قاب‌های مهاربندی از جمله سیستم‌های پربازده و باصرفه هستند که با نیروهای جانبی مقابله می‌کنند. سیستم مهاربندی همگرا یکی از این سیستم‌ها است که بوسیله مهاربندها استهلاک و اتلاف انرژی در آن صورت می‌گیرد. در این قاب به وسیله یک سقف سخت مهاربندی ها، تیرها و ستون‌ها یک خرپای قائم را ایجاد کرده‌اند و در مقابل نیروهای جانبی با کنش خرپایی مقاومت ایجاد می‌شود. این سیستم جهت جلوگیری از تغییر ایجاد شده محلی جانبی طبقات که به علت نیروهای جانبی که بر اثر زلزله پدیدار شده سختی بالایی دارد. با گروه رویش همراه باشید تا با صفر تا صد مهاربندی همگرا آشنا شوید.
برای ارتباط با کارشناسان و مهندسان گروه رویش با شماره 09122527317 تماس بگیرید.
سیستم مهاربندی همگرا چیست؟
سیستم مهاربندی همگرا در دو نوع معمولی و ویژه موجود است که نوع معمولی بسیار ساده طراحی و اجرا می‌شود و مناسب سازه‌های کوچک ساختمانی و غیرساختمانی است. ولی نوع ویژه در ساختمان‌های بزرