بررسي خرپاهاي پيش‌ساخته ماشيني

برو به فهرست
۱-۱- اهميت و جايگاه خرپاهاي پيش ساخته
در صنعت ساختمان ايران نزديك به ۸۰ درصد از سقف‌ها و يا كف‌هاي ساختمان از خرپا – بلوك ساخته مي‌شود. سرعت بالا، هزينه كم و صرفه‌جويي‌هاي اقتصادي اين روش سبب مي‌شود كه بسياري از سازندگان ساختمان‌هاي مسكوني و اداري از اين روش استقبال نمايند.

با توجه به رشد سالانه حدود ۹ درصد صنعت ساختمان‌سازي در كشور، نياز به توليد انبوه خرپا با كيفيت بالا و با توجيه اقتصادي، رعايت استانداردهاي مورد نياز و قابليت اعتماد بالا نياز است. بنابراين ساخت خرپا در محل ساختمان‌سازي به صورت دستي نه تنها نمي‌تواند حجم مورد نياز تقاضا را تامين نمايد، بلكه از نظر اقتصادي و قابليت اعتماد توجيه ندارد. راه‌كار مناسب براي دستيابي به اين اهداف، توليد خرپاهاي پيش‌ساخته در كارخانجات مجهز و تخصصي خارج از محل ساختمان به صورت مكانيزه مي‌باشد.

در حال حاضر در بسياري از كشورها از جمله كشورهاي صنعتي، شركتهاي زيادي تامين كننده سازه‌هاي فولادي به ويژه خرپاهاي پيش‌ساخته فولادي مورد نياز ساختمانها و بناهاي بزرگ نظير ورزشگاه‌ها و فروشگاه‌هاي بزرگ هستند. به عنوان نمونه فهرست تعدادي از اين شركتها در جدول زير ارائه شده است.

بنابراين سازندگان ساختمان‌ها به ويژه انبوه‌سازان با خريد خرپاهاي آماده از سازندگان معتبر (كه محصولات آنها از سطح كيفيتي بالا و يكنواختي برخوردارند)، نه تنها هزينه كمتري در كل مي‌پردازند بلكه از نظر سرعت توليد و قابليت اعتماد، مزيتهاي بيشتري را بدست مي‌آورند.
جدول ۱- فهرست شركت‌هاي سازنده خرپاهاي فولادي در تعدادي از كشورهاي جهان
Website Country Company
www.DEACERO.com
Canada DEACERO
www.technocrete.ae
Dubai,UAE Mammut Technocrete
www.ferriere.pittini.it

Italy Ferriere Nord
www.bdw-kehl.de,product , lattic
Germany BDW
www.fert.czechtrade.us/steel-lattice-girder
Czechoslovakia FERT
توضيحاتي بيشتر در خصوص برخي از اين شركتها در بخش دوم ارائه شده است.

۱-۲- معرفي خرپاهاي پيش ساخته فولادي
طبق استاندارد ملي ۲۹۰۹ ايران، خرپا قطعه‌اي ساخته شده از فولاد و بتن است كه با قرارگيري بلوک‌ها در روي آن به عنوان قالب، با بتن پوششي (در جاي ريخته شده) مقطع مرکب T شكل مناسبي را تشكيل مي‌دهند.

خرپاها در سه مرحله، تحت بارگذاري قرار مي‌گيرند. در مرحله اول بار ناشي از حمل و نقل را تحمل مي‌کنند، در مرحله دوم بار ناشي از اجزاء بتن ريزي سقف، که وزن مرده سقف (وزن خرپا، بلوک و بتن درجا) و بارهاي در حين اجراء در حد فاصل تکيه‌گاه‌هاي اصلي به خرپا است را تحمل مي‌کنند و در مرحله سوم تحمل بار برآيند حاصل از بارهاي مرده و زنده پس از عمل آوري بتن پوششي و کسب مقاومت کافي مي‌باشد، که در اينجا نيز به عنوان عضو خمشي سقف عمل مي‌کند.

براي پر کردن فضاي خالي بين خرپاها از قالبهاي ثابت مانند بلوکهاي سبک، پلي استايرن، طاق ضربي با بتن رويه يا هر پر کننده مناسب ديگر استفاده مي‌گردد.

شكل ۱-۱- بتن پوششي در سقف خرپا بلوک
خرپا پيش ساخته فولادي، شبکه پيش ساخته‌اي از آرماتورهاي کششي و عرضي و ميلگرد اتصال بالايي است که به شکل خرپا به همديگر جوش شده و ايستايي لازم را براي حمل و اجرا تامين مي‌کند و توليد آن به صورت ماشيني انجام مي‌پذيرد. از اين خرپا براي ايجاد سقف، راهرو، كف سالنها و حتي سطوح شيب‌دار در ساختمانها مي‌توان استفاده نمود.

شكل ۱-۲- نحوه عملكرد خرپا در ايجاد سقف يا كف ساختمانها

۱-۳- اجزاي اصلي خرپا
خرپاهاي پيش ساخته خرپايي از ميله‌هاي فولادي و پاشنه بتني تشكيل شدند. خرپاهاي بدون پاشنه بتني موسوم به خرپا هستند كه توسط دست يا ماشين ساخته مي‌شوند. خرپاها داراي چهار عضو زير مي‌باشند:
• عضو كششي
• ميلگردهاي عرضي
• ميلگرد بالايي
• بتن پاشنه

مهمترين اجزاء خرپا ميل‌گرد كششي (پايين) و ميل‌گرد زيگزاك آن مي‌باشد. اتصال اعضاي خرپا معمولاً توسط جوش مقاومتي (نقطه‌اي) و جوش با قوس الكتريك انجام مي‌پذيرد كه ميلگردهاي عرضي به ميلگردهاي بالايي و كششي متصل مي‌شوند.

شكل ۱-۳- اجزاي اصلي خرپا
۱-۴- مواد اوليه فلزي
براي ساخت خرپا مي‌توان از انواع فولادهاي ساختماني در دو حالت نورد گرم شده و اصلاح شده استفاده نمود. مهمترين نوع فولادي كه در كشور رايج است فولادهاي ساختماني كربني ساده است. در حالي كه در كشورهاي صنعتي فولادهاي فوق مستحكم كم آلياژ و ميكروآلياژ با تركيبات مختلف رايج است كه داراي استحكام بالاتر و از همه مهمتر داراي استحكام به وزن بالاتر نسبت به فولادهاي كربني ساده هستند. اين دسته از فولادها جوش‌پذيري بالايي نيز دارند. در شكل زير منحني تنش – كرنش و تركيب شيميايي چند نوع فولاد ساختماني با يكديگر مقايسه مي‌شوند.

مقايسه نمودارها نشان مي‌دهد كه مدول الاستيسيته همه آنها در يك سطح است ولي استحكام تسليم، استحكام كششي و درصد ازدياد طول آنها متفاوت مي‌باشد.

نوع فولاد نمونه‌اي از تركيب شيميايي (درصد وزني)
فولاد ميكروآلياژ C = 0.18%, Mn = 1.2% , Si = 0.4%, V =0.06%
فولاد ساده كربني C = 0,18% Mn = 0,8% Si = 0,2%
شكل ۱-۴- منحني تنش-كرنش و تركيب شيميايي چند نوع فولاد ساختماني

شكل ۱-۵- منحني تنش-كرنش و تركيب شيميايي چند نوع فولاد ساختماني

۱-۵- فرآيند توليد خرپا
خرپاهاي فلزي پيش‌ساخته (آنچه كه توسط شركت فولادسازه استفاده مي‌شود) به صورت كاملاً مكانيزه و توسط دستگاه مخصوص Truss Girder Machine انجام مي‌پذيرد. در اين سيستم ۵ خط ورودي مفتول وجود دارد كه ۳ خط آن مربوط به ميله‌گردهاي آجدار بالايي و كششي و دو خط ديگر مربوط به مفتول عرضي است كه به صورت زيگزاگ در مي‌آيد. اتصال مفتول‌هاي عرضي به روش جوش مقاومتي توسط ماشين انجام مي‌پذيرد.

در كل مراحل توليد خرپا ماشيني به ترتيب زير مي‌باشد:

۱- كشش سرد مفتولهاي نورد گرم شده جهت آجدار كردن ميله‌گردهاي كششي و بالايي و افزايش استحكام تسليم و استحكام كششي نهايي
۲- كشش سرد ميلگردهاي عرضي براي افزايش استحكام تسليم
۳- ساخت خرپا توسط دستگاه Truss Girder Machine به صورت كاملاً اتوماتيك و مكانيزه
۴- برش خرپا به طولهاي تعريف شده
۵- بازرسي و بسته‌بندي

۱-۶- اثر كار سرد بر خواص مكانيكي خرپا
يكي از راه‌كارهاي افزايش استحكام فلزات از جمله فولادهاي ساختماني، نورد سرد يا تغيير شكل پلاستيك است. با انجام كار مكانيكي سرد يا تغيير شكل دائمي فلز در دماي محيط، استحكام تسليم و كششي فولاد افزايش و در مقابل انعطاف‌پذيري و جوش‌پذيري آن كاهش مي‌يابد. با انجام عمليات حرارتي اثر كار مكانيكي را مي‌توان كاهش داد يا به طور كلي حذف نمود ولي اين عمل براي ميله‌گردهاي ساختماني توصيه نشده است.

