تحقیق در مورد سازه در معماری

دسته بندي : فنی و مهندسی » معماری
خرپاها :
یک کابل انعطاف پذیر که باری در وسط دهانه را تحمل می کند یک سازه کششی محض است، حال سازه ای را در نظر بگیرید که در آن کابل را به طرف بالا برده ایم و اجزاء مایل آن سخت شده اند تا آمادگی تحمل نیروی فشاری را داشته باشند. افت منفی یا خیر صعودی ماهیت کلیه تنشها را تغییر می دهد و کابل های رو به بالا به یک سازه فشاری خالص تبدیل می گردند. این ساده ترین مثال یک خرپاست.
باری که در رأس خرپا وارد می شود بوسیلة اعضاء فشاری به تکیه گاهها منتقل می شود. به هر کدام از تکیه گاهها نیروی عمودی معادل نیمی از بار، همچنین رانش هایی به طرف بیرون وارد می شود، می توان با پشت بندهایی از مصالح فشاری مانند مصالح بنایی ، یا بوسیلة یک عنصر کششی، مانند میله رابط فولادی یا چوبی رانشها را جذب کرد. چنین خرپاهای اولیه، مرکب از چوب و رابطهای آهنی، در قرون وسطی برای نگهداری سقف کلیساها ساخته می شدند. دلایلی مبنی بر پوشش سقف های معابد یونانی با سازه های چوبی با طراحی مشابه وجود دارد. با بزرگتر شدن دهانه ها استفاده از یک میلة رابط کششی از بالای خرپا (برای حذف افت زیاد این عنصر نسبتاً انعطاف پذیر) کارآیی بهتری برای خرپا ایجاد می نماید، یک عنصر مثلثی مشابه ممکن است با افت مثبت ساخته شود که در آن از میله های فولادی برای اعضاء کششی و از چوب برای اعضا رابط فشاری استفاده می شود.
خرپاهای متشکل از اعضای فشاری و کششی که برای پوشاندن دهانه های بزرگ به کار رفته اند، خرپاهای مثلثی اولیه ای بدست می آیند که اتصال اعضای آنها مفصلی است یعنی امکان چرخش در نقاط انتهایی آنها وجود دارد. برای مثال دو خرپای مثلثی با رئوس رو به پایین را در نظر بگیرید که در یکی از نقاط دیگرشان به هم متصل شده اند.
این دو خرپا قادر به تحمل باری نیستند مگر اینکه میله ای کششی مانع از دور شدن دو رأس مثلث ها از هم شود. در نتیجه خرپایی با دو مثلث بدست می آید که قادر به پوشاندن دهانة بزرگتری است. یک خرپای مثلثی که به طور مشابه ساخته شده است با اعضای فوقانی و اعضای قائم تحت فشار و اعضای تحتانی و اقطار تحت کشش در شکل نشان داده شده است. بار 1w در وسط دهانه در امتداد اقطار کششی به نقاط A و B انتقال می یابد.
(عضو قائم OO باری تحمل نمی کند زیرا در نقطة O نیروهای افقی اعضای OA و OB نمی توانند آنرا متعادل نمایند) . عضو فوقانی فشاری AB رانش را جذب می کند، در حالی که عضوهای عمودی فشاری AC و BD عکس العملهای عمودی نقاط A و B که برابر نصف 1W است را به نقاط C و D انتقال می دهند. عضو قطری کششی CE هم واکنش انتقالی در C و هم بار اضافی W2 را به نقطة E انتقال می دهد و نیرویی کششی CE هم واکنش انتقالی در C و هم بار اضافی 2W را به نقطة G انتقال می دهد. این مکانیزم انتقال نیرو در همة اعضاء دیگر خرپا جریان می یابد، تا این که در پایان آخرین عناصر فشاری عمودی یعنی IL و MN نصف کل وزن خرپا را تحمل نموده و به نقاط تکیه گاهی N و L انتقال می دهند. اگر همانطور که مطلوب است بارها تنها بر نقاط «گره ای» D ، C ، O و ... خرپا وارد شوند و بار مرده اعضای خرپا را ناچیز فرض کنیم، همة اعضای خرپا با فشاری و یا کششی می شوند. وقتی که بارها در میان گره اثر بگذارند، و بار مرده را در نظر بگیریم در اعضای خرپا مقداری خمش نیز ایجاد می شود.
در صورتی که جهت اعضاء قطری را معکوس می کنیم اعضای عمودی به صورت کششی و اقطار به طور فشاری کار می کنند. بنابراین در شکل