خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت1 به طور اعم برای رابط‌های باربر سقفی مخصوصا سقف هابه کار می‌رود. این رابط‌ها نگهدارنده سقف سبک سالن‌ها و یا فضاهای بزرگ یا سقف های صعتی و کارگاهی و عمومی هستند و شامل ورق های فولادی یا هر نوع ورق سیمانی و پلیمری می باشد، که توسط این پرلین ها نگهداری می شود. این پوشش برای جلوگیری از ریزش برف یا باران و یا برودت و حرارت و… به داخل سالن است.
در ایران تقریباً کلیه سالن‌ها از این نوع پرلین استفاده می‌نمایند. اما در کشورهای غربی مخصوصاً آمریکا و آمریکای شمالی از انواع خرپا، برای این منظور استفاده می‌گردد.
سابقه استفاده از پروفیل I یا C :
در ایران در سال های دور که پروفیل خای نوع Z مرسوم نبود، از انواع پرفیل های گرم نورد استفاده می شد. مخصوصا پروفیل I یا C. ظوابط طراحی آن ، تا حدودی و از جهت اطلاع وتاریخچه و می آید.
خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت1
طراحی پرلین از نظر استاد آرک مکردیچیان در کتاب طرح و محاسبات ایستائی -جلد دوم
– خمش نا متقارن – Unsymmetrical Bending
یا تیرهایی که از دو جهت تحت خمش قرار می‌گیرند
در مکانیک مصالح دیده می‌شود که کلیه مقاطع تیرها دارای دو محور متعامد می‌باشند که حاصل ضرب ماند( Product of Inertia) نسبت به آنها صفر است، که این محورها را محورهای اصلی مقطع می نامند.
خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت1
اگر خمش نسبت به محوری غیر از محورهای اصلی اتفاق افتد، خمش نامتقارن نامیده می‌شود.
خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت1
ا ین حالت برای تیرهایی پیش می‌آید که بارهای وارد بر آنها در صفحه‌ای تاثیر می‌نماید که از هیچ کدام محورهای اصلی نمی‌گذرند و یا در حالتی دیگر، وقتی که تیر از دو یا چند امتداد تحت تاثیر بار قرار می‌گیرد، که بهترین مثال آن حالت وارد شدن بارهای قائم و افقی با یکدیگر است.
خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت1
بارگذاری:
ازلحاظ بارگذاری ممکن است دو حالت متفاوت پیش آید:
الف: اگر امتداد منتجه نیروها از مرکز ثقل بگذرد تیر تحت اثرخمش در دو جهت قرار خواهد گرفت و در مکانیک مصالح دیده می‌شود که تنش حداکثر در تارهای انتهایی مقطع از روابط زیر تعیین خواهد گردید:
که در آن Mx لنگر خمشی نسبت به محور x-x و Cx فاصله lمحور x-x تا تار مورد بحث و Ix ممان اینرسی مقطع نسبت به محور x-x و My و Cy, Iy معانی نظیر را نسبت به محور y,y دارند .
ب: اگر امتداد منتجه نیروها از مرکز ثقل مقطع نگذرد و مثلا بر بال فشاری تیر تاثیر کند، در این صورت تیر علاوه بر خمش در دو جهت، تحت اثر پیچش نیز قرار خواهد گرفت .از نظر بارگذاری این حالت عملاً به دو صورت اتفاق می‌افتد. یکی وقتی که بار به صورت مایل بر بال فوقانی تیر وارد می‌شود مانند وضعی که برای تیرچه‌های لاپه روی یک خرپا به وجود می‌آید. به طوری که می‌دانیم بار وارد بر لاپه در امتداد شتاب ثقل است یعنی قائم می‌باشد ولی محورهای اصلی تیرچه مایلند. شکل 2
خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت1
بار گذاری:
دوم حالتی که بار وارد بر تیر عملا در دو جهت عمود بر هم بر بال فوقانی تاثیر می‌نماید. مثال این وضع را در مورد تیرهای حمال پل جراثقال می‌توان آورد. چنا نچه می‌دانیم تیرهای حمالی که ریل‌های پل جراثقال را تحمل می‌نمایند تحت تاثیر دو نوع بار قرار می‌گیرند. یکی بار قائم حاصل از وزن پل و دستگاه‌های متحرک و بار بلند شده از زمین است و دیگری نیروی افقی حاصل از رانش که از تغییرات سزعت دستگاه جراثقال بر ریل های دو طرف وارد می‌آید. شکل ۹۲
