفاع پاشنه بتنی: تغییرات تا 5± میلیمتر مجاز است.

· پیچش طولی:

 

خرپا نباید دارای پیچش طولی باشد اما حداکثر تا 5/7 سانتیمتر یا 1 درصد طول آن بلامانع است.

· فاصله پای میلگردهای عرضی: 5± میلیمتر

· میلگرد‌های طولی خرپا: بایستی کاملا صاف باشد و نباید هیچ گونه خم یا پیچشی داشته باشد.

· زیگزاگ خرپا: بایستی کاملا صاف باشد خم زیگزاگ‌ها باید قرینه و مشابه باشد.

· فاصله افقی پشت تا پشت میلگردهای پایینی خرپا

 

بایستی 10 سانتیمتر باشد و مقدار فوق نباید از 8 سانتیمتر کمتر و از 12سانتیمتر بیشتر باشد.

· جوش خرپا

 

نبایستی با بسته شدن کامل دهانه آن و یا با باز شدن دهانه آن تا حداکثر 8 سانتیمتر (پشت تا پشت) شکسته شود, میزان باز شدن ایده آل بیش از 20 سانتیمتر است.

· وزن خرپا

 

وزن خرپا بر اساس محاسبه اوزان اسمی میلگردهای معرفی در خرپا محاسبه میگردد, وزن 1 متر خرپا با نوسانات 2- تا 2+ درصد رقم فوق قابل قبول است.

[Eng-Mec 314]

ویژگی‌ها و مشخصات خرپا پیش ساخته (معمولی) (استاندارد 2909)

 

o عرض قسمت زیرین خرپا پیش ساخته نباید از 10 سانتیمتر کمتر باشد و ارتفاع آن از 5/3 برابر عرض خرپا بیشتر باشد.

 

o ابعاد خرپا و مفتول‌های بکار رفته در ساخت تیرچه‏های هر کارخانه باید بر مبنای محاسبات کاربردی خرپا در سقف باشد و در صورت درخواست خریدار ارائه گردد.

 

o ضخامت بتن پاشنه (بخش کششی) خرپا بدون قالب سفالی نباید از 5/4 سانتیمتر کمتر باشد.

 

یادآوری - هنگام کاربرد خرپا و بلوک‏ها حداقل فاصله افقی بین دو سطح بلوک‌های مجاور در طرفین یک خرپا که در مقابل یکدیگر نصب می‏شوند نباید کمتر از 5/6 سانتیمتر باشد.

 

· بخش فولادی

 

o قطر میل‌گردهای کششی نباید کمتر از 8 میلیمتر باشد و چنانچه کارخانه تولیدی از تکنیک نقطه جوش اتوماتیک استفاده نماید می‏توان قطر میل گردهای کشش را تا میزان حداقل 6 میلیمتر تقلیل داد.

o قطر میل گرد فوقانی نباید کمتر از 8 میلیمتر باشد.

o قطر میل گرد منفرد اتصال دهنده ( زیگزاک ) نباید از 6 میلیمتر کمتر باشد و چنانچه کارخانه تولیدی از تکنیک نقطه جوش اتوماتیک استفاده نماید در این صورت می‏تواند از 2 میل‌گرد, هر یک به قطر حداقل 4 میلیمتر استفاده نماید.

o جوشکاری خرپای خرپا با شعله (اکسی استیلن و مشابه آن) مجاز نمی‏باشد.

o اتصالات بخش فولادی به یکدیگر باید طبق استاندارد ملی ایران شماره 4-18-1900 باشد.

o نوع میل گردهای مصرفی در مقطع خرپا در جهت انطباق ارزش اسمی میل گرد مصرفی باید برابر با نقشه ساخت باشد.

 

· بخش بتنی

 

o بخش بتنی خرپا به صورت پیوسته باشد.

o بتن خرپا پوک و سوخته نباشد.

o لبه کناری خرپا که نشیمنگاه بلوکها است, سالم و صاف باشد.

o فاصله سطح تحتانی بتن خرپا بدون قالب سفالی تا فولاد کمتر از 18 میلیمتر نباشد.

o توصیه می‏شود از بتن مصرفی در هر خط تولید خرپا پیش ساخته, نمونه‏های مکعبی در ابعاد 200*200*200 میلیمتر تهیه شود و در زمانهای 7 و 28 روزه تحت آزمون فشاری قرار گیرد, بطوری که مقاومتی برابر Kg/cm2170 برای 7 روز Kg/cm2250 برای 28 روز داشته باشد.

 

· شکل مقطع

 

گرد بودن مقطع میل‌گرد علاوه بر تسهیل امر نورد باعث صرفه‌جویی در مصرف دوز نیز می‌شود, گرچه گرد بودن مقطع میلگرد ایده‌آل است اما حداکثر اختلاف قطر بیشتر و کمتر تا 5/0 میلیمتر قابل قبول است, علاوه بر شکل مقطع که حتی الامکان بایستی گرد باشد, تفاوت قطر میلگرد در مقاطع مختلف در طول کلاف نیز بایستی یکنواخت باشد. این تفاوت حداکثر تا 4/0 میلیمتر قابل قبول است.

[Eng-Mec 314]

میلگردهای خام و نورد شده

 

میلگردهای خام و نورد شده شرکت فولاد سازه خزر با استفاده از آزمایش کشش مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج آزمایشات در جدول زیر ارائه شده است. مشخص است که فولادهای اصلاح شده استحکام تسلیم بالایی داشته و در مقابل از انعطاف‌پذیری کمتری برخوردار می‌باشد.

 

مقایسه درصد ازدیاد طول میلگردهای آجدار قطر 8 میلیمتر نشان می‌دهد که این میلگردها دارای حداقل 12 درصد ازدیاد طول نسبی می‌باشند. به عبارت دیگر این میلگردها دارای حداقل انعطاف‌پذیری که استاندارد به آن اشاره داشته می‌باشند. از طرف دیگر شاخص‌های دیگر کیفی نظیر نسبت استحکام کششی به استحکام تسلیم نیز از 08/1 بیشتر است. نتایج کشش نمونه‌های جوش شده، نشان داده است که شکست این میلگردها از محل جوش صورت نگرفته و افت استحکام ناشی از عملیات جوش کمتر از حد استاندارد بوده است.

 

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

ده برابر قطر به عنوان طول مبنا برای اندازه‌گیری تغییر طول در نظر گرفته شده است.

 

شکل 3-2- منحنی نیرو - تغییر طول میل گرد ساده با قطر 10 میلیمتر (خام) با طول اولیه 10 سانتیمتر

 

شکل 3-3- منحنی تنش - کرنش مهندسی میل گرد ساده با قطر 10 میلیمتر (خام) با طول اولیه 10 سانتی‌متر

 

شکل 3-4- منحنی نیرو - تغییر طول میل گرد آجدار با قطر اسمی 8 میلیمتر (خام) با طول اولیه 8 سانتیمتر (بدون جوش)

 

شکل 3-5- منحنی تنش - کرنش مهندسی آجدار با قطر اسمی 8 میلیمتر (خام) با طول اولیه 8 سانتیمتر (بدون جوش)

 

شکل 3-6- منحنی نیرو - تغییر طول میل گرد آجدار با قطر اسمی 8 میلیمتر (خام) با طول اولیه 8 سانتیمتر (با جوش)

 

شکل 3-7- منحنی تنش - کرنش مهندسی آجدار با قطر اسمی 8 میلیمتر (خام) با طول اولیه 8 سانتیمتر (با جوش)

 

نمونه‌ای از نتایج آزمون میل‌گردهای خام اولیه که از شرکت ذوب آهن اصفهان تهیه شده است در شکل زیر ارائه شده است.

 

 

 

[EN-EZEL 13,039]

تحليل استاتيكي سازه خرپا با استفاده از پارامترهاي فازي

[EN-EZEL 13,039]

[TABLE=width: 560]

[TR]

[TD=width: 520, align: center] [/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 520]

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

همانطور که قول داده بودیم از این پس سعی مسشود آرشیو فیلم های آموزشی مهندسی عمران را بیشتر تحویل بگیریم امروز برای شما فیلمی را آماده کردیم که استاد یک مثال از خرپا را حل میکند این فیلم دو قسمتی است و هر قسمت تقریبا 8 دقیقه است که در ادامه میتوانید آن را دانلود و استفاده کنید ...

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[fazel farhani 10]

سلام

یه اطلاعاتی در مورد وزن هر متر خرپای سقف بروش blasting تا حد استاندارد 1/2 SA2 میخواستم کسی میتونه کمکم کنه ممنون