سازه فلزی خرپایی (Truss structure) از انواع سازه فلزی است که در ساختمان سازی استفاده میشود و تشکیل شده از تیرها و سایر المان هاست به نحوی که یک ساختار مشبک را تشکیل دهند که معمولاً شامل 5 واحد مثلثی شکل یا بیشتر هستند. این واحدها دارای اجزاء مستقیم و صاف بوده که انتهای آنها در مفصل‌ها (Node) به یکدیگر متصل شده‌اند.
در این سازه فلزی نیروهای خارجی و واکنش‌ها به این نیروها، فقط در ناحیه مفصل‌ها اعمال می‌شوند و منجر به ایجاد نیرو در اجزای کششی یا فشاری می‌شوند. در کل اجزا به گونه‌ایی کنار هم قرار گرفته‌اند که ترکیب کلی در عمل مانند یک شکل واحد عمل کند.
سازه های خرپایی متشکل از اعضای کششی و اعضای فشاری می باشند که به شکل مثلثی با اتصال مفصلی به یکدیگر متصل شده اند و نیروهای درونی آنها تماما محوری اند (فشار و با کشش مستقیم بدون خمش و برش).
در سازه های خرپایی نیروی محوری کششی و فشاری ایجاد می شود. اما در عمل این امکان وجود دارد که یک تنش خمشی در میان اتصالات اعضا ایجاد شود.
چون در خرپاها فرض می شود که اعضا در انتهای خود به اعضای دیگر لولا شده اند، بنابراین ((شکل مثلثی)) تنها شکی پایدار خواهد بود.
دسته بندی خرپاها
- خرپای دو بعدی: در این خرپا تمامی اعضا را می‌توان در یک صفحه جا داد این یعنی از لحاظ هندسی اختلاف بعدی در نحوه قراگیری و جهت‌گیری اعضای خرپا نیست. توانایی تحمل تنش‌ها و بارهای صفحه‌ای از مزایای این نوع خرپاست.
- خرپای سه بعدی: قرارگیری اعضای سازه در امتداد هر سه محور مختصات مشخصه این نوع خرپاست. قدرت تحمل بارها و تنش‌های سه بعدی از مزایای این گونه خرپا بوده که البته این مزایا باعث افزایش هزینه ساخت و ابعاد سازه نیز میشود.
- خرپای چند گانه: این دسته از خرپاها با هدف کاهش ضعف‌ها و افزایش نقاط قوت دو خرپای قبل ساخته شده‌اند. قدرت تحمل بارهای صفحه‌ای و مقاومت خمشی و کمانشی مناسب در جهات گوناگون، در عین حفظ ابعاد متناسب از جمله نقاط قوت این دسته از خرپاهاست.
- خرپای پرات (Pratt Truss) هم بیشتر برای ساخت پل و سازه‌های تاق مانند که بیشترین فشار اعمالی در آنها در راستای عمودی است، مناسب هستند.
- خرپای وارن (warren truss) یکی دیگر از انواع خرپا به شمار می‌رود که در ساخت پل ها بسیار متداول است. یکی از مزایای عمده این خرپا توانایی سازه در پخش کردن بارهایی ست که به اعضای مختلف آن وارد میشود. لذا زمانی که از تمامی جهات بار، به سازه اعمال میشود، استفاده از این نوع خرپا گزینه ایده مناسبی خواهد بود.
- خرپای کی (K truss): این نوع خرپا، نسخه پیچیده‌تری از خرپای پرات است، با این تفاوت که اعضای عمودی این نوع خرپا کوتاه‌تر از نوع پرات بوده و این امر مقاومت بهتر سازه را در برابر تنش‌های خمشی در پی دارد.
مزایای سازه خرپایی
خرپاها از مفیدترین و معمول ترین فرم ساختمانی هستند که در انواع ساختمان ها و ماشین ها به کار می روند.
ساختمان های خرپایی در مقابل نیروهای وارد آمده مقاومت بسیاری دارند و از لحاظ اقتصادی نیز ساختن آن ها مقرون به صرفه است.
نصب سریع این سازه از مهم‌ترین مزایای آن است زیرا این سازه به صورت پیش ساخته در کارخانه ساخته شده و در کارگاه نصب میشود. مزیت دیگر این سازه امکان افزایش طول دهانه سازه هاست زیرا توزیع نیرو در آن به صورت مثلثی بوده و کاهش تمرکز نیروها را باعث میشود. فضاهای مثلثی در بین اعضای خرپا به خودی خود مسیرهای دسترسی را برای نصب تاسیسات برقی و مکانیکی ایجاد می‌کنند.
معایب سازه خرپایی
یکی از معایب مهم سازه خرپایی این است که به فضای زیادی احتیاج دارد زیرا برای تحمل و توزیع بارهای سنگین، اجزای مثلثی به هم پیوسته باید بزرگ باشند.
بعلاوه هزینه‌های بالای تعمیر و نگهداری آنها هم از معایب مهم به شمار می‌رود. همچنین سنگین بودن آنها نیز غیر قابل اجتناب است.
