قاب‌های مهاربند ضربدری

سیستم‌های مهاربندی

قاب مهاربندی شده یکی از فرم‌های متداول اجرای سازه‌های فولادی در ایران است. در این سازه‌ها انواع مهاربندها به عنوان سیستم باربر جانبی به کار می‌رود و در محاسبات، اتصالات تیر و ستون این قاب‌ها به صورت مفصلی فرض می‌شود. در اجرا نیز سعی می‌شود با استفاده از اتصال ساده، این فرض واقعیت یابد. واضح است چنین فرضی عملاً قابل اجرا نیست و اتصال تیر و ستون و مهاربند با مقداری گیرداری اجرا می‌شوند.

روش‌های متداول در طرح و آنالیز ساختمان‌ها معمولاً بر این پایه استوار است که یک اسکلت باربر، مشتمل بر قاب‌های فولادی ‌یا بتنی، وظیفه حمل بارهای قائم را بر عهده دارد و برای نیروهای افقی مثل باد یا زلزله از مهاربند، دیوار برشی ‌یا سیستم‌های مشابه استفاده می‌شود. ‌سیستم‌های مهاربندی ساختمان‌ها در برابر زلزله ممکن است به روش‌های مختلف طرح و اجرا شوند، کاربرد هر کدام از انواع مهاربندها بستگی به شرایط خاص خود دارند. از جمله سیستم‌های مهاربندی که در ایران طراحی و اجرا می‌شوند، می‌توان به سیستم‌های مهاربندی K ،هفت‌،‌ هشت‌، ضربدری و لوزی اشاره نمود.

قاب‌های مهاربند ضربدری

مهاربند ضربدری (Bracing-X) یکی از متداولترین انواع مهاربندی در ایران بوده که در اغلب ساختمان‌های فولادی طرح و اجرای آن به چشم می‌خورد و به دو نوع مهاربند هم مرکز و مهاربند خارج از مرکز تقسیم می‌شوند. قاب‌هایی که دارای مهاربند هم مرکز هستند در آنها محور مهاربندها تقریباً از محل محورهای تیر و ستون عبور می‌کند‌.

مزایای استفاده مهاربندهای ضربدری

از خصوصیات ویژه این نوع مهاربندی سختی فوق‌العاده زیاد آن است. اعضای مهاربند ضربدری در صورتی که در مرکز به یکدیگر به نحو مناسبی اتصال داشته باشند، باعث تقلیل طول کمانش مهاربند می‌شود. از این جهت دیده می‌شود که غالباً اعضای ضربدری مهاربند در وسط به یکدیگر متصل هستند. اصولاً قاب‌هایی که مهاربندی می‌شوند، ممکن است اتصالات مفصلی آنها به صورت‌های مختلفی باشد، که این فرم اتصالات با نظر طراح و توان اجرایی مجری ساختمان انتخاب می‌شود. در محاسبات، این اتصالات مفصلی فرض شده و هیچ گونه تفاوتی از نظر گیرداری با یکدیگر ندارند. در حالی که در اجرای این اتصالات چنین نیست و همواره درصدی گیرداری بر حسب نوع اتصال در آنها بوجود می‌آید.

قاب‌های فولادی مهاربندی شده با مهاربندهای ضربدری عموماً به ‌منظور تأمین سختی و مقاومت جانبی ساختمان‌های با ارتفاع کم تا متوسط در برابر باد و زلزله استفاده می‌شوند. فرض رایج برای اتصال مهاربند به‌ صورت مفصلی است. ولی در عمل با توجه به جزئیات اتصال ممکن است اندکی گیرداری حاصل شود. همچنین در مهاربندهای ضربدری معمولاً یک قطر به‌ صورت پیوسته و قطر دیگر در وسط به ‌صورت منقطع اجرا می‌شود، به‌ طوری‌که اتصال میانی قطر منقطع می‌تواند شرایط اتصال متفاوتی داشته باشد. در حالی‌که در مدل‌سازی مهاربندهای ضربدری فرض می‌شود قطرها پیوسته هستند. از طرف دیگر بار کمانشی مهاربند متأثر از ضریب طول مؤثر کمانشی مهاربند است.‌ این ضریب نیز متأثر از شرایط انتهایی عضو است. از این‌ رو تغییر شرایط اتصال مهاربند بر روی ظرفیت کمانشی آن تأثیر می‌گذارد.‌

مهار‌بند یا بادبند یک عضو سخت کننده سازه در برابر نیروهای جانبی همانند باد یا نیروی زلزله است. به دلیل اجرای سریع نسبت به دیوار برشی، عمومیت خاصی بین عامه پیدا کرده، اما اجرای ناصحیح، نه تنها سبب پایداری، بلکه سبب پیچش می‌شود.

باد‌بندهای هم محور

در سیستم بادبندی‌، محور طراحی تیرها در دهانه‌های بادبندی همانند دیگر تیرهای معمولی و تحت بارهای ثقلی انجام می‌پذیرد و در ترکیب بار زلزله نیروی قابل توجهی در این تیرها ایجاد نمی‌شود. اما در سیستم برون محور علاوه بر برش و لنگرهای بارهای ثقلی‌، در ترکیب بار زلزله و در اثر نیروهای محوری ایجاد شده در بادبندها، یک سری لنگر و برش اضافی در این تیرها ایجاد می‌شود و باعث بحرانی شدن ترکیب بار زلزله برای طراحی این تیرها می‌شو‌د. معمولاً محل بحرانی در این تیرها محل اتصال بادبند به تیر بوده و در این محل، عموماً احتیاج به ورق تقویتی بال بالا و پایین است.