سوله‌ها پرکاربردترین سازه‌های صنعتی هستند و به شکل‌های مختلف ساخته می‌شوند. نوع این سازه‌ها باید با توجه به کاربرد آن‌ها و بودجه‌ای که برای ساخت اختصاص پیدا کرده، تعیین شود. بعضی از سوله‌ها انبار هستند و فقط برای نگهداری محصولات مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند، به همین دلیل به شکل سبک‌تری ساخته می‌شوند؛ اما بعضی دیگر برای کاربردهای خاص مثل ورزشگاه یا سالن‌های تولید مورد استفاده قرار می‌گیرند و باید ساختار متناسب با کاربریشان داشته باشند. سازه‌های سوله خرپا و تیر ورقی پرکاربردترین انواع سوله‌ها برای صنایع مختلف هستند. در این مقاله تفاوت سوله خرپا و تیر ورقی را از جنبه‌های مختلف بررسی می‌کنیم. بعد از مطالعه این مقاله متوجه خواهید شد که کدام نوع از این سوله‌ها برای کاربرد مورد نظر شما مناسب‌تر است.
تفاوت های سوله خرپا و تیر ورقی در چیست؟
سوله خرپا سازه‌ای سبک است که با پروفیل‌های فولادی سبک‌تر ساخته می‌شوند و سوله‌های تیرورقی، سازه‌هایی هستند که با استفاده از تیرهایی با جان از جنس ورق فولادی ساخته می‌شوند. سوله‌های خرپا سازه‌های مدرن برای ساختمان‌های صنعتی هستند و سوله‌های تیرورقی سال‌هاست که برای ساخت سازه‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اکثر سازه‌های کنونی در ایران تیرورقی هستند، اما بسیاری از سازندگان در حال حاضر بخاطر مزیت‌های بیشتر سوله‌های خرپا به سراغ این نوع سازه‌ها می‌روند. در ادامه تفاوت سوله خرپا و تیرورقی را با جزئیات بیشتر و از جنبه‌های مختلف بررسی می‌کنیم.
ساختار اصلی و اجزای تشکیل‌دهنده سوله خرپا و تیر ورقی
ساختار اصلی سوله خرپا مثلی‌شکل یا شبکه‌ای است که 3 بخش اصلی دارد:
- نوار فوقانی (Top Chord): عضو بالایی خرپاست که تحت کشش یا فشار قرار می‌گیرد و بار سقف را منتقل می‌کند.
- نوار تحتانی (Bottom Chord): عضو پایینی خرپاست که بارهای وارد از بخش‌های بالایی و میانی را دریافت می‌کند.
- اعضای میانی یا مهاربندهای داخلی (Web): این مهاربندها نوارهای تحتانی و فوقانی را به هم متصل می‌کنند و وظیفه تقسیم و انتقال بار به‌صورت کششی یا فشاری را برعهده دارند.
ساختار سوله‌های تیرورقی دو بخش اصلی تیر و ستون را دارد که با اتصالات جوشی یا پیچی به هم متصل می‌شوند. تیرها وظیفه انتقال بار سازه فولادی به ستون‌ها را برعهده دارند و ستون‌ها هم بار را به فونداسیون منتقل می‌کنند. از آنجایی که معمولا مقاطع فولادی سنگین در سازه‌های تیرورقی به کار می‌رود، اتصال به روش جوشکاری در آن‌ها کاربرد بیشتری دارد.
- تفاوت در وزن و مصرف مصالح سوله خرپا و تیر ورقی
اجزای مثلثی ساختار سوله خرپا با استفاده از اتصالات لولایی یا مفصلی به یکدیگر متصل می‌شوند. با این شیوه اتصال، اکثر بارها به‌صورت کششی یا فشاری (نیروی محوری) به اجزا وارد می‌شود و گشتاور خمشی به حداقل می‌رسد. این ویژگی به همراه ساختار مثلثی و مشبک این سوله‌ها باعث می‌شود سوله‌های خرپا ساختار ساده‌تری داشته باشد و بتوان از مقاطع فولادی سبک‌تر برای آن استفاده کرد. استفاده از مقاطع فولادی سبک هم وزن کلی سازه را تاحد زیادی پایین می‌آورد و هم هزینه‌ها را کاهش می‌دهد.
