فن طراحی سازه

نقش سیستم تیرهای کنسول و خرپا در ساخت و ساز

ساخت ویلا در این مقاله بخوانید

سیستم کنسول در ساخت و ساز

سیستم کنسولی یک عضو ساختاری سفت و سخت مانند تیری که در یک انتها به تکیه گاه عمودی مشترک بیرون زده از آن ثابت شده است، میباشد. همچنین می توان این سیستم را با پایه ها، پانل ها یا یک تیر فلزی ساخت . هنگامی که تحت یک بار ساختاری قرار می گیرد، کنسول بار را به تکیه گاه منتقل می کند.

ساخت و ساز کنسولی اجازه سازه های آویزان را بدون تکیه گاه خارجی می دهد، برخلاف سازه هایی که در هر دو انتها حمایت می شوند، با بارهایی که بین تکیه گاه ها اعمال می شود، مانند یک تیر با تکیه گاه ساده.

در معماری مسکونی، اغلب برای ایجاد ایوان ها و دیگر الحاقات در بالای سطح زمین، از طرح کنسول استفاده می شود. تنظیمات کنسول اغلب در پل ها و پروژه های مشابه استفاده می شود.

تعریف تیرهای کنسولی

تیرهای کنسولی اعضایی هستند که در یک انتها نگه داشته می شوند و در انتهای دیگر بار را حمل می کنند یا در امتداد قسمت بدون تکیه گاه توزیع می شوند. برای اطمینان از پایداری سازه، تکیه گاه باید ثابت باشد به این معنی که بتواند نیروها و گشتاورها را در همه جهات تحمل کند.

نوشته های مشابه

نیمه بالایی ضخامت تیر کنسول تحت تنش کششی قرار می گیرد که باعث کشیده شدن الیاف می شود و نیمه پایینی به تنش فشاری که تمایل به خرد شدن آنها را دارد. همچنین تیرها مجاز هستند از پشتیبان خود در فاصله ای برابر با یک چهارم فاصله بین تکیه گاه ها بیرون بزنند.

یک نمونه خوب از تیرهای کنسولی ایوان است. به طوری که بالکن فقط از یک طرف آن پشتیبانی می شود، در حالی که بقیه تیرها روی یک فضای باز امتداد می یابد، چیزی برای حمایت از آن در طرف دیگر وجود ندارد.

منحرف کننده های کنسولی بیشتر از سایر انواع تیرها هستند زیرا فقط توسط یک سر پشتیبانی می شوند. این بدان معنی است که پشتیبانی کمتری برای باری که باید به آن منتقل شود وجود دارد. انحراف تیرهای کنسول را می‌توان به روش‌های مختلفی محاسبه کرد، به‌عنوان مثال، معادلات تیرهای کنسول ساده‌شده یا رایانه‌ها و نرم‌افزار تیرهای کنسولی.

 خرپا کنسولی

خرپای کنسول تنها از یک طرف پشتیبانی می شود که به گونه ای طراحی شده است که بسیار سنگین تر از سمت بدون تکیه گاه باشد، بنابراین حتی اضافه کردن وزن به سمت بدون تکیه گاه باعث افتادگی آن نمی شود.

قسمت های خرپا تاندون (بالا و پایین) و توری، در خرپا شیب دار، دو تکه وتر بالایی وجود دارد. تکه های تار در خرپا همیشه با یکدیگر در تضاد هستند، بنابراین اگر یکی در تنش باشد، همسایه اش تحت استرس است.

تاندون بالا همیشه در کشش و تاندون پایین همیشه در کشش است. بنابراین مثلث های خرپایی می توانند در پیکربندی های مختلفی باشند که بدون شک هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند، اما همه آنها بر اساس یک اصول کلی عمل می کنند.

خرپا سقفی کنسولی

خرپا سقفی کنسولی جایی است که بدنه اصلی خرپا از تکیه گاه بیرون زده است. تمام پروفیل های خرپای سقف استاندارد را می توان در یک یا هر دو انتها نصب کرد. عملیات ساختاری خرپا سقفی نیز با افزایش فاصله کانتیلر متفاوت است.

می توان برای تقویت تاندون تحتانی، تار کنسول را اضافه کرد. به طور معمول، حداکثر فاصله کنسول مجاز به کمتر از یک چهارم محدوده نقاط تنظیم یا نقطه اولین گره داخلی محدود می شود.

مزایای تیرها و خرپاهای کنسولی:

  • تیرهای کنسولی از نظر ساخت ساده هستند.
  • نیازی به پشتیبانی از طرف دیگر ندارد.
  • ساختار کنسولی یک لنگر خمشی منفی در مقابل ممان خمشی مثبت دهانه های پشتی ایجاد می کند.
  • در هگام استفاده از خرپاهای کنسولی نیاز به مواد کمتری برای ساخت میباشد
  • ارتفاع مرکز مشخص تری نسبت به سایر انواع خرپاها فراهم می کند.
  • خرپای کنسولی سبک و ظاهری خوبی دارد.

معایب تیرها و تیرهای کنسول:

  •  خرپا از نوع کنسولی مقرون به صرفه نیست.
  • سازه های کنسولی بسیار کج هستند.
  • ساختار کنسولی به یک تکیه گاه ثابت یا یک پسوند پشتی نیاز دارد و  همیشه  در هنگام ساخت سازه بالابر تکیه گاه دور را بررسی کنید.
  • تیرهای کنسولی با مقابله با نیروهای کششی و فشاری زیاد و همچنین برش، شکل خود را حفظ می کنند و بنابراین نسبتاً حجیم هستند.

کاربردهای تیرهای کنسول و خرپاها:

۱. ساخت و ساز ساختمان های بتنی:

کاربردهای زیادی از تیرهای کنسول و خرپاها در ساخت و سازهای ساختمانی مانند یک کنسول که یک گالری، یک سقف، یک سایبان یا یک باند برای یک جرثقیل متحرک سقفی یا بخشی از یک ساختمان در بالا نگه می دارد، وجود دارد. آنها در سازه های مختلفی مانند آفتابگیرها، قفسه ها، سالن های بزرگ، اسلحه خانه ها و ساختمان های نمایشگاهی استفاده می شوند.

۲. ساخت پل بتنی:

در پل سازی از ساخت کنسول برای مناطق وسیع در مکان های خاص به ویژه برای بارهای سنگین استفاده می شود. به عنوان مثال، پل فورث، اسکاتلند، از سه باربر با دو دهانه معلق تشکیل شده است.

منبع :  ساخت و ساز ایران

رضا امیری

نوشتاری به آیندگان...

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا