در صنعت ساختمان ایران نزدیک به 80 درصد از سقف‌ها و یا کف‌های ساختمان از خرپا - بلوک ساخته می‌شود. سرعت بالا، هزینه کم و صرفه‌جویی‌های اقتصادی این روش سبب می‌شود که بسیاری از سازندگان ساختمان‌های مسکونی و اداری از این روش استقبال نمایند
با توجه به رشد سالانه حدود 9 درصد صنعت ساختمان‌سازی در کشور، نیاز به تولید انبوه خرپا با کیفیت بالا و با توجیه اقتصادی، رعایت استانداردهای مورد نیاز و قابلیت اعتماد بالا نیاز است. بنابراین ساخت خرپا در محل ساختمان‌سازی به صورت دستی نه تنها نمی‌تواند حجم مورد نیاز تقاضا را تامین نماید، بلکه از نظر اقتصادی و قابلیت اعتماد توجیه ندارد. راه‌کار مناسب برای دستیابی به این اهداف، تولید خرپاهای پیش‌ساخته در کارخانجات مجهز و تخصصی خارج از محل ساختمان به صورت مکانیزه می‌باشد.
در حال حاضر در بسیاری از کشورها از جمله کشورهای صنعتی، شرکتهای زیادی تامین کننده سازه‌های فولادی به ویژه خرپاهای پیش‌ساخته فولادی مورد نیاز ساختمانها و بناهای بزرگ نظیر ورزشگاه‌ها و فروشگاه‌های بزرگ هستند. به عنوان نمونه فهرست تعدادی از این شرکتها در جدول زیر ارائه شده است.
بنابراین سازندگان ساختمانها به ویژه انبوه‌سازان با خرید خرپاهای آماده از سازندگان معتبر (که محصولات آنها از سطح کیفیتی بالا و یکنواختی برخوردارند)، نه تنها هزینه کمتری در کل می‌پردازند بلکه از نظر سرعت تولید و قابلیت اعتماد، مزیتهای بیشتری را بدست می‌آورند.
جدول 1- فهرست شرکتهای سازنده خرپاهای فولادی در تعدادی از کشورهای 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
توضیحاتی بیشتر در خصوص برخی از این شرکتها در بخش دوم ارائه شده است.
1-2- معرفی خرپاهای پیش ساخته فولادی
طبق استاندارد ملی 2909 ایران، خرپا قطعه‌ای ساخته شده از فولاد و بتن است که با قرارگیری بلوک‌ها در روی آن به عنوان قالب، با بتن پوششی (در جای ریخته شده) مقطع مرکب T شکل مناسبی را تشکیل می‌دهند.
خرپاها در سه مرحله، تحت بارگذاری قرار می‌گیرند. در مرحله اول بار ناشی از حمل و نقل را تحمل می‌کنند، در مرحله دوم بار ناشی از اجزاء بتن ریزی سقف، که وزن مرده سقف (وزن خرپا، بلوک و بتن درجا) و بارهای در حین اجراء در حد فاصل تکیه‌گاه‌های اصلی به خرپا است را تحمل می‌کنند و در مرحله سوم تحمل بار برآیند حاصل از بارهای مرده و زنده پس از عمل آوری بتن پوششی و کسب مقاومت کافی می‌باشد، که در اینجا نیز به عنوان عضو خمشی سقف عمل می‌کند.
برای پر کردن فضای خالی بین خرپاها از قالبهای ثابت مانند بلوکهای سبک، پلی استایرن، طاق ضربی با بتن رویه یا هر پر کننده مناسب دیگر استفاده می‌گردد.
شکل 1-1- بتن پوششی در سقف خرپا بلوک
خرپا پیش ساخته فولادی، شبکه پیش ساخته‌ای از آرماتورهای کششی و عرضی و میلگرد اتصال بالایی است که به شکل خرپا به همدیگر جوش شده و ایستایی لازم را برای حمل و اجرا تامین می‌کند و تولید آن به صورت ماشینی انجام می‌پذیرد. از این خرپا برای ایجاد سقف، راهرو، کف سالنها و حتی سطوح شیب‌دار در ساختمانها می‌توان استفاده نمود.
