سازه نگهبان خرپایی (Truss Retaining Structure) روشی رایج جهت تثبیت خاک گودبرداری گودهای متوسط و کم عمق برای ساختمان سازی است. این روش به ویژه در مناطق شهری بسیار کاربردی است. سرعت اجرای بالا و مقرون به صرفه بودن از مزیت‌های این سیستم پشتیبانی می‌باشد. عدم امکان اجرا برای گودهای عمیق نیز از محدودیت‌های آن است. برای گودبردای به روش خرپایی، نیاز به کسب اجازه از همسایگان نیست. اولین مرحله در اجرای سازه نگهبان خرپایي، حفر چاه اعضای قائم است؛ این مرحله باید قبل از گودبرداری انجام شود. قرار دادن اعضای قائم در چاه، اجرای اعضای مایل سازه نگهبان و اتصال اعضای مورب به اعضای قائم، از دیگر مراحل راه اندازی سازه نگهبان است. در نهایت نیز باید دیوارۀ گود را مش‌بندی و بتن پاشی کرد و خرپاها را به یکدیگر وصل نمود. طراحی و اجرای سازه نگهبان خرپایي باید به دست متخصصان و مهندسان و زیر نظر آنها صورت گیرد.
کنترل تغییر شکل و پایداری دیواره حفاری‌ها و گودبرداری‌ها تحت بارهای لرزه ای و استاتیک، یکی از مهمترین موارد در مهندسی ژئوتکنیک است. انتخاب یک سیستم پشتیبانی مناسب در مناطق شهری که بتواند پایداری حفاری‌ها را افزایش دهد نیز یکی از چالش طولانی مدت مهندسان طراحی بوده است. در میان انواع روش‌های پایدارسازی گود، روش خرپایی به چشم می‌خورد. خرپا یک سیستم پشتیبانی عمودی مثلثی شکل است که جهت ایمنی و بهبود قابلیت تحمل و مقاومت دیوارۀ گود ساختمان‌های در حال ساخت، در برابر تنش‌های جانبی استفاده می‌شود.
هنگامی که بخشی از خاک حفر می‌شود، تغییراتی در آن به وجود می‌آید. این تغییرات سبب ایجاد تنش و کرنش در اطراف خاک می‌گردد. این نیروها می‌تواند به ساختارها و زیرساخت‌های مجاور نیز منتقل شود و بر آن ها تأثیر بگذارد. با توجه به گسترش فضاهای شهری و افزایش میزان ساخت و ساز در مناطق مسکونی، تقاضای فزاینده‌ای برای استفاده از فضاهای زیرزمینی وجود دارد. بنابراین، ایمنی ساختمان‌های اطراف در مناطق شهری با طراحی حفاری‌های مهاربندی شده، به یک نگرانی جدی برای ساکنان مجاور تبدیل شده است. سیستم پایدار سازی گود به روش خرپایی، در صورتیکه اصولی اجرا شود، تا حدّ زیادی این نگرانی‌ها را رفع می‌کند.
اعضای قائم را به صورت عمودی در چاه قرار می‌دهند و به طور کامل به دیواره می‌چسبانند. سپس ریشه شمع فلزی بتن‌ریزی می‌شود.
یکی از مهمترین موارد برای طراحی و ساخت سیستم پشتیبانی از سازه‌های حفاری، پیش بینی عملکرد آنها قبل از شروع ساخت است. دو روش جهت طراحی سیستم سازه نگهبان خرپایی وجود دارد:
استفاده از نرم افزارهایی مانند Plaxsis مدل های دو بُعدی و سه بُعدی از طراحی سازه نگهبان‌های خرپایی به شما ارائه می‌دهد. در این نرم افزار، شبیه سازی‌ها، بر اساس سختی خمشی و محوری اعضای عمودی، مایل و خرپایی انجام می‌گیرد. تغییر شکل عوارض مجاور گود نیز بر همین اساس محاسبه می شود.
گاه نیز طراحی سیستم خرپایی از روی جداول مخصوص استاندارد صورت می‌گیرد. در این جدول‌ها، ابعاد فونداسیون و جزئیات اجرای سازه نگهبان خرپایی براساس ویژگی های خاک (مثل چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی خاک) به صورت خطوط و نموداری ارائه شده است.
رفتار سیستم دیوار حائل و تجزیه و تحلیل عملکرد با توجه به تجزیه و تحلیل دو بعدی را می‌توان با استفاده از روش های استاتیک و نیمه استاتیک انجام داد. روش نیمه ایستا یکی از روش‌های تجزیه و تحلیل لرزه‌ای سازه‌ها است.
قدم اول در پایدارسازی گود ساختمان به روش خرپایی، حفر چاه اعضای قائم است. حفر چاه قبل از گودبرداری یا خاکبرداری صورت می‌گیرد. محل حفر چاه‌ها از طریق نقشه‌برداری مشخص می‌شود. قطر چاه‌ها حدود 80 – 100 سانتی‌متر در نظر گرفته می‌شود. عمق چاه‌ها نیز می‌بایست در حدی باشد که پایین‌تر از تراز کف فونداسیون باشد. این عمق اضافی، به منظور بتن ریزی در ریشه اعضای قائم (مرحلۀ بعد) می‌باشد.
با حفر چاه، اعضای قائم را در چاه ها جایگذاری کرده و آنها را به طور کامل به دیواره چاه می‌چسبانند. چسبیدن کامل اعضای قائم به دیواره کمک می‌کند تا تغییر شکل‌ها به حدأقل برسد و به این ترتیب عملکرد سازه نگهبان خرپایی به بهترین حالت برسد. سپس در قسمت ریشه یا پایۀ این المان‌های قائم، بتن‌ریزی انجام می‌شود. بتن‌ریزی باید به نحوی انجام شود که هیچگونه فضای خالی بین عضو قائم و دیوار باقی نماند. اعضای قائم می‌تواند تیرآهن IPE و یا نبشی باشد.
برای کارگذاری اعضای مایل، لازم است یک شیب پایدار در جلوی اعضای عمودی سیستم خرپایی ایجاد شود. این شیب از طریق خاکبرداری ایجاد می‌شود. عضو مایل را درون شیب قرار می‌دهند. سپس یک سمت آن را به عضو قائم جوش داده و یک سر آن را نیز روی فونداسیون قرار می‌دهند. بعد از آنکه اعضای مایل همگی در جایگاه شان قرار داده شدند، آنها به وسیلۀ شناژ به یکدیگر وصل می‌کنند. این کار باعث می‌شود تا عملکرد سیستم خرپایی جهت تثبیت خاک و پایدارماندن گود، یکپارچه و هماهنگ شود.
سازه نگهبان خرپایی زمانی تکمیل می‌شود که اعضای افقی و مورب را به اعضای قائم و مایل اصلی جوش دهند. بعد از این کار، نوبت به خاکبرداری می‌رسد. خاکبرداری به صورت مرحله‌ای و طیّ چند مرحله صورت می‌گیرد. در هر مرحله برای جلوگیری از ریزش خاکبرداری، مش‌بندی و بتن‌پاشی صورت می‌گیرد. مش‌بندی با استفاده از مش فولادی انجام می‌شود.
پس از تکمیل سیستم خرپاها و مش‌بندی و بتن‌پاشی دیوارۀ گود، نوبت به وصل کردن خرپاها به یکدیگر می‌رسد. اتصالات از طریق اعضای مهاربندی انجام می‌شود. اتصال با اعضای مهاربند، از کمانش خارج از صفحۀ خرپاها جلوگیری می‌کند. نکته‌ای که در این مرحله وجود دارد این است که در اجرای اعضای مهاربندی نباید تعلل کرد و با پیشروی عملیات خاکبرداری باید آن را اجرا کرد.
نکات مهمی که در اجرای سیستم خرپایی باید مورد توجه باشد این است که:
سحر کوه فر
لیسانس زمین‌شناسی کاربردی، ارشد پترولوژی، سئوکار، نویسنده محتوای وبسایت؛ دارای مقالات تخصصی کنفرانسی و علمی - پژوهشی در زمینۀ زئولیت. علاقه‌مند به سنگ‌ها، فلزات، نفت و گاز و ژنز آنها در زمین و روش‌های اکتشاف آنها؛ حامی زمین و محیط زیست...