اگر برای حالات مذکور رابطه معمول خمش دو جهته نوشته شود ،نتیجه چندان صحیح نخواهد بود. زیرا از اثر پیچش بر مقطع صرف نظر شده است .چنانچه دیده شد محاسبه پیچش برای مقاطع غیر دایره علی الخصوص مقاطع غیر متقارن ،مشکل و طولانی است بدین جهت در طرح و محاسبه عملی ساختمانی اغلب از آن پرهیز می‌شود. برای محاسبه این نوع تیرها بهترین روش به وسیله استاد شد Shedd :
Thomas Clark Shedd (1890-1959), Professor of Civil Engineering at the University of Illinois (1925-1958),
پیشنهاد شده است به صورت یک راه حل عملی در اغلب دفاتر فنی به آن عمل می‌شود .طبق این روش فرض می‌نماید که خمش حاصل از مولفه در امتداد جان به وسیله Wx گرفته می‌شود و خمش حاصل از مولفه عرضی را فقط اساس مقطع بال فوقانی می‌گیرد و بدین ترتیب اثر عامل پیچش جبران می‌شود. در مورد تیرهای I اساس مقطع یک بال نسبت به محور Y-Y خیلی نزدیک به نصف اساس مقطع تمام نیمرخ است. زیرا ممان اینرسی جان نسبت به محور Y-Y قابل صرف نظر کردن است. پس می‌توان رابطه ۴۵ را بدین صورت نوشت
محاسبه تیرهای تحت خمش در دو جهت همیشه یک مسئله آزمون و خطاست………
خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت1
پرلین،لاپه با Z سقفی:
خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت1
امروزه پرلین‌ها چه از نظر انواع آن و چه از لحاظ تعیین نیروها در آن کاملاً شناخته شده هستند .انواع پرلین‌ها که با شکل زد ساخته می‌شود و از نوع نورد سرد می‌باشد ،امروزه مورد استفاده عامه در ایران است . متاسفانه به علت به تاخیر استفاده از فولاد 42000و 55000psi که نوع اخیر آن از نوع گالوانیزه است ، در کارخانجات ایران تولید می‌شود و امکان زیادی در پوشش دهانه‌های بلند را فراهم کرده و علاوه بر رفع اشکالات اتصال با داخل یکدیگر رفتن و چهار پیچ شدن و ایجاد یکسرگی ،به کاهش وزن فولا مصرفی کمک می کند.
خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت1
دوبل کردن پرلین‌ها بقل به بقل یکدیگر در محل تکیه‌گاه کمک موثری دیفلکشن پرلین‌ها می‌کند . بر اساس آیین نامه آمریکا AISC افت مجاز پرلین‌ها یک صدو هشتادم دهانه می‌باشد .
خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت1
مسئله دیگری که باید حتماً مورد توجه در محاسبات قرار گیرد زاویه محورهای اصلی نسبت به محور تقارن در پرلین Z است .
محورهای اصلی ( PRINCIPAL AXES) :
خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت1
می دانیم که هر مقطعی دارای محورهای اصلی است . در هر شکلی محورهای اصلی نسبت به محورهای فرضی(x-y) دارای زاویه دورانی هستند که مقدار آن :
است.برای مطالعه دقیق این نکته به کتاب :
STRENGTH OF MATERIALS,PART1, Page 423-428- S .TIMOSHENKO
مراجعه شود.
خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت1
اگر پروفیل Z را روی سطح شیبداری با زاویه آلفا قرار دهیم و بار قائم را به آن موثر بدانیم ، و اگر نیروی P بر مرکز ثقل پرلین Z عبور کند، دو حالت حدی را می‌توان در نظر داشت :همانطور که مشاهده می‌شود در مورد شکل شماره یک پرلین باید از بالای شیب نگهداری شود و در مورد شکل شماره دو ، پرلین باید از پایین شیب نگهداری شود . در حالت بین این دو یعنی نیروی جانبی وجود نداشته و می‌توان از گذاشتن میل مهار جانبی( SAG ROD) صرفه نظر کرد .
خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت1
در مورد پرلین‌هایی که زاویه فی زیاد است مناسب برای شیب‌های زیادتر است و در مورد پرلین های با فی کوچک ، مناسب برای شیب های کوچک هستند.البته نباید تاثیر نیروی باد را از نظر دور داشت .
نکته اساسی که در مسئله فوق وجود دارد محل تاثیر نیروی قائم است که با فرض موثر بودن آن بر مرکز ثقل پرلین نتیجه فوق حاصل شد. اما عملاً این نقطه در پرلین نامعین بوده و بستگی به عواملی از جمله ضخامت پرلین، عرض بال آن ،سختی بال و سختی ورق سقفی که روی پرلین قرار دارد، می باشد.
خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت1
اکنون به ذکر نکته‌ای می‌پردازیم که توجه آن شاید خالی از فایده نباشد.ایجاد تکیه‌گاه‌هایی برای پرلین‌ها از نظر عرضی است که بتوان در فاصله آنها پرلین‌ها را به عنوان یک تیر ممتد فرض کرد .توجه به عمل مشترک ورق سقف و پرلین‌ها به عنوان جان و بال یک مقطع نشان می‌دهد که در صورتی که اتصال بین ورق‌ها و پرلین‌ها کافی باشد ،به عنوان یک تیر که ممان اینرسی آن بسیار زیاد است و در نتیجه تنش‌ها و تغییر شکل‌ها در آن بسیار اندک است .
بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که اگر شرط فوق برقرار باشد نیروئب به میل مهارها وارد عمل نمی‌شوند . تنها باید به نوع و تعداد اتصالات بین ورق و پرلین توجه کافی مبذول گردد که مقرون به صرفه‌تر از گذاشتن میل مهرهای سقفی (sag rod) است.در این مورد بیشتر بحث باید کرد.
توضیحات بیشتر را در مورد ضوابط طراحی در کتابقابهای شیبدار که توسط بخش انتشارات این شرکت تهیه و تدوین و به چاپ رسیده ،روش محاسبه انواع پرلین مخصوصاً نوع Z ،ضوابط طراحی برای پروفیل زد گفته شده است.
خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت1
همان طوریکه در شکل روبرو مشاهده می شود، نیرویP حاصل از بار قائم ناشی از بارهای مرده و زنده وارده بر پرلین است که به دو مولفه مشکی رنگ و سبز می توان آن را تجزیه کرد. آنچه وجود میل مهار سقفی را لازم می کند، مقابله بامولفهH می باشد.
اگر ما ورق های سقفی خود را به روی بال فوقانی پرلین با اتصالات مناسب و در نقاط نه چندان دور از یکدیگر وصل کنیم آنگاه تیری بلند خواهیم داشت که جان آن ورق سقفی و بال های آن پرلین های سقف است، که این تیر در تمام سقف گسترده شده است.
اما نباید فراموش کردکه این اتصال فقط برای ورق های موجدار گالوانیزه و اتصال با پیچ های خود رو (self tapping screws) ، در فواصل مناسب پیچ ها تامین می شود، و ورق های پلاستیکی و ورق های آزبست سیمانی موجدار و اتصال کرپی شامل این مزیت نمی شود.
خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت1
استفاده از تیرچه کُرمیت بعنوان پرلین ،در سقف های صنعتی-پرلین کُرمیت
پرلین کُرمیت:
خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت-می توان تیرچه کرمیت را مانند کشورهای ،مریکا و آمریکای شمالی بجای پرلین های متداول استفاده نمود.
پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کُرمیت در ایران نیز با استفاده از تیرچه کرمیت، که نوعی از خرپای پرات می باشد، توسط شرکت کرمیت پارس ، بعنوان پرلین ،در سقف های صنعتی مورد استفاده قرار گرفته .
پرلین کرمیت نوعی از خرپای پرات می‌باشد . بدین گونه برای تمامی مواردباربری قائم می تواند مورد استفاده قرار می‌گیرد. تاکنون این تیرچه برای سیستم باربری سقف‌های از طاق ضربی تا انواع تیرچه بلوک به صوت موفق به کار رفته است.
شرکت کرمیت پارس با توجه به امکانات مختلف این تیرچه ،آن را در انواع سقف ساختمان‌های صنعتی نیز به کار می‌برد . یکی از مزیت‌های پرلین کرمیت آن است که تا دهانه های بلند بین سوله یا تیرهای سقفی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد و دهانه بزرگ را بپوشاند.
استفاده از ورق های سقفی مناسب و پیچ کردن آن به پرلین کرمیت ، سقف را به یک سیستم یکپارچه تبدیل می‌کند که نیازی به میل مهارهای جانبی(sag rod) ندارد. بنابراین این تیرچه‌ها به صورتی که صفحه جان آن ها به صورت عمودی(آویز) قرار بگیرد، به روی تیر سقفی و داخل آن به صورت آویز می‌تواند قرار گیرد.
همان طوریکه قبلا گفته شد، برای احراز شرائط مقابله با بار در جهت شیب سقف توسط مجموعه ورق سقفی و پرلین کرمیت ، یک پارچه عمل کردن آن دو بوسیله پیچ سقفی مناسب و به تعداد مناسب است.
خرپا،پرلین،لاپه یا Z سقفی-پرلین کرمیت1
پیچ سقفی مناسب:
پیچ سقفی مناسب اتصالی است که امکان حرکت نسبی بین ورق سقفی و پرلین کرمیت را ندهد. یکی و شاید راحت ترین آن پیچ (self tapping screws)
نیروی جانبی وجود نداشته و می‌توان از گذاشتن میل مهار جانبی( SAG ROD) صرفه نظر کرد .