در شكل زير اثر كار سرد بر رفتار كششي فولادهاي ساختماني مشاهده مي‌گردد. مشاهده مي‌گردد كه با اين عمل ميزان جاري شدن در حد تسليم كاهش مي‌يابد و در بعضي موارد با انجام كار مكانيكي بيشتر اين حد كاملاً از بين مي‌رود. از طرف ديگر نسبت استحكام كششي به استحكام تسليم نيز كاسته مي‌شود. به عبارت ديگر تفاوت بين اين دو استحكام كمتر مي‌شود. در خصوص فولادهاي ساختماني نورد سرد شده، استانداردها اشاره دارند كه اين نسبت نبايد از ۰۸/۱ كمتر باشد.

شكل ۱-۶- منحني تنش-كرنش و اثر كار سرد (نورد سرد)

با انجام كار سرد (كشش سرد) و افزايش استحكام فولاد مي‌توان فولادهاي با مقطع نازكتر انتخاب نمود. در نتيجه وزن سازه فولادي كاهش مي‌يابد. در نتيجه براي سازنده ساختمان صرفه‌جويي اقتصادي خواهد داشت. ضمناٌ با توجه به صلب بودن كف و سقف، محدوديت خاصي در استفاده از فولادهاي نورد شده (اصلاح شده) در خرپاها وجود ندارد.

در استاندارد ۲۹۰۹ و نشريه‌هاي ۸۲ و ۹۴، محصول فرآيند نورد يا كشش سرد را ميلگردها (فولادهاي) اصلاح شده مي‌نامند. اين فولادها داراي استحكام بالاتر نسبت به فولادهاي نورد گرم شده هستند و در مقابل از انعطاف‌پذيري كمتري برخوردارند.

توجه: در آزمون كشش نسبت طول به قطر نمونه مهم مي‌باشد. لذا براي تعيين درصد ازدياد طول نسبي، ۱۰ برابر قطر را به عنوان طول مبنا يا طول اوليه در نظر مي‌گيرند.
۱-۷- مزيت‌ها و محدوديتهاي استفاده از خرپاهاي ماشيني در صنعت ساختمان
در اين بخش به طور خلاصه مهمترين ويژگي‌هاي سقف خرپا بلوك در مقايسه با سقف تيرآهن- طاق ضربي و دال بتني يکپارچه معرفي مي‌گردد:

• به علت مصرف بلوك‌هاي توخالي و حذف بتن منطقه‌ي كششي در مصرف بتن، صرفه‌جويي بسيار زيادي مي‌شود.
• به علت كم‌بودن وزن فضاي متوسط سقف و زياد بودن ضخامت سقف در مقايسه با دال بتن مسلح، از مصرف فولاد كاسته مي‌شود.
• به علت ساخت خرپا و بلوك در كارخانه، نيرو انساني كمتري در محل بناي ساختمان مورد نياز است.
• وزن خرپاها كم است، به طوري كه به وسيله‌ي كارگر قابل نصب مي‌باشند و در ساختمان‌هاي با طبقات كم نياز به جرثقيل نيست.
• به علت پيش‌ساخته بودن خرپا و بلوك، اجراي سقف بسيار سريع و آسان است و به كارگران خيلي ماهر كه به طور معمول براي اجراي سقف‌هاي بتن آرمه جهت قالب‌بندي و آرماتوربندي استخدام مي‌شوند، نياز نيست.
• قالب‌بندي زير سقف به شمع‌بندي و نصب چهار تراش در فاصله‌هاي معين، جهت تامين تكيه‌گاه‌هاي موقت خرپاها، محدود مي‌شود.
• از نظر اجرايي، سرعت عمل بيشتري دارد و به كارهاي پر هزينه و وقت‌گير كارگاهي نيازي نيست.
• به طور يكپارچه بتن ريزي مي‌شود و بتن كمتري نسبت به سقفهاي بتن آرمه معمولي مورد نياز است. براي مثال، براي سقفهاي معمولي با ضخامت ۱۴ سانتيمتر، ۱۴۰ ليتر بتن در هر متر مربع مورد نياز است. در سقفهاي اجرا شده با خرپا و بلوك، اين مقدار به حدود متوسط ۶۰ ليتر كاهش مي‌يابد.
• مقاومت سقف اجرا شده با خرپا و بلوك در برابر نيروهاي افقي (زلزله) بسيار خوب است.
• به علت توخالي بودن بلوك‌ها سقف عايق حرارت است.
• به علت پيش‌ساخته بودن خرپا و كنترل دقيق پوشش ميلگرد كششي در كارخانه، مقاومت سقف حاصل در برابر آتش‌سوزي خوب است.
• به علت مسطح بودن زير سقف براي فرش موزائيك به ملات كمتري نياز است.
• با توجه به مصرف كم فولاد، از نظر اقتصادي بسيار مناسب است.
• در صورت استفاده از خرپاهاي پيش ساخته براي دهانه‌هاي بزرگ بايد از تقويتي‌هاي مناسبي استفاده نمود. قطر اين تقويتي‌ها بايد توسط مهندس طراح انتخاب شود.
• با توجه به انجام كار مكانيكي (نورد سرد)، شكل‌پذيري و قابليت جوشكاري فولاد كم مي‌شود. بايد توجه داشت كه خواص مكانيكي مورد انتظار تامين مي‌گردد.

• جوشكاري با قوس الكتريك ميلگردهاي اصلاح شده سبب افت خواص مكانيكي ميلگرد مي‌شود.
• با انجام كار سرد نسبت استحكام كششي به استحكام تسليم افت مي‌نمايد. بنابراين درصورت اعمال بارهاي بسيار زياد احتمال شكست ناگهاني زياد مي‌گردد. جهت كاهش اين ريسك، اين نسبت در فولادهاي اصلاح شده نبايد از مقدار مشخص شده در استاندارد (۰۸/۱) كمتر باشد.
۱-۸- عوامل موثر بر خواص مكانيكي و كيفيت فولادهاي مورد استفاده
در فرآيند مكانيزه توليد خرپاهاي پيش ساخته كه از ميلگردهاي اصلاح شده استفاده مي‌كنند، عوامل زير مؤثر مي‌باشند:

۱- جنس فولاد خام: درصدهاي وزني آهن، كربن، منگنز و سيليسيم به عنوان عناصر اصلي و درصدهاي آلومينيم، گوگرد و فسفر به عنوان عناصر ناخالصي در تعيين جنس و مرغوبيت فولاد مؤثر است.

۲- قطر اوليه فولاد خام: ميزان تغيير شكل ميلگرد ساده خام براي تبديل شدن به ميلگرد آجدار تابعي از قطر اوليه ميلگرد و قطر نهايي ميله‌گرد آجدار است. با توجه به مشخص بودن قطر نهايي، هر چه قطر اوليه بيشتر باشد، نياز به تغيير شكل بيشتر مي‌شود كه فرآيند شكل‌دهي را نه تنها بيشتر و سخت‌تر مي‌كند، گاهي نيز غير ممكن مي‌‌كند. هر چه ميزان تغيير شكل مورد نياز بيشتر باشد، انعطاف‌پذيري فولاد كمتر مي‌شود و فولاد تردتر مي‌گردد. لذا براي رسيدن به ميلگردي با استحكام مناسب و حداقل درصد ازدياد طول نسبي بايد قطر اوليه ميله‌گرد مناسب انتخاب گردد تا حداقل ۸ درصد تغيير طول نسبي پلاستيك (بعد از شكست و حذف تغيير طول الاستيك) را داشته باشد.

۳- شرايط و تاريخچه توليد فولاد خام: نحوه نورد گرم، نوع عمليات حرارتي انجام شده (در صورت انجام)، دماي كلاف‌پيچي ميلگردها با فرض ثابت بودن بقيه متغيرها از جمله جنس و قطر، روي خواص مكانيكي ميلگردها مؤثر است.

۴- ميزان كاهش قطر در حين نورد: ميزان كرنش تابعي از ميزان كاهش قطر ميلگرد خام اوليه و قطر نهايي است. هر چه ميزان كاهش قطر بيشتر، كرنش پلاستيك بيشتر و در نتيجه استحكام بيشتر و انعطاف‌پذيري كمتر مي‌شود.

۵- سرعت دستگاه نورد: سرعت دستگاه نورد، سرعت كشش ميلگرد را مشخص مي‌نمايد. هر چه سرعت دستگاه بيشتر باشد، سرعت كشش ميلگرد بيشتر و در نتيجه استحكام آن بيشتر و انعطاف‌پذيري آن كمتر مي‌شود.

۶- تكنولوژي نورد و آجدار كردن: كيفيت سطحي قالب، طرح قالب و تعداد حديده براي تغيير شكل بر كيفيت نورد و استحكام فولاد مؤثر است.

۷- تكنولوژي و تكنيك‌هاي جوشكاري: روش جوشكاري مقاومتي روشي برگزيده است و نسبت به روش قوس الكتريك كه كاربرد دارد كيفيت بهتري داشته و آسيب كمتري به ميلگرد وارد مي‌شود. كنترل عواملي نظير ولتاژ، ميزان نيروي فشار و زمان جوشكاري و تناسب قطرهاي ميلگردها در كيفيت جوش مؤثر مي‌باشد.

HYPERLINK “javascript:void%20window.open(‘http://www.fuladsk.com/fa/index2.php?option=com_content&task=emailform&id=30′,%20’win2′,%20’status=no,toolbar=no,scrollbars=yes,titlebar=no,menubar=no,resizable=yes,width=400,height=250,directories=no,location=no’);” \o “ارسال به دوست”
در شرکت فولاد سازه خزر
فهرست مطالب
________________________________________
فصل ۱ مقدمه
۱-۱- اهميت و جايگاه خرپاهاي پيش ساخته
۱-۲- معرفي خرپاهاي پيش ساخته فولادي
۱-۳- اجزاي اصلي خرپا
۱-۴- مواد اوليه فلزي
۱-۵- فرآيند توليد خرپا
۱-۶- اثر كار سرد بر خواص مكانيكي خرپا
۱-۷- مزيت‌ها و محدوديتهاي استفاده از خرپاهاي ماشيني در صنعت ساختمان
۱-۸- عوامل موثر بر خواص مكانيكي و كيفيت فولادهاي مورد استفاده
۱-۹- معرفي چند شركت بين المللي توليد كننده خرپاهاي پيش ساخته فلزي
۱-۹-۱- شركت DEACERO
1-9-2- شركت Quincy Joist
1-10- تعريف واژه‌ها و اصطلاحات

فصل ۲ استانداردهاي مورد نياز خرپاهاي ماشيني
۲-۱- استاندارد خرپاهاي ماشيني در كشور آمريكا
۲-۲- استانداردهاي مورد نياز خرپاهاي ماشيني در ايران
۲-۲-۱- آشنايي با موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران
۲-۲-۲- استانداردهاي موجود در ايران براي خرپا
۲-۲-۳- فولاد مورد استفاده در ساخت خرپا (استاندارد ۲۹۰۹)
۲-۲-۴- شكل پذيري فولاد
۲-۲-۵- ميلگردهاي عرضي

۲-۲-۶- جوشکاري
۲-۲-۷- محدوديتها و نيازمنديهاي خرپا از نظر ابعادي و وضعيت ظاهري
۲-۲-۸- ويژگي‌ها و مشخصات خرپا پيش ساخته (معمولي) (استاندارد ۲۹۰۹)

فصل ۳ بررسي خواص مكانيكي ميل‌گردهاي خام و نورد شده در شركت فولادسازه خزر

مراجع
فصل ۱ مقدمه
برو به فهرست
۱-۱- اهميت و جايگاه خرپاهاي پيش ساخته
در صنعت ساختمان ايران نزديك به ۸۰ درصد از سقف‌ها و يا كف‌هاي ساختمان از خرپا – بلوك ساخته مي‌شود. سرعت بالا، هزينه كم و صرفه‌جويي‌هاي اقتصادي اين روش سبب مي‌شود كه بسياري از سازندگان ساختمان‌هاي مسكوني و اداري از اين روش استقبال نمايند.

با توجه به رشد سالانه حدود ۹ درصد صنعت ساختمان‌سازي در كشور، نياز به توليد انبوه خرپا با كيفيت بالا و با توجيه اقتصادي، رعايت استانداردهاي مورد نياز و قابليت اعتماد بالا نياز است.

بنابراين ساخت خرپا در محل ساختمان‌سازي به صورت دستي نه تنها نمي‌تواند حجم مورد نياز تقاضا را تامين نمايد، بلكه از نظر اقتصادي و قابليت اعتماد توجيه ندارد. راه‌كار مناسب براي دستيابي به اين اهداف، توليد خرپاهاي پيش‌ساخته در كارخانجات مجهز و تخصصي خارج از محل ساختمان به صورت مكانيزه مي‌باشد.

در حال حاضر در بسياري از كشورها از جمله كشورهاي صنعتي، شركتهاي زيادي تامين كننده سازه‌هاي فولادي به ويژه خرپاهاي پيش‌ساخته فولادي مورد نياز ساختمانها و بناهاي بزرگ نظير ورزشگاه‌ها و فروشگاه‌هاي بزرگ هستند. به عنوان نمونه فهرست تعدادي از اين شركتها در جدول زير ارائه شده است.

بنابراين سازندگان ساختمان‌ها به ويژه انبوه‌سازان با خريد خرپاهاي آماده از سازندگان معتبر (كه محصولات آنها از سطح كيفيتي بالا و يكنواختي برخوردارند)، نه تنها هزينه كمتري در كل مي‌پردازند بلكه از نظر سرعت توليد و قابليت اعتماد، مزيتهاي بيشتري را بدست مي‌آورند.
جدول ۱- فهرست شركت‌هاي سازنده خرپاهاي فولادي در تعدادي از كشورهاي جهان
Website Country Company
www.DEACERO.com
Canada DEACERO
www.technocrete.ae
Dubai,UAE Mammut Technocrete
www.ferriere.pittini.it
Italy Ferriere Nord
www.bdw-k

ehl.de,product , lattic
Germany BDW
www.fert.czechtrade.us/steel-lattice-girder
Czechoslovakia FERT
توضيحاتي بيشتر در خصوص برخي از اين شركتها در بخش دوم ارائه شده است.

۱-۲- معرفي خرپاهاي پيش ساخته فولادي
طبق استاندارد ملي ۲۹۰۹ ايران، خرپا قطعه‌اي ساخته شده از فولاد و بتن است كه با قرارگيري بلوک‌ها در روي آن به عنوان قالب، با بتن پوششي (در جاي ريخته شده) مقطع مرکب T شكل مناسبي را تشكيل مي‌دهند.

خرپاها در سه مرحله، تحت بارگذاري قرار مي‌گيرند. در مرحله اول بار ناشي از حمل و نقل را تحمل مي‌کنند، در مرحله دوم بار ناشي از اجزاء بتن ريزي سقف، که وزن مرده سقف (وزن خرپا، بلوک و بتن درجا) و بارهاي در حين اجراء در حد فاصل تکيه‌گاه‌هاي اصلي به خرپا است را تحمل مي‌کنند و در مرحله سوم تحمل بار برآيند حاصل از بارهاي مرده و زنده پس از عمل آوري بتن پوششي و کسب مقاومت کافي مي‌باشد، که در اينجا نيز به عنوان عضو خمشي سقف عمل مي‌کند.

براي پر کردن فضاي خالي بين خرپاها از قالبهاي ثابت مانند بلوکهاي سبک، پلي استايرن، طاق ضربي با بتن رويه يا هر پر کننده مناسب ديگر استفاده مي‌گردد.

شكل ۱-۱- بتن پوششي در سقف خرپا بلوک
خرپا پيش ساخته فولادي، شبکه پيش ساخته‌اي از آرماتورهاي کششي و عرضي و ميلگرد اتصال بالايي است که به شکل خرپا به همديگر جوش شده و ايستايي لازم را براي حمل و اجرا تامين مي‌کند و توليد آن به صورت ماشيني انجام مي‌پذيرد. از اين خرپا براي ايجاد سقف، راهرو، كف سالنها و حتي سطوح شيب‌دار در ساختمانها مي‌توان استفاده نمود.

شكل ۱-۲- نحوه عملكرد خرپا در ايجاد سقف يا كف ساختمانها

۱-۳- اجزاي اصلي خرپا
خرپاهاي پيش ساخته خرپايي از ميله‌هاي فولادي و پاشنه بتني تشكيل شدند. خرپاهاي بدون پاشنه بتني موسوم به خرپا هستند كه توسط دست يا ماشين ساخته مي‌شوند. خرپاها داراي چهار عضو زير مي‌باشند:

• عضو كششي
• ميلگردهاي عرضي
• ميلگرد بالايي
• بتن پاشنه

مهمترين اجزاء خرپا ميل‌گرد كششي (پايين) و ميل‌گرد زيگزاك آن مي‌باشد. اتصال اعضاي خرپا معمولاً توسط جوش مقاومتي (نقطه‌اي) و جوش با قوس الكتريك انجام مي‌پذيرد كه ميلگردهاي عرضي به ميلگردهاي بالايي و كششي متصل مي‌شوند.

