در طراحی خرپا برای وزن فولادی مشابه، می توان عملکرد بهتر را از لحاظ مقاومت و سختی با یک خرپا نسبت به تیر I به دست آورد. این تفاوت برای دهانه‌های طولانی و  یا بارهای سنگین حساس تر است. استفاده کامل از این مزیت قابل دستیابی است، در صورتی که ارتفاع خرپا توسط معیارهای غیر از بهره وری سازه‌ای محدود نمی شود (برای مثال، محدودیت ارتفاع کل ساختمان).

با این حال، ساخت یک خرپا عموما زمان مصرف بیشتری نسبت به تیر I طول می‌کشد، حتی با توجه به اینکه مدرن سازی تجهیزات ساختمانی بهینه سازی زمان ساخت را امکان پذیر می‌سازد. تعادل بین حداقل وزن و حداقل هزینه بستگی به شرایط بسیاری دارد: تجهیزات کارگاه، هزینه محلی تولید؛ هزینه واحد فولاد و غیره. خرپا به طور کلی یک راه حل اقتصادی را برای دهانه بیش از ۲۰ یا ۲۵ متر فراهم می کند. مزیت طراحی خرپا برای سقف این است که ناودانی‌ها و لوله‌هایی که برای استفاده از خدمات ساختمان ها مورد نیاز است از طریق جان خرپا نصب شوند.

هندسه عمومی طراحی خرپا سوله اسکلت فلزی

برای به دست آوردن یک عملکرد سازه‌ای خوب، نسبت دهانه به عمق خرپا باید در محدوده ۱۰ تا ۱۵ انتخاب شود. طراحی معماری ساختمان هندسه بیرونی آن را تعیین می کند و شیب را برای راستای بالا خرپا مشخص می‌کند.

استفاده عمدی از فضای داخلی می تواند منجر به انتخاب یک قوس پایین افقی (مثلا جایی که نوار نقاله ها باید زیر قوس آویزان شود) یا به یک قوس داخلی متمرکز، اجازه می دهد حداکثر فضای آزاد شود.

برای به دست آوردن یک طرح کارآمد از اعضای خرپا بین آکورد، توصیه می شود:

• گرایش اعضای مورب نسبت به تار پایین و بالا باید بین ۳۵ تا ۵۵ درجه باشد.
• بارهای نقطه فقط باید در گره ها استفاده شود.
• جهت اعضای مورب باید به گونه ای باشد که طولانی ترین اعضای بدن در معرض کشش قرار بگیرند (اعضا کوتاه تحت فشار هستند).

مقاطع اعضا در طراحی خرپا

بسیاری از راه حل ها در دسترس هستند. معیارهای اصلی عبارتند از:

• مقاطع‌ باید برای خمش خارج صفحه قائم خرپا متقارن باشند.
• برای اعضای فشاری، مقاومت کمانشی در صفحه قائم خرپا باید شبیه به خارج صفحه آن باشد.

یک راه حل بسیار محبوب، مخصوصا برای ساختمان های صنعتی، استفاده از مقاطع است که از دو نبشی بر روی صفحات اتصال گاست پیچ شده و ، برای هر دو المان‌های افقی و اعضای داخلی عمود بر روی آنها محکم می‌شود. این یک راه بسیار ساده و کارآمد است.

برای نیروهای بزرگ، این یک راه حل خوب استفاده از:

• اعضا افقی دارای مقاطع IPE، HEA یا HEB، یا یک بخش از دو ناودانی (UPE).
• قطرهای تشکیل شده از دو نبشی با ورق اتصالی.

جان مقاطع IPE/ HEA / HEB به صورت عمودی یا افقی است. همانطور که آسان‌تر است مقاومت کمانشی داخل صفحه بال‌های بالا و پایین (با اضافه کردن اعضای مورب ثانویه) بیشتر از افزایش مقاومت کمانش خارج از صفحه آنها، بهتر است که جان افقی را برای اعضای در فشار استفاده کنیم. از طرف دیگر، آسان است که پرلین‌ها با بال بالایی خرپا در صورتی که دارای جان عمودی باشد متصل شود. این می تواند یک راه حل خوب برای داشتن وتر بالا با یک جان عمود و وتر پایین با یک جان افقی باشد. طیف دیگری از راه حل ها با استفاده از مقاطع توخالی، برای وترهای بالا و پایین و اعضای داخلی است.

انواع اتصالات

برای تمام انواع مقاطع عضو، امکان طراحی اتصالات پیچی یا اتصالات جوشی وجود دارد. به طور کلی اتصالات پیچی در سایت مورد  ترجیح داده می‌شوند. در جایی که اتصالات پیچ و مهره به صورتی که پیچ به حالت عمود بر ساقه بارگذاری شده مورد استفاده قرار گیرد، ضروری است تا عواقب ناشی از کمبود انقطاع در اتصال را ارزیابی کنیم. به منظور کاهش این عواقب (معمولا، افزایش انحراف)، راه حل هایی مانند استفاده از پیچ و مهره های پیش تنیده یا محدود کردن اندازه سوراخ وجود دارد.