سوله‌های تیرورقی باید بارهای خمشی و برشی را تحمل کنند. چنین سازه‌ای باید اسکلتی از جنس مقاطع فولادی سنگین و مقاوم داشته باشد. به همین دلیل مصرف فولاد در سازه‌های تیرورقی بیشتر است و ساختار آن‌ها سنگین‌تر از سازه‌های خرپایی است. سنگین بودن این سازه‌ها مانع مهمی در ساخت دهانه‌های بزرگ به شمار می‌رود و ساختار تیرورقی فقط برای سوله‌های دارای دهانه‌های کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- فونداسیون و فاصله قاب‌ها سوله خرپا و تیر ورقی
در سوله‌های خرپا فاصله قاب‌ها حداقل 3 متر است. وقتی قاب‌ها با فاصله کم‌تر از یکدیگر قرار می‌گیرند، بار سازه به‌صورت یکنواخت بین اجزای مختلف توزیع مي‌شود، در یک یا چند نقطه تمرکز نمی‌کند و با شدت کم‌تر و از طریق بخش‌های بیشتر به فونداسیون منتقل می‌شود. توزیع بار به این شکل یعنی امکان استفاده در نظر گرفتن فونداسیون ساده و سبکی چون پی نواری با عمق و عرض کم برای سوله وجود دارد. چنین فونداسیونی هزینه‌های خاک‌برداری، بتن‌ریزی و آرماتوربندی را تاحد زیادی کاهش می‌دهد.
در سازه‌های تیرورقی فاصله قاب‌ها حداقا 6 متر است و بار از طریق تیرهای خمشی به قاب‌ها وارد می‌شود. در این سوله‌ها تعداد قاب‌ها کم‌تر است، اما هر قاب فشار و بار بیشتری را تحمل می‌کند؛ در نتیجه به شالوده قوی‌تر و پی‌های منفرد نیاز است. اجرای این نوع فونداسیون سنگین‌تر است و به هزینه و زمان بیشتری نیاز دارد.
- شکل ظاهری و طراحی هندسی سوله خرپا و تیر ورقی
سوله‌های خرپایی از نظر طراحی بسیار انعطاف‌پذیر هستند و امکان طراحی آن‌ها به شکل‌های مختلف وجود دارد. به‌عنوان مثال می‌توان برای این سوله‌ها سقف‌های تک‌شیب یا چند شیب در نظر گرفت یا حتی سوله‌های گنبدی‌شکل طراحی کرد. این سوله‌ها همچنین امکان اجرای انواع نمای دیواره‌ها را برای طراحان فراهم می‌کنند. این انعطاف‌پذیری به سازنده‌ها کمک می‌کند تغییرات مورد نیاز مثل در نظر گرفتن دهانه‌های بزرگ‌تر با سقف بلندتر را، بدون سنگین شدن بیش از اندازه سازه، اجرا کنند. همچنین سوله‌هایی که بخاطر برندینگ یا کاربرد خاصشان به طراحی منحصربفرد نیاز دارند، معمولا با ساختار خرپایی قابل اجرا هستند.
سوله‌های تیرورقی باربر خمشی هستند و ساختار آن‌ها یکپارچه و صلب است. از طرف دیگر، مقاطع و پی‌های به‌کاررفته در این سازه‌ها بسیار سنگین هستند. به همین دلیل انعطاف چندانی در طراحی و شکل ظاهری این سوله‌ها وجود ندارد و فقط به شکل قوسی یا شیبدار ساده ساخته می‌شوند.
- ابعاد دهانه و مقیاس ساخت
دهانه سوله فاصله عرضی بین دو ستون اصلی سوله است. اگر دهانه بیش از حد بزرگ باشد، به ستون میانی نیاز دارد و این مسئله فضای مفید سوله را کم‌تر می‌کند. در سوله‌های تیرورقی امکان اجرای دهانه‌های خیلی بزرگ وجود ندارد؛ چون مقاومت این ساختار در برابر نیروهای خمشی و برشی محدود است. اگر بخواهیم دهانه‌های بزرگ را با ساختار تیرورقی پیاده کنیم، به مقاطع فولادی خیلی بزرگ و سنگین نیاز داریم که هزینه ساخت و وزن سازه را تاحد چشمگیری بالا می‌برد و اجرای آن بسیار پیچیده می‌شود. راه دوم هم استفاده از تیرهای میانی است که فضای مفید سازه را از بین می‌برد.
سوله خرپا به‌راحتی امکان ساخت دهانه‌های بزرگ (تا 60 متر) را بدون نیاز به تیر میانی فراهم می‌کند. علت اصلی ساختار مثلثی این سوله‌ها و انتقال بار به‌صورت کششی یا فشاری است. به همین دلیل در سوله‌هایی با کاربری خاص مثل نمایشگاه یا آشیانه هواپیما از ساختار خرپایی استفاده می‌شود. اجرای دهانه‌های بزرگ و سوله‌های بزرگ‌مقیاس با این ساختار، وزن را به شکل نسبی (نه نمایی) بالا می‌برد و کاملا قابل اجراست.
- پوشش سقف و جزئیات اجرایی
تفاوت سوله خرپایی و تیرورقی در ساختار سقف چندان قابل توجه نیست. در سوله‌های خرپایی امکان اجرای انواع پوشش سقف با ساندویچ پنل، ورق‌های گالوانیزه یا پوشش‌های نورگیر مثل پلی‌کربنات یا شیشه وجود دارد. در سوله‌های تیرورقی معمولا فقط از پوشش‌های گالوانیزه یا ساندویچ پنل برای سقف استفاده می‌کنند و در صورت نیاز فقط پنجره‌های نورگیر در ساختار سقف تعبیه می‌کنند.
اجزای سوله‌های خرپایی معمولا به‌صورت پیش‌ساخته در کارخانه‌ها ساخته می‌شود و به‌صورت آماده به محل پروژه منتقل می‌شود. اجزای این سوله‌ها تقریبا سبک هستند و برای جابه‌جایی آن‌ها در محل پروژه به جرثقیل‌های سنگین نیاز نیست. این اجزا با اتصالات پیچ‌ومهره به یکدیگر وصل مي‌شوند و مونتاژ آن‌ها بسیار ساده است و زمان چندانی نمی‌گیرد. این نوع سازه‌ها به جوشکاری نیاز ندارند؛ بنابراین در صورت نیاز به جابه‌جایی سوله، دمونتاژ کردن بسیار ساده است. برای دمونتاژ فقط باید پیچ‌ومهره‌ها را باز کرد، بخش‌های سوله را به محل جدید انتقال داد و دوباره آن‌ها را مونتاژ کرد.
ساخت سوله‌های تیرورقی یک پروژه عمرانی کامل است که جزئیات بسیاری دارد! اکثر این سازه‌ها با استفاده از مقاطع فولادی معمولی ساخته می‌شوند و فرایند جوشکاری و مونتاژ آن‌ها در محل پروژه صورت می‌گیرد. اجزای این سوله‌ها سنگین هستند و باید با جرثقیل‌های بزرگ جابه‌جا شوند. از طرف دیگر از آنجایی که اتصالات بخش‌های مختلف با جوشکاری است، به تکنسین متخصص برای ساخت پروژه نیاز دارند. جابه‌جایی سوله تیرورقی آنقدر سخت و هزینه‌بر است که عملا غیرممکن شمرده می‌شود! در بهترین حالت امکان تخریب این سوله‌ها و بازیافت مقاطع فولادی اسکلت آن‌ها وجود دارد.
- هزینه و صرفه اقتصادی
سوله‌های خرپا سبک‌تر هستند؛ پس به فولاد کم‌تری نیاز دارند. این سوله‌ها به راحتی و در مدت زمان کوتاه اجرا می‌شوند و دستمزد کم‌تری برای نصب و مونتاژ بخش‌های مختلف آن‌ها پرداخت می‌شود. در نتیجه هزینه کلی ساخت سوله خرپا بین 15 تا 30 درصد کم‌تر از سوله‌های تیرورقی است. هزینه ساخت سوله‌های تیرورقی بیشتر است، اما قطعات به‌کاررفته در آن‌ها مثل تیرها و ستون‌های فولادی، قابل بازیافت هستند و همیشه قیمت دارند. از طرف دیگر، سازه‌های تیرورقی امکان ساخت سوله‌های چند طبقه را فراهم می‌کنند و این یک نکته مهم برای صنعتگرانی است که به فضای چند طبقه برای کارشان نیاز دارند.
کاربردهای سوله خرپا و تیر ورقی
تفاوت سوله خرپایی و تیرورقی باعث شده است که هرکدام از این سازه‌ها برای کاربردهای خاصی مناسب باشند. سازه‌های خرپایی مقاومت خوبی در برابر زلزله دارند، امکان اجرای دهانه‌های بزرگ و طرح‌های خاص را فراهم می‌کنند و سبک هستند؛ به همین دلیل برای کاربردهای زیر مورد استفاده قرار می‌گیرند:
- سالن ورزشی
- سوله‌های موقت
- آشیانه هواپیما
- نمایشگاه
- انبارهای بزرگ بدون ستون میانی
- سالن اجتماعات یا آمفی‌تئاتر
- مراکز تفریحی سرپوشیده
- سالن‌های تولید سنگین نیازمند دهانه آزاد
سوله‌های تیرورقی ساختار سنتی دارند و هنوز هم بسیاری از سازندگان برای سازه‌های صنعتی از این ساختار استفاده می‌کنند. لیست کاربردهای این نوع سوله عبارتند از:
- مرغداری و دامداری
- سوله صنعتی
- سالن‌های نیازمند جرثقیل سنگین سقفی
- انبار
- پارکینگ
- آشیانه ماشین‌های سنگین
معایب و مزایای سوله خرپا و تیر ورقی
برای مقایسه نهایی و درک انواع تفاوت سوله خرپا و تیرورقی در ادامه مزایا و معایب هرکدام از این نوع سوله‌ها را بررسی می‌کنیم.
مزایای سوله خرپایی عبارتند از:
- امکان اجرای دهانه بزرگ بدون نیاز به ستون میانی
- وزن سبک و بدون نیاز به فونداسیون سنگین
- نصب سریع و مونتاژ با پیچ و مهره
- سهولت دمونتاژ و امکان جابه‌جایی آسان اجزا
- نیاز به فولاد کم‌تر
معایب سوله‌های خرپا عبارتند از:
- نیاز به طراحی دقیق اجزا به‌صورت پیش‌ساخته
- هزینه بالای ساخت در مقیاس‌های کوچک
- مقاومت پایین سازه در صورت دقیق نبودن ساختار اجزای سوله
- آشنایی کم‌تر نیروهای سوله‌ساز در ایران با این ساختار
مزایای سوله تیرورقی عبارتند از:
- ساختار ساده و مناسب برای پروژه‌های عمومی
- آشنایی نیروی اجرایی در ایران با ساختار این نوع سوله و چالش‌های اجرایی کم‌تر
- قابلیت تحمل بارهای سنگین آویز از سقف (این قابلیت برای نصب تجهیزات خاص مثل جرثقیل‌های سقفی اهمیت دارد)
- قابل بازیافت بودن و ارزش داشتن همیشگی مصالح به کاررفته در ساخت سوله
معایب سوله‌های تیرورقی عبارتند از:
- هزینه و زمان بیشتر برای ساخت نسبت به سوله خرپایی
- وزن بیشتر سازه
- اتصالات جوشی که سخت‌تر از اتصال با پیچ‌ومهره است
- محدودیت در طراحی نماهای خاص
- عدم امکان اجرای دهانه‌های خیلی بزرگ
کدام نوع سوله برای پروژه شما مناسب‌تر است؛ خرپایی یا تیر ورقی؟
در این مقاله تفاوت سوله خرپا و تیر ورقی را بررسی کردیم. سوله‌های خرپا هزینه نصب پایین‌تری دارند، در زمان کوتاه‌تری نصب می‌شوند و برای اجرای دهانه‌های بزرگ یا سوله‌هایی با طرح‌های خاص،انعطاف‌پذیر هستند. در مقابل سوله‌های تیر ورقی امکان ساخت چند طبقه را دارند و برای کاربری‌هایی چون انبار، کارگاه‌های کوچک و متوسط و سوله‌هایی با دهانه‌های کم‌تر از 30 متر مناسب هستند. سوله‌های خرپایی ساختار مدرن سازه‌های صنعتی هستند و در سازه‌های جدید بیشتر مورد استقبال قرار می‌گیرند.