شكل ۱-۳- اجزاي اصلي خرپا
۱-۴- مواد اوليه فلزي
براي ساخت خرپا مي‌توان از انواع فولادهاي ساختماني در دو حالت نورد گرم شده و اصلاح شده استفاده نمود. مهمترين نوع فولادي كه در كشور رايج است فولادهاي ساختماني كربني ساده است. در حالي كه در كشورهاي صنعتي فولادهاي فوق مستحكم كم آلياژ و ميكروآلياژ با تركيبات مختلف رايج است كه داراي استحكام بالاتر و از همه مهمتر داراي استحكام به وزن بالاتر نسبت به فولادهاي كربني ساده هستند. اين دسته از فولادها جوش‌پذيري بالايي نيز دارند. در شكل زير منحني تنش – كرنش و تركيب شيميايي چند نوع فولاد ساختماني با يكديگر مقايسه مي‌شوند.

مقايسه نمودارها نشان مي‌دهد كه مدول الاستيسيته همه آنها در يك سطح است ولي استحكام تسليم، استحكام كششي و درصد ازدياد طول آنها متفاوت مي‌باشد.

نوع فولاد نمونه‌اي از تركيب شيميايي (درصد وزني)
فولاد ميكروآلياژ C = 0.18%, Mn = 1.2% , Si = 0.4%, V =0.06%
فولاد ساده كربني C = 0,18% Mn = 0,8% Si = 0,2%
شكل ۱-۴- منحني تنش-كرنش و تركيب شيميايي چند نوع فولاد ساختماني

شكل ۱-۵- منحني تنش-كرنش و تركيب شيميايي چند نوع فولاد ساختماني

۱-۵- فرآيند توليد خرپا
خرپاهاي فلزي پيش‌ساخته (آنچه كه توسط شركت فولادسازه استفاده مي‌شود) به صورت كاملاً مكانيزه و توسط دستگاه مخصوص Truss Girder Machine انجام مي‌پذيرد. در اين سيستم ۵ خط ورودي مفتول وجود دارد كه ۳ خط آن مربوط به ميله‌گردهاي آجدار بالايي و كششي و دو خط ديگر مربوط به مفتول عرضي است كه به صورت زيگزاگ در مي‌آيد. اتصال مفتول‌هاي عرضي به روش جوش مقاومتي توسط ماشين انجام مي‌پذيرد.

در كل مراحل توليد خرپا ماشيني به ترتيب زير مي‌باشد:

۱- كشش سرد مفتولهاي نورد گرم شده جهت آجدار كردن ميله‌گردهاي كششي و بالايي و افزايش استحكام تسليم و استحكام كششي نهايي
۲- كشش سرد ميلگردهاي عرضي براي افزايش استحكام تسليم
۳- ساخت خرپا توسط دستگاه Truss Girder Machine به صورت كاملاً اتوماتيك و مكانيزه
۴- برش خرپا به طولهاي تعريف شده
۵- بازرسي و بسته‌بندي

۱-۶- اثر كار سرد بر خواص مكانيكي خرپا
يكي از راه‌كارهاي افزايش استحكام فلزات از جمله فولادهاي ساختماني، نورد سرد يا تغيير شكل پلاستيك است. با انجام كار مكانيكي سرد يا تغيير شكل دائمي فلز در دماي محيط، استحكام تسليم و كششي فولاد افزايش و در مقابل انعطاف‌پذيري و جوش‌پذيري آن كاهش مي‌يابد. با انجام عمليات حرارتي اثر كار مكانيكي را مي‌توان كاهش داد يا به طور كلي حذف نمود ولي اين عمل براي ميله‌گردهاي ساختماني توصيه نشده است.

در شكل زير اثر كار سرد بر رفتار كششي فولادهاي ساختماني مشاهده مي‌گردد. مشاهده مي‌گردد كه با اين عمل ميزان جاري شدن در حد تسليم كاهش مي‌يابد و در بعضي موارد با انجام كار مكانيكي بيشتر اين حد كاملاً از بين مي‌رود. از طرف ديگر نسبت استحكام كششي به استحكام تسليم نيز كاسته مي‌شود. به عبارت ديگر تفاوت بين اين دو استحكام كمتر مي‌شود. در خصوص فولادهاي ساختماني نورد سرد شده، استانداردها اشاره دارند كه اين نسبت نبايد از ۰۸/۱ كمتر باشد.

شكل ۱-۶- منحني تنش-كرنش و اثر كار سرد (نورد سرد)

با انجام كار سرد (كشش سرد) و افزايش استحكام فولاد مي‌توان فولادهاي با مقطع نازكتر انتخاب نمود. در نتيجه وزن سازه فولادي كاهش مي‌يابد. در نتيجه براي سازنده ساختمان صرفه‌جويي اقتصادي خواهد داشت. ضمناٌ با توجه به صلب بودن كف و سقف، محدوديت خاصي در استفاده از فولادهاي نورد شده (اصلاح شده) در خرپاها وجود ندارد.

در استاندارد ۲۹۰۹ و نشريه‌هاي ۸۲ و ۹۴، محصول فرآيند نورد يا كشش سرد را ميلگردها (فولادهاي) اصلاح شده مي‌نامند. اين فولادها داراي استحكام بالاتر نسبت به فولادهاي نورد گرم شده هستند و در مقابل از انعطاف‌پذيري كمتري برخوردارند.

توجه: در آزمون كشش نسبت طول به قطر نمونه مهم مي‌باشد. لذا براي تعيين درصد ازدياد طول نسبي، ۱۰ برابر قطر را به عنوان طول مبنا يا طول اوليه در نظر مي‌گيرند.
۱-۷- مزيت‌ها و محدوديتهاي استفاده از خرپاهاي ماشيني در صنعت ساختمان
در اين بخش به طور خلاصه مهمترين ويژگي‌هاي سقف خرپا بلوك در مقايسه با سقف تيرآهن- طاق ضربي و دال بتني يکپارچه معرفي مي‌گردد:

• به علت مصرف بلوك‌هاي توخالي و حذف بتن منطقه‌ي كششي در مصرف بتن، صرفه‌جويي بسيار زيادي مي‌شود.
• به علت كم‌بودن وزن فضاي متوسط سقف و زياد بودن ضخامت سقف در مقايسه با دال بتن مسلح، از مصرف فولاد كاسته مي‌شود.
• به علت ساخت خرپا و بلوك در كارخانه، نيرو انساني كمتري در محل بناي ساختمان مورد نياز است.
• وزن خرپاها كم است، به طوري كه به وسيله‌ي كارگر قابل نصب مي‌باشند و در ساختمان‌هاي با طبقات كم نياز به جرثقيل نيست.
• به علت پيش‌ساخته بودن خرپا و بلوك، اجراي سقف بسيار سريع و آسان است و به كارگران خيلي ماهر كه به طور معمول براي اجراي سقف‌هاي بتن آرمه جهت قالب‌بندي و آرماتوربندي استخدام مي‌شوند، نياز نيست.
• قالب‌بندي زير سقف به شمع‌بندي و نصب چهار تراش در فاصله‌هاي معين، جهت تامين تكيه‌گاه‌هاي موقت خرپاها، محدود مي‌شود.

• از نظر اجرايي، سرعت عمل بيشتري دارد و به كارهاي پر هزينه و وقت‌گير كارگاهي نيازي نيست.
• به طور يكپارچه بتن ريزي مي‌شود و بتن كمتري نسبت به سقفهاي بتن آرمه معمولي مورد نياز است. براي مثال، براي سقفهاي معمولي با ضخامت ۱۴ سانتيمتر، ۱۴۰ ليتر بتن در هر متر مربع مورد نياز است. در سقفهاي اجرا شده با خرپا و بلوك، اين مقدار به حدود متوسط ۶۰ ليتر كاهش مي‌يابد.
• مقاومت سقف اجرا شده با خرپا و بلوك در برابر نيروهاي افقي (زلزله) بسيار خوب است.
• به علت توخالي بودن بلوك‌ها سقف عايق حرارت است.
• به علت پيش‌ساخته بودن خرپا و كنترل دقيق پوشش ميلگرد كششي در كارخانه، مقاومت سقف حاصل در برابر آتش‌سوزي خوب است.
• به علت مسطح بودن زير سقف براي فرش موزائيك به ملات كمتري نياز است.
• با توجه به مصرف كم فولاد، از نظر اقتصادي بسيار مناسب است.
• در صورت استفاده از خرپاهاي پيش ساخته براي دهانه‌هاي بزرگ بايد از تقويتي‌هاي مناسبي استفاده نمود. قطر اين تقويتي‌ها بايد توسط مهندس طراح انتخاب شود.