پایداری جانبی

در طراحی خرپا لازم است که اعضای فشاری را در برابر خمش خارج از صفحه طراحی کنیم. برای خرپاها با تکیه‌گاه ساده، اعضای بالاتر در برای بار وزن در فشار هستند، و اعضای پایین پایین خرپا در بارگذاری بلندشدگی در فشار هستند. برای خرپاهای پرتال، هر دو بخش بالا و پایین خرپا بخشی در فشار و بخشی در کشش است. مهار جانبی در بال بالا به طور کلی توسط پرلین و بادبند عرضی در سقف کنترل می‌شود.

برای محدود کردن تار پایین، لازم است که مهاربندهای اضافی، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است،  نیاز باشد. چنین مهارهایی اجازه می دهند تا طول کمانش تار پایین برای کمانش خارج از صفحه خرپا بین فاصله نقاط مهار جانبی محدود شود: آنها برای انتقال نیروهای محدود کننده  به سطح تار بالا، سطح که در آن سقف که در آن مهارهای کلی ارائه شده است. این نوع مهارنبدی نیز هنگامی استفاده می شود که یک بار افقی به انتهای پایین خرپا اعمال شود (به عنوان مثال، نیروها به علت ترمز کردن از یک نوار نقاله معلق).

پایداری جانبی :

خطوط با خط چین سیاه توپر : دو خرپا پی در پی

آبی: پرلین که مهار کامل برای ناحیه بالای خرپا است.

سبز: المان‌های طولی که مهارها را در ناحیه پایین خرپا مهارها را می‌بندد.

قرمز: مهارهای قائم سقف.

پرلین‌های سقف اغلب به عنوان بخشی از مهار تار بالایی خرپا عمل می‌کنند. معرفی اعضا طولی در تار پایین خرپا این اجازه را می‌دهد که خرپا توسط مهارهای قاوم مشابه پایدار گردد. ساخت بادبندهای در سطح تار پایین خرپا، با المان‌های طولی جهت پایداری سازی کلی طراحی خرپا امکان‌پذیر است.

طراحی بادبندها

بادبندهای عرضی

در کل، فرم بادبندهای عرضی به صورت زیر است:

• بادبند به عنوان یک خرپا X، موازی با سطح سقف چیده شده است.

تارهای بادبند تار بالا از دو خرپا قائم مجاور است. این به این معنی است که نیروهای محوری در این اعضا به سبب بارگذاری بر روی خرپا عمودی و آنهایی که به علت بار موجود در بادبندها می بایست با هم ترکیب شوند (برای ترکیب مناسب بارها).

 فرم بادبندهای عرضی :

• پست های بادبندهای معمولا پرلین‌های سقف است. این بدان معنی است که پرلین‌ها علاوه بر خمش به دلیل بار سقف، تحت فشار نیز قرار می‌گیرند.
• همچنین ممکن است برای عرض های بزرگ بادبندها، پست های جداگانه (به طور کلی مطقع لوله ای) داشته باشند که به صورت پرلین عمل نکنند.
• اعضای مورب در صفحه پست ها متصل می‌شوند. در صورتی که پست ها پرلین‌ هستند قرار دارد، اعضای قطر آن در پایین‌ترین سطح پرلین قرار می گیرند.
• در یک خرپا X بزرگ، اعضای مورب تنها در کشش در نظر گرفته شده و امکان استفاده از نبشی یا کابل های تک وجود دارد. در هر انتهای ساختمان استفاده از بادبندهای عرضی با ترتیب مناسب راحت است، اما مهم است که در مورد اثرات حرارتی مراقب باشید که می تواند نیروی قابل توجهی را در صورت وجود عناصر طولی بین دو سیستم مهاری، بخصوص برای ساختمان هایی که بیش از ۶۰ متر طول دارند ایجاد نماید.

بادبند:

برای آزاد کردن بلند‌شدگی طولی عناصر طولی، میله های عرضی بادبندها را می توان در مرکز ساختمان قرار داد، اما پس از آن لازم است تا اطمینان حاصل شود که بارهای باد از ستونک‌های میانی به طرف بادبندهای مرکزی منتقل می شوند.

بادبندهای عرضی گاهی اوقات در دهانه دوم و یا یکی مانده به انتها سقف قرار می گیرند، به طوری که اگر سقف ها به عنوان پست های بادگیر استفاده می‌شوند، این دهانه‌ها کمتر تحت بارهای خمشی سقف قرار می‌گیرند. پرلین‌هایی که به عنوان پست های بادبند خدمت می کنند و در معرض فشار قرار می گیرند گاهی اوقات باید تقویت شوند:

• برای تقویت پرلین‌های IPE : استفاده از نبشی و ناودانی جوش شده خوب است.
• برای تقویت پرلین‌های سرد نورد شده: افزایش ضخامت در دهانه مربوطه، و یا اگر کافی نیست، مقطع پرلین را دوبل کنید (با اتصالات Zed، پشت به عقب برای سیگما).

بادبند طولی در طراحی خرپا

لازم است که بادبند طولی (بین انتهای پایه ستونک‌ها) در ساختمانهایی که خرپا‌های سقفی پرتالی نیستند استفاده شود.

ترتیب کلی مشابه آنچه که برای بادبندهای عرضی توصیف شده است:

• خرپا X
• تارها خرپا ساختمان های کوچک دو خط پرلین است و یا عناصر اضافی (معمولا مقطع لوله)
• پست ها تارهای بالا خرپا برای پایداری سقف است.