شکل 1-2- نحوه عملکرد خرپا در ایجاد سقف یا کف ساختمانها
1-3- اجزای اصلی خرپا
خرپاهای پیش ساخته خرپایی از میله‌های فولادی و پاشنه بتنی تشکیل شدند. خرپاهای بدون پاشنه بتنی موسوم به خرپا هستند که توسط دست یا ماشین ساخته می‌شوند. خرپاها دارای چهار عضو زیر می‌باشند:
· عضو کششی
· میلگردهای عرضی
· میلگرد بالایی
· بتن پاشنه
مهمترین اجزاء خرپا میلگرد کششی (پایین) و میلگرد زیگزاک آن می‌باشد. اتصال اعضای خرپا معمولاً توسط جوش مقاومتی (نقطه‌ای) و جوش با قوس الکتریک انجام می‌پذیرد که میلگردهای عرضی به میلگردهای بالایی و کششی متصل می‌شوند.
شکل 1-3- اجزای اصلی خرپا
1-4- مواد اولیه فلزی
برای ساخت خرپا می‌توان از انواع فولادهای ساختمانی در دو حالت نورد گرم شده و اصلاح شده استفاده نمود. مهمترین نوع فولادی که در کشور رایج است فولادهای ساختمانی کربنی ساده است. در حالی که در کشورهای صنعتی فولادهای فوق مستحکم کم آلیاژ و میکروآلیاژ با ترکیبات مختلف رایج است که دارای استحکام بالاتر و از همه مهمتر دارای استحکام به وزن بالاتر نسبت به فولادهای کربنی ساده هستند. این دسته از فولادها جوش‌پذیری بالایی نیز دارند. در شکل زیر منحنی تنش - کرنش و ترکیب شیمیایی چند نوع فولاد ساختمانی با یکدیگر مقایسه می‌شوند.
مقایسه نمودارها نشان می‌دهد که مدول الاستیسیته همه آنها در یک سطح است ولی استحکام تسلیم، استحکام کششی و درصد ازدیاد طول آنها متفاوت می‌باشد.
نوع فولاد نمونه‌ای از ترکیب شیمیایی (درصد وزنی)
فولاد میکروآلیاژ C = 0.18%, Mn = 1.2% , Si = 0.4%, V =0.06%
فولاد ساده کربنی C = 0,18% Mn = 0,8% Si = 0,2%
شکل 1-4- منحنی تنش-کرنش و ترکیب شیمیایی چند نوع فولاد ساختمانی
شکل 1-5- منحنی تنش-کرنش و ترکیب شیمیایی چند نوع فولاد ساختمانی
1-5- فرآیند تولید خرپا
خرپاهای فلزی پیش‌ساخته (آنچه که توسط شرکت فولادسازه استفاده می‌شود) به صورت کاملاً مکانیزه و توسط دستگاه مخصوص Truss Girder Machine انجام می‌پذیرد. در این سیستم 5 خط ورودی مفتول وجود دارد که 3 خط آن مربوط به میله‌گردهای آجدار بالایی و کششی و دو خط دیگر مربوط به مفتول عرضی است که به صورت زیگزاگ در می‌آید. اتصال مفتولهای عرضی به روش جوش مقاومتی توسط ماشین انجام می‌پذیرد.
در کل مراحل تولید خرپا ماشینی به ترتیب زیر می‌باشد:
کشش سرد مفتولهای نورد گرم شده جهت آجدار کردن میله‌گردهای کششی و بالایی و افزایش استحکام تسلیم و استحکام کششی نهایی
کشش سرد میلگردهای عرضی برای افزایش استحکام تسلیم
ساخت خرپا توسط دستگاه Truss Girder Machine به صورت کاملاً اتوماتیک و مکانیزه