• با توجه به انجام كار مكانيكي (نورد سرد)، شكل‌پذيري و قابليت جوشكاري فولاد كم مي‌شود. بايد توجه داشت كه خواص مكانيكي مورد انتظار تامين مي‌گردد.
• جوشكاري با قوس الكتريك ميلگردهاي اصلاح شده سبب افت خواص مكانيكي ميلگرد مي‌شود.
• با انجام كار سرد نسبت استحكام كششي به استحكام تسليم افت مي‌نمايد. بنابراين درصورت اعمال بارهاي بسيار زياد احتمال شكست ناگهاني زياد مي‌گردد. جهت كاهش اين ريسك، اين نسبت در فولادهاي اصلاح شده نبايد از مقدار مشخص شده در استاندارد (۰۸/۱) كمتر باشد.
۱-۸- عوامل موثر بر خواص مكانيكي و كيفيت فولادهاي مورد استفاده
در فرآيند مكانيزه توليد خرپاهاي پيش ساخته كه از ميلگردهاي اصلاح شده استفاده مي‌كنند، عوامل زير مؤثر مي‌باشند:

۱- جنس فولاد خام: درصدهاي وزني آهن، كربن، منگنز و سيليسيم به عنوان عناصر اصلي و درصدهاي آلومينيم، گوگرد و فسفر به عنوان عناصر ناخالصي در تعيين جنس و مرغوبيت فولاد مؤثر است.

۲- قطر اوليه فولاد خام: ميزان تغيير شكل ميلگرد ساده خام براي تبديل شدن به ميلگرد آجدار تابعي از قطر اوليه ميلگرد و قطر نهايي ميله‌گرد آجدار است. با توجه به مشخص بودن قطر نهايي، هر چه قطر اوليه بيشتر باشد، نياز به تغيير شكل بيشتر مي‌شود كه فرآيند شكل‌دهي را نه تنها بيشتر و سخت‌تر مي‌كند، گاهي نيز غير ممكن مي‌‌كند. هر چه ميزان تغيير شكل مورد نياز بيشتر باشد، انعطاف‌پذيري فولاد كمتر مي‌شود و فولاد تردتر مي‌گردد. لذا براي رسيدن به ميلگردي با

استحكام مناسب و حداقل درصد ازدياد طول نسبي بايد قطر اوليه ميله‌گرد مناسب انتخاب گردد تا حداقل ۸ درصد تغيير طول نسبي پلاستيك (بعد از شكست و حذف تغيير طول الاستيك) را داشته باشد.

۳- شرايط و تاريخچه توليد فولاد خام: نحوه نورد گرم، نوع عمليات حرارتي انجام شده (در صورت انجام)، دماي كلاف‌پيچي ميلگردها با فرض ثابت بودن بقيه متغيرها از جمله جنس و قطر، روي خواص مكانيكي ميلگردها مؤثر است.

۴- ميزان كاهش قطر در حين نورد: ميزان كرنش تابعي از ميزان كاهش قطر ميلگرد خام اوليه و قطر نهايي است. هر چه ميزان كاهش قطر بيشتر، كرنش پلاستيك بيشتر و در نتيجه استحكام بيشتر و انعطاف‌پذيري كمتر مي‌شود.

۵- سرعت دستگاه نورد: سرعت دستگاه نورد، سرعت كشش ميلگرد را مشخص مي‌نمايد. هر چه سرعت دستگاه بيشتر باشد، سرعت كشش ميلگرد بيشتر و در نتيجه استحكام آن بيشتر و انعطاف‌پذيري آن كمتر مي‌شود.

۶- تكنولوژي نورد و آجدار كردن: كيفيت سطحي قالب، طرح قالب و تعداد حديده براي تغيير شكل بر كيفيت نورد و استحكام فولاد مؤثر است.

۷- تكنولوژي و تكنيك‌هاي جوشكاري: روش جوشكاري مقاومتي روشي برگزيده است و نسبت به روش قوس الكتريك كه كاربرد دارد كيفيت بهتري داشته و آسيب كمتري به ميلگرد وارد مي‌شود. كنترل عواملي نظير ولتاژ، ميزان نيروي فشار و زمان جوشكاري و تناسب قطرهاي ميلگردها در كيفيت جوش مؤثر مي‌باشد.

كنترل همه عوامل فوق براي تضمين محصول ضروري است.
۱-۹- معرفي چند شركت بين المللي توليد كننده خرپاهاي پيش ساخته فلزي
۱-۹-۱- شركت DEACERO
شركت DEACERO در سال ۱۹۵۲ ميلادي به صورت يك فروشگاه نسبتاْ كوچك در كشور مكزيك شروع به كار كرد كه در آن زمان فقط ۱۰ كارمند داشت ولي اكنون اين شركت بيش از پنج هزار كارمند دارد و توليدات بسيار متنوعي از جمله توليدات ساختماني، ابزار آلات فلزي شامل انواع پيچ و بست‌ها، حصارها و غيره، دارد. گروه DEACERO يك شركت خصوصي موفق و پويا است كه در سطح جهان با ساير شركت‌هاي سازنده‌ي اين محصول رقابت مي‌كند. اين شركت نياز بازارهاي كشور مكزيك را به طور كامل برطرف كرده و همچنين محصولات خود را به طور بين‌المللي در سطح بازارهاي جهاني به بيش از ۲۰ كشور جهان صادر مي‌كند.

پيش از اين توليدات DEACERO به صورت سنتي ساخته مي‌شد ولي در حال حاضر گروه دكرو سعي دارد در موارد كيفيت،‌ قيمت، ‌نوآوري و تعداد مراكز پخش و دفاتر با ساير شركت‌هاي توليدي خرپا در جهان رقابت كند.، به همين منظور سرمايه‌گذاري‌هاي كلاني براي ايجاد تكنولوژي بالاتر به همراه كادر كارشناسي و فني و پرسنل قوي‌تر صورت گرفته است. هزينه‌ي اين سرمايه‌گذاري در سال ۲۰۰۵ و ۲۰۰۶ پانصد ميليون USD بوده است.

Website: www.DEACERO.com
E-mail: info@deacero.com این آدرس ایمیل در برابر اسپم ها محافظت می شود، برای دیدن آن می بایست جاوااسکریپت فعال باشد

۱-۹-۲- شركت Quincy Joist
شركت Quincy Joist در سال ۱۹۷۹ ميلادي تاسيس شد و يكي از اعضاي انجمن صنعتي خرپاهاي فولادي (Steel Joist Institute) مي‌باشد. توليدات اين شامل انواع خرپاها است. توليدات اين شركت با عناوين open web steel joists, long spans, and joist girders مي‌باشند. اين محصولات براي كاربردهاي متنوعي از جمله سقف و كف آپارتمان‌ها، برج‌ها، انواع ساختمان‌هاي مسكوني،‌ صنعتي،‌ كشاورزي،‌ و تجاري استفاده مي‌شود. خط توليد اين شركت قادر به اجراي

پروژه‌هايي با هر اندازه و مقدار، مي‌‌باشد به طوري‌كه كيفيت محصولات در همه‌ي موارد بالا و بر طبق استانداردهاي جهاني است. شركت Quincy Joist يكي از اعضاي انجمن SJI است كه معتبرترين استانداردهاي خرپا مربوط به آن است. اين شركت پروژه‌هاي خاص با طرح‌هاي غير معمول را نيز مي‌پذيرد.
۱-۱۰- تعريف واژه‌ها و اصطلاحات
استحكام تسليم: ميزان تنشي است كه در صورت اعمال تنشي بيش از آن فولاد دچار تغيير شكل دائمي مي‌گردد.

استحكام كششي: حداكثر استحكام ماده كه اگر تنشي بيش از آن به فولاد اعمال شود، فولاد دچار ترك و شكست مي‌گردد.

درصد ازدياد طول يا تنجش: معياري براي انعطاف‌پذيري فولاد است و ميزان تغييرات طول نمونه نسبت به طول اوليه در آزمايش كشش است. ۱۰ برابر قطر ميلگرد به عنوان طول مبنا در نظر گرفته مي‌شود.

شكست ترد: به شكستي كه در آن فلز بدون تغيير شكل پلاستيك بشكند.

شكست نرم: به شكست گويند كه فلز بعد مقداري تغيير شكل پلاستيك بشكند.

فصل ۲ استانداردهاي مورد نياز خرپاهاي ماشيني
برو به فهرست
۲-۱- استاندارد خرپاهاي ماشيني در كشور آمريكا
انجمن خرپا فولادي در آمريكا (Steel Joist Institute) نقش راهبردي در تدوين، نظارت و آموزش موضوعات مربوط به خرپاها و سازه‌هاي فولادي در آمريكا را به عهده دارد. تقريباً تمامي شركت‌هاي سازنده خرپا و سازه‌هاي فولادي در سطح آمريكا و كانادا عضو اين انجمن مي‌باشند. اين انجمن در سال ۱۹۲۸ ميلادي تاسيس شد.
Steel Joist Institute

Website: www. steeljoist.org ,
Email: sji@steeljoist.org این آدرس ایمیل در برابر اسپم ها محافظت می شود، برای دیدن آن می بایست جاوااسکریپت فعال باشد
Phone: (843) 626-1995
Fax: (843) 626-5565
استانداردهاي مدوني براي انواع خرپاهاي فولادي دارد. برخي از نكات مهم آن به شرح زير مي‌باشد. اين استانداردها را مي‌توان از طريق سايت الكترونيكي اين انجمن دريافت نمود.

• خواص مكانيكي مورد نياز ميلگردهاي كششي و بالايي طبق استاندارد SJI آمريكا (Steel JOIST Institute)

• در صورت استفاده از فولادهاي نورد گرم شده (خام)
– استحكام تسليم بالاتر از ۲۴۵ و كمتر از ۳۴۵ مگا پاسكال
– درصد ازدياد طول نسبي بالاتر از ۱۸ درصد

• در فولادهاي نورد سرد شده (اصلاح شده)
– نسبت استحكام كششي به تسليم بالاتر از ۰۸/۱
– استحكام تسليم ميلگردها بايد برابر يا بيشتر از استحكام تسليم طراحي باشد.

نمونه‌اي از خواص مكانيكي ميلگردهاي نورد سرد شده مورد استفاده در ساخت خرپا در شركت Pittini Group

۲-۲- استانداردهاي مورد نياز خرپاهاي ماشيني در ايران
۲-۲-۱- آشنايي با موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران
مؤسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران به موجب قانون، تنها مرجع رسمي کشور است که عهده دار وظيفه تعيين، تدوين و نشر استانداردهاي ملي (رسمي) مي‌باشد. اين مؤسسه از اعضاي اصلي سازمان بين المللي استاندارد مي‌باشد که در تدوين استانداردهاي ملي ضمن توجه به شرايط کلي و نيازمندي‌هاي خاص کشور، از آخرين پيشرفته‌اي علمي، فني و صنعتي جهان و استانداردهاي بين المللي استفاده مي‌نمايد.

 

مؤسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران مي‌تواند با رعايت موازين پيش‌بيني شده در قانون به منظور حمايت از مصرف کنندگان، حفظ سلامت و ايمني فردي و عمومي، حصول اطمينان از کيفيت محصولات و ملاحظات زيست محيطي و اقتصادي، اجراي بعضي از استانداردها را با تصويب شوراي عالي استاندارد اجباري نمايد. مؤسسه مي‌تواند به منظور حفظ بازارهاي بين المللي براي محصولات کشور، اجراي استاندارد کالاهاي صادراتي و درجه بندي آنرا اجباري نمايد.

همچنين به منظور اطمينان بخشيدن به استفاده کنندگان از خدمات سازمانها و مؤسسات فعال در زمينه مشاوره، آموزش، بازرسي، مميزي و گواهي کنندگان سيستم‌هاي مديريت کيفيت و مديريت زيست محيطي، آزمايشگاه‌ها و کاليبره کنندگان وسايل سنجش، مؤسسه استاندارد اين گونه سازمانها و مؤسسات را بر اساس ضوابط نظام تأييد صلاحيت ايران مورد ارزيابي قرار داده و در صورت احراز شرايط لازم، گواهينامه تأييد صلاحيت به آنها اعطا نموده و بر عملکرد آنها نظارت مي‌نمايد. ترويج سيستم بين المللي يکاها، کاليبراسيون وسايل سنجش تعيين عيار فلزات گرانبها و انجام تحقيقات کاربردي براي ارتقاي سطح استانداردهاي ملي از ديگر وظايف اين مؤسسه مي‌باشد.
۲-۲-۲- استانداردهاي موجود در ايران براي خرپا
در ايران سازمان مديريت و برنامه‌ريزي كشور طي دو نشريه، استانداردهاي مورد نياز خرپاهاي فولادي را تدوين نموده است:

• نشريه ۸۲ سازمان مديريت و برنامه‌ريزي کشور، معاونت امور فني، ويرايش سال ۱۳۸۵
• نشريه ۹۴ سازمان مديريت و برنامه‌ريزي کشور، معاونت امور فني، ويرايش سال ۱۳۸۵

همچنين موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران استاندارد شماره ۲۹۰۹ را در دو بخش براي خرپاها و بلوكهاي سقفي مورد مصرف در صنعت ساختمان ارائه نموده است:

• خرپا مورد مصرف در سقف‌هاي خرپا بلوک – ويژگي‌ها و روش‌هاي آزمون
• بلوک‌هاي سقفي مورد مصرف در سقف هاي خرپا بلوک- ويژگي‌ها و روش هاي آزمون

در اين دو نشريه تمامي موارد مورد نياز خرپاها و خرپاهاي فلزي از جمله خرپاهاي پيش ساخته فولادي و نحوه استفاده از فولادهاي نورد سرد شده (اصلاح شده) را ارائه نمود است.

استاندارد “خرپا مورد مصرف در سقف‌هاي خرپا بلوک ويژگي‌ها و روش‌هاي آزمون”که پيش نويس آن توسط کميسيون‌هاي مربوط تهيه و تدوين شده و در يکصد و پنجاه و هفتمين کميته ملي استاندارد ساختمان و مصالح ساختماني مورخ ۳۰/۱۱/۸۵ مورد تصويب قرار گرفته است، اينک به استناد بند يک مادۀ ۳ قانون اصلاح قوانين و مقررات مؤسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران مصوب بهمن ماه ۱۳۷۱ به عنوان استاندارد ملي ايران منتشر مي‌شود.

براي حفظ همگامي و هماهنگي با تحولات و پيشرفت‌هاي ملي و جهاني در زمينه صنايع، علوم و خدمات، استانداردهاي ملي ايران در مواقع لزوم تجديدنظر خواهد شد و هرگونه پيشنهادي که براي اصلاح و تکميل اين استاندارد ارائه شود در تجديدنظر بعدي مورد توجه قرار خواهد گرفت. بنابراين براي مراجعه به استانداردهاي ملي ايران بايد همواره از آخرين تجديدنظر آنها استفاده کرد.

در تهيه و تدوين اين استاندارد سعي شده است که ضمن توجه به شرايط موجود و نيازهاي جامعه، در حد امکان بين اين استاندارد و استانداردهاي بين المللي و استاندارد ملي کشورهاي صنعتي و پيشرفته هماهنگي ايجاد شود. استاندارد ملي ايران شماره ۲۹۰۹ سال ۱۳۶۸ ويژگي‌ها و روشهاي آزمون خرپا و بلوک سقفي باطل و شماره آن به عنوان سرمجموعه استاندارد درنظر گرفته مي‌شود. منابع و ماخذي که براي تهيه اين استاندارد به کار رفته به شرح زير است

۱- استاندارد ملي ايران به شماره ۲۹۰۹، سال ۱۳۶۸: ويژگي‌ها و روش‌هاي آزمون خرپا و بلوک سقفي
۲- نشريه ۸۲ سازمان مديريت و برنامه‌ريزي کشور سال۱۳۸۲: راهنماي اجراي سقف‌هاي خرپا و بلوک
۳- نشريه۹۴ سازمان مديريت و برنامه‌ريزي کشور سال ۱۳۸۴: خرپاهاي پيش ساخته خرپايي، مشخصات فني، روش طرح و محاسبه

بنابرابن براي توليد خرپا كافي است به سه منبع فوق دسترسي يافت. متن كامل استاندارد ۲۹۰۹ (آخرين ويرايش) در سايت اينترنتي مؤسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران “www.isiri.org”قابل دريافت است. دو نشريه سازمان مديريت به صورت كتاب در بازار موجود است (چاپ هشتم – سال ۱۳۸۵).
۲-۲-۳- فولاد مورد استفاده در ساخت خرپا (استاندارد ۲۹۰۹)
در ساخت خرپا از انواع فولادهاي ساختماني نرم، نيم سخت و سخت مي‌توان استفاده نمود كه محدوديتهاي مكانيكي آن مطابق جدول ۳ استاندارد ۲۹۰۹ در جدول زير ارائه شده است.
جدول مشخصات فولاد مورد مصرف در خرپا هاي پيش ساخته
گروه ويژگيها قطر (ميليمتر) حداقل حد جاري شدن بر كيلوگرم تاب كششي (كيلوگرم بر سانتي متر مربع) حداقل ازدياد طول نسبي در حالت گسيختگي (%)
نرم I f≤۱۸
f>18
f≤۱۸
f>18 2200 5000-3400 18
نيم سخت II الف- فولاد با سختي طبيعي

