نیروهای وارد بر خرپا در سازههای مختلف با هم تفاوت داشته و تا حد زیادی به نوع کاربری سازه بستگی دارد. این نیروها در برخی موارد ثابت بوده و تغییر نمیکند. گاه نیز ممکن است سازه در معرض نیروهای متغیر قرار گرفته و در هر بخشی از شبانه روز یا سال، میزان مختلفی نیرو دریافت کند. از طرف دیگر، این امکان هم وجود دارد که ترکیبی از نیروهای ثابت و متغیر بر سازه اعمال شود. به طور کلی، اصلیترین نیروهایی که به خرپاها وارد میآید عبارتند از:
- بار مرده
- بار زنده
- نیروی باد
- نیروی زلزله
1- بار مرده
این نوع بار عمدتا شامل نیروهایی است که تحت تاثیر وزن خود سازه و مصالحی که در آن به کار میروند همچون تیرهای فولادی، تیرچه و انواع بست به آن اعمال میشوند. گاهی اوقات، هنگام استفاده از این سازهها در سقف ساختمانها، ممکن است وزن برخی تاسیسات هم بر روی آن قرار گرفته و میزان بار مرده را افزایش دهد. مجاری مربوط به تهویه هوا یا سایر تاسیسات این چنینی مهمترین مواردی هستند که در افزایش بار مرده سازههای خرپایی تاثیر دارند.
2- بار زنده
به مجموعه نیروهای غیر سازهای که بر ساختمان وارد می آید، بار زنده گفته میشود. بارهایی مانند نیروهای ناشی از عبور و مرور ساکنین، وسایل و تجهیزات، و وزن ناشی از اسباب و اثاثیه همگی جزء بارهای زنده هستند. وزن ناشی از انباشت برف بر روی سازه در هوای سرد و زمستانی و بارهای زنده جرثقیل در این سازهها هم جزء بار زنده به شمار میآيد. شدت استاندارد بار زنده وارد بر خرپاها بر اساس استاندارد IS: 875 – 1987 محاسبه میشود.
3- نیروی باد
نیروی دیگری که به خرپا اعمال شده و باید توان مقاومت در برابر آن را داشته باشد، نیروی باد است. میزان باد و در نتیجه میزان نیروی حاصل از آن، بسته به مکان جغرافیایی سازه متفاوت است. برای مثال، در برخی مناطق میزان وزش باد و شدت آن بیشتر است. از طرف دیگر، در هر منطقه، برخی مکانها مانند بلندیها، بادگیرتر بوده و بیشتر در معرض نیروی باد قرار میگیرند. از این رو باید در هر شرایط، پیش بینیهای لازم جهت مقاوم سازی سازه در برابر این نیرو انجام گیرد.
با توجه به فضای خالی موجود در سقفهای خرپایی، باد پشت آن به دام افتاده و نیرویی خلاف گرانش را به آن وارد میکند. در صورتیکه این سقفها به صورت افقی ایجاد شده باشند، نیروی باد عمدتا به صورت قائم اعمال میشود. اما اگر سقف سازه دارای شیب زیادی باشد، امکان وارد شدن نیرو به شکل مورب هم وجود خواهد داشت. نیروی باد گاه از نیروی گرانش بیشتر بوده و به همین خاطر موجب بازگشت نیرو و اعضای خرپا شود.
4- نیروی زلزله
بار ناشی از زلزله به صورت مستقیم به وزن ساختمان بستگی دارد. به همین خاطر، معمولا این بار در طراحی ساختمان های سبک فولادی (سازه LSF) لحاظ نمیشود. بار زلزله در ساختمانهای صنعتی که وزن زیادی را در پشت بام تحمل میکنند، محاسبه میشود. به طور کلی، نیروی زلزله در تمامی اجزای سازه پخش شده و باید مقاوم سازی برای هر بخش انجام گیرد. خرپا در سقف یا سایر قسمتها هم از این موضوع مستثنی نبوده و باید اقدامات لازم جهت مقاوم سازی آن بهخصوص در مناطق زلزله خیز انجام گیرد.