ب- فولاد اصلاح شده (۲) f≤۱۸
f>18
f≤۱۸
f>18 3600
3400
3600
3400 6400-5000
6400-5000

۵۰۰۰ ۲۰
۱۸

۱۴
نيم سخت III الف- فولاد با سختي طبيعي

ب- فولاد اصلاح شده ۴۲۰۰
۴۰۰۰
۴۲۰۰
۴۰۰۰ ۵۰۰۰

۵۰۰۰ ۱۸
۸
سخت IV الف- فولاد با سختي طبيعي
ب- فولاد اصلاح شده ۵۰۰۰
۵۰۰۰ ۱۶
۸
۱- ازدياد طول نسبي بر روي ۲۰ سانتي متر از طول اندازه‌گيري مي‌شود.
۲- اصلاح فولاد عبارت است از بالا بردن حد ارتجاعي آن بوسيله عمليات مكانيكي مخصوص از قبيل پيچاندن يا از حديده گذراندن و يا ضربه زدن.

از جدول فوق دو نتيجه كليدي زير را مي‌توان برشمرد:

۱- مي‌توان با انجام عمليات كارسرد يا نورد سرد روي ميلگردهاي خام نورد گرم شده، استحكام ميلگردها را اصلاح كرد (بالا برد) و از ميلگردهاي اصلاح شده با استحكام تسليم بالاي ۴۲۰۰ كيلوگرم بر سانتي‌متر مربع (نزديك به ۴۳۰ مگاپاسكال) استفاده نمود.
۲- در صورت استفاده از ميلگردهاي اصلاح شده، حداقل شكل‌پذيري مورد انتظار كمتر شده به گونه‌اي كه در صورت استفاده از ميلگردهاي سخت اصلاح شده، مقدار درصد ازدياد طول نسبي در آزمون كشش به ۸ درصد كاهش مي‌يابد.

بنابراين عمليات نورد سرد و آجدار كردن ميلگردهاي خام كه در شركت فولاد سازه خزر انجام مي‌پذيرد، از نظر كلي محدوديتي ندارد.
۲-۲-۴- شكل پذيري فولاد

“فولاد مورد استفاده براي ساخت خرپا، علاوه بر دارا بودن مدول ارتجاعي کافي، بايد جوش‌پذير بوده و حداقل مجاز تنجش (تغيير طول نسبي) در مرحله گسيختگي را دارا باشد. اين مقدار تنجش (كرنش) در مورد فولادهاي نرم (A-I)، به ۲۰% براي فولادهاي نيم سخت و سخت گرم نورد شده، به ۱۸ % و در مورد فولادهاي اصلاح شده، به ۸ % محدود م

ي‌شود.” [نشريه ۸۲، صفحه ۱۰۵، بند ۶-۱-۱) و مطابق با آيين نامه بتن ايران (آبا) چاپ هشتم]
۲-۲-۵- ميلگردهاي عرضي
“در مورد خرپاهاي ماشيني، ميلگردهاي عرضي به طور مضاعف و از نوع نيم سخت مي‌باشند. سطح مقطع اين ميلگردها نبايد از كمتر اختيار شود كه bw عرض جان مقطع و t فاصله دو ميلگرد عرضي متوالي است. قطر ميل‌گردهاي عرضي اين نوع خرپاها بين ۴ الي ۶ ميليمتر تغيير مي‌کند.” حداقل زاويه ميلگرد عرضي با خط افق ۳۰ درجه است و معمولاً از ۴۵ درجه كمتر نيست. [نشريه ۹۴].
۲-۲-۶- جوشکاري
اتصال ميلگردهاي عرضي و اعضاي بالايي و زيرين خرپاي خرپا معمولاً توسط نقطه جوش تامين مي‌گردد. البته مي‌توان از هر نوع عمل جوشکاري مناسب جهت اتصال اعضاي خرپا استفاده نمود مشروط بر آنكه در مرحله جوشكاري از سطح مقطع اعضاي خرپاي خرپا کاسته نشود. مشخصات مربوط به جوشکاري بايد مطابق آيين‌نامه‌هاي معتبر داخلي يا بين المللي باشد. ] نشريه ۹۴ صفحه ۳۲[

توصيه مي‌شود براي به حداقل رساندن تاثير جوش بر مقاومت فولاد كششي، فولاد كششي خرپا از ميلگردهايي با سطح مقطع كوچكتر (مثلاً به قطر ۸ يا ۱۰ ميليمتر) انتخاب شود و بقيه فولادهاي كششي مورد نياز خرپا به صورت ميلگردهاي تقويتي نصب گردند. [نشريه شماره ۸۲، صفحه ۱۰۵، بند ۶-۱-۱-۱].

مطابق استاندارد ۲۹۰۹ ايران، استفاده از جوش شعله‌اي ممنوعيت دارد. تميزي سطوح ميلگرد براي انجام جوش مناسب ضروري است. به ويژه وقتي كه از روش جوش قوسي استفاده مي‌گردد.
۲-۲-۷- محدوديتها و نيازمنديهاي خرپا از نظر ابعادي و وضعيت ظاهري
مقادير حداكثر تلرانس (رواداري) ابعاد و انحناي قائم و افقي خرپاهاي خرپايي به شرح زير است:
• طول خرپا:
تغيير طول ۵۰± ميليمتر قابل قبول مي‌باشد. طول خرپا ۶ متر به بالا بايستي حداقل ۱ سانتيمتر و حداکثر ۴ سانتيمتر از طول مورد نظر بلندتر باشد, در مورد خرپاهاي کوتاهتر از ۶ متر اين رقم به ۱ سانتيمتر و ۳ سانتيمتر تغيير مي‌کند.
• فاصله عمودي (ارتفاع) خرپا:

بايستي معادل ارتفاع اسمي خرپا باشد, تغييرات تا ۵± درصد ارتفاع محاسباتي مجاز است.
• انحراف طولي: انحراف طولي ۱/۵۰۰ طول خرپا و حداكثر ۱۰ ميليمتر
• انحراف قائم خرپا: حداكثر ۱/۵۰۰+ طول خرپا باشد.
• عرض و ارتفاع پاشنه بتني: تغييرات تا ۵± ميليمتر مجاز است.
• پيچش طولي:
خرپا نبايد داراي پيچش طولي باشد اما حداکثر تا ۵/۷ سانتيمتر يا ۱ درصد طول آن بلامانع است.
• فاصله پاي ميلگردهاي عرضي: ۵± ميليمتر
• ميلگرد‌هاي طولي خرپا: بايستي کاملا صاف باشد و نبايد هيچ گونه خم يا پيچشي داشته باشد.
• زيگزاگ خرپا: بايستي کاملا صاف باشد خم زيگزاگ‌ها بايد قرينه و مشابه باشد.
• فاصله افقي پشت تا پشت ميلگردهاي پاييني خرپا
بايستي ۱۰ سانتيمتر باشد و مقدار فوق نبايد از ۸ سانتيمتر کمتر و از ۱۲سانتيمتر بيشتر باشد.
• جوش خرپا
نبايستي با بسته شدن کامل دهانه آن و يا با باز شدن دهانه آن تا حداکثر ۸ سانتيمتر (پشت تا پشت) شکسته شود, ميزان باز شدن ايده آل بيش از ۲۰ سانتيمتر است.
• وزن خرپا
وزن خرپا بر اساس محاسبه اوزان اسمي ميلگردهاي معرفي در خرپا محاسبه ميگردد, وزن ۱ متر خرپا با نوسانات ۲- تا ۲+ درصد رقم فوق قابل قبول است.
۲-۲-۸- ويژگي‌ها و مشخصات خرپا پيش ساخته (معمولي) (استاندارد ۲۹۰۹)
o عرض قسمت زيرين خرپا پيش ساخته نبايد از ۱۰ سانتيمتر كمتر باشد و ارتفاع آن از ۵/۳ برابر عرض خرپا بيشتر باشد.

o ابعاد خرپا و مفتول‌هاي بكار رفته در ساخت تيرچه‏هاي هر كارخانه بايد بر مبناي محاسبات كاربردي خرپا در سقف باشد و در صورت درخواست خريدار ارائه گردد.

o ضخامت بتن پاشنه (بخش كششي) خرپا بدون قالب سفالي نبايد از ۵/۴ سانتيمتر كمتر باشد.

يادآوري – هنگام كاربرد خرپا و بلوك‏ها حداقل فاصله افقي بين دو سطح بلوك‌هاي مجاور در طرفين يك خرپا كه در مقابل يكديگر نصب مي‏شوند نبايد كمتر از ۵/۶ سانتيمتر باشد.
• بخش فولادي
o قطر ميل‌گردهاي كششي نبايد كمتر از ۸ ميليمتر باشد و چنانچه كارخانه توليدي از تكنيك نقطه جوش اتوماتيك استفاده نمايد مي‏توان قطر ميل گردهاي كشش را تا ميزان حداقل ۶ ميليمتر تقليل داد.
o قطر ميل گرد فوقاني نبايد كمتر از ۸ ميليمتر باشد.
o قطر ميل گرد منفرد اتصال دهنده ( زيگزاك ) نبايد از ۶ ميليمتر كمتر باشد و چنانچه كارخانه توليدي از تكنيك نقطه جوش اتوماتيك استفاده نمايد در اين صورت مي‏تواند از ۲ ميل‌گرد, هر يك به قطر حداقل ۴ ميليمتر استفاده نمايد.
o جوشكاري خرپاي خرپا با شعله (اكسي استيلن و مشابه آن) مجاز نمي‏باشد.
o اتصالات بخش فولادي به يكديگر بايد طبق استاندارد ملي ايران شماره ۴-۱۸-۱۹۰۰ باشد.
o نوع ميل گردهاي مصرفي در مقطع خرپا در جهت انطباق ارزش اسمي ميل گرد مصرفي بايد برابر با نقشه ساخت باشد.
• بخش بتني
o بخش بتني خرپا به صورت پيوسته باشد.
o بتن خرپا پوك و سوخته نباشد.
o لبه كناري خرپا كه نشيمنگاه بلوكها است, سالم و صاف باشد.
o فاصله سطح تحتاني بتن خرپا بدون قالب سفالي تا فولاد كمتر از ۱۸ ميليمتر نباشد.
o توصيه مي‏شود از بتن مصرفي در هر خط توليد خرپا پيش ساخته, نمونه‏هاي مكعبي در ابعاد ۲۰۰*۲۰۰*۲۰۰ ميليمتر تهيه شود و در زمانهاي ۷ و ۲۸ روزه تحت آزمون فشاري قرار گيرد, بطوري كه مقاومتي برابر Kg/cm2170 براي ۷ روز Kg/cm2250 براي ۲۸ روز داشته باشد.
• شکل مقطع
گرد بودن مقطع ميل‌گرد علاوه بر تسهيل امر نورد باعث صرفه‌جويي در مصرف دوز نيز مي‌شود, گرچه گرد بودن مقطع ميلگرد ايده‌آل است اما حداکثر اختلاف قطر بيشتر و کمتر تا ۵/۰ ميليمتر قابل قبول است, علاوه بر شکل مقطع که حتي الامکان بايستي گرد باشد, تفاوت قطر ميلگرد در مقاطع مختلف در طول کلاف نيز بايستي يکنواخت باشد. اين تفاوت حداکثر تا ۴/۰ ميليمتر قابل قبول است.

فصل ۳ بررسي خواص مكانيكي ميل‌گردهاي خام و نورد شده در شركت فولادسازه خزر
برو به فهرست
ميلگردهاي خام و نورد شده شركت فولاد سازه خزر با استفاده از آزمايش كشش مورد آزمايش قرار گرفته است. نتايج آزمايشات در جدول زير ارائه شده است. مشخص است كه فولادهاي اصلاح شده استحكام تسليم بالايي داشته و در مقابل از انعطاف‌پذيري كمتري برخوردار مي‌باشد.

مقايسه درصد ازدياد طول ميلگردهاي آجدار قطر ۸ ميليمتر نشان مي‌دهد كه اين ميلگردها داراي حداقل ۱۲ درصد ازدياد طول نسبي مي‌باشند. به عبارت ديگر اين ميلگردها داراي حداقل انعطاف‌پذيري كه استاندارد به آن اشاره داشته مي‌باشند. از طرف ديگر شاخص‌هاي ديگر كيفي نظير نسبت استحكام كششي به استحكام تسليم نيز از ۰۸/۱ بيشتر است. نتايج كشش نمونه‌هاي جوش شده، نشان داده است كه شكست اين ميلگردها از محل جوش صورت نگرفته و افت استحكام ناشي از عمليات جوش كمتر از حد استاندارد بوده است.

جدول ۳-۱- نمونه‌اي از نتايج آزمون كشش ميلگردهاي مورد استفاده در شركت فولاد سازه‌ خزر
رديف نمونه قطر نمونه (ميليمتر) نيرو (كيلوگرم) استحكام (كيلوگرم بر سانتي متر مربع) در صد تغيير طول نسبي
حد تسليم حد كششي نهايي حد تسليم حد كششي نهايي كل پلاستيك
۱ ساده ۱۰ ۱۹۳۰ ۲۸۷۵ ۲۴۰۰ ۳۶۰۰ ۳۳ ۲۵
۳ آجدار بدون جوش ۸ ۲۸۵۷ ۳۰۶۰ ۵۷۰۰ ۶۱۰۰ ۱۲ ۵/۸
۴ آجدار با جوش ۸ ۲۷۵۵ ۳۰۶۰ ۵۵۳۹ ۶۱۵۰ ۱۲ ۸
۵ ساده ۳ (خام عرضي) ۶ ۶۹۰ ۱۰۰ ۲۴۵۰ ۳۵۷۰ ۳۲ ۲۸
۶ ساده ۳ (عرضي) ۵ ۸۴۰ ۹۶۲ ۴۲۸۰ ۴۹۰۰ ۱۰ ۸
• ده برابر قطر به عنوان طول مبنا براي اندازه‌گيري تغيير طول در نظر گرفته شده است.

شكل ۳-۲- منحني نيرو – تغيير طول ميل گرد ساده با قطر ۱۰ ميليمتر (خام) با طول اوليه ۱۰ سانتيمتر

شكل ۳-۳- منحني تنش – كرنش مهندسي ميل گرد ساده با قطر ۱۰ ميليمتر (خام) با طول اوليه ۱۰ سانتي‌متر

شكل ۳-۴- منحني نيرو – تغيير طول ميل گرد آجدار با قطر اسمي ۸ ميليمتر (خام) با طول اوليه ۸ سانتيمتر (بدون جوش)

شكل ۳-۵- منحني تنش – كرنش مهندسي آجدار با قطر اسمي ۸ ميليمتر (خام) با طول اوليه ۸ سانتيمتر (بدون جوش)

شكل ۳-۶- منحني نيرو – تغيير طول ميل گرد آجدار با قطر اسمي ۸ ميليمتر (خام) با طول اوليه ۸ سانتيمتر (با جوش)

شكل ۳-۷- منحني تنش – كرنش مهندسي آجدار با قطر اسمي ۸ ميليمتر (خام) با طول اوليه ۸ سانتيمتر (با جوش)
نمونه‌اي از نتايج آزمون ميل‌گردهاي خام اوليه كه از شركت ذوب آهن اصفهان تهيه شده است در شكل زير ارائه شده است.

مراجع
برو به فهرست
۱- راهنماي اجراي سقف‌هاي خرپا و بلوك، مشخصات فني عمومي و اجرايي-كنترل كيفيت، نشريه شماره ۸۲ سازمان مديريت و برنامه‌ريزي کشور، معاونت امور فني، چاپ ۱۳۸۵٫
۲- “خرپاهاي پيش‌ساخته‌خرپايي، مشخصات فني، روش طرح و محاسبه به انضمام جدول‌هاي محاسبه خرپاها” نشريه ۹۴، سازمان مديريت و برنامه‌ريزي کشور، معاونت امور فني، چاپ ۱۳۸۵٫
۳- “ويژگي‌ها و روش‌هاي آزمون خرپا و بلوك سقفي”، چاپ دوم، مردادماه ۱۳۷۰، موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران، شماره استاندارد ۱-۲۹۰۹٫

۴- آيين نامه بتن ايران (آبا) چاپ هشتم، سازمان مديريت و برنامه‌ريزي کشور، معاونت امور فني، چاپ ۱۳۸۵٫
۵- Standard Specifications for Joist Girders, ANSI Designation: SJI-JG-1.0, Adopted by the Steel Joist Institute, November 4, 1985, Revised to May 1, 2000 – Effective August 1, 2002.
6- R.L. Brockenbrough, & F.S. Merritt, Structural Steel Designer’s Handbook, Third Edition, McGRAW-HILL INC., 1994, Chapters 1 &10.
برو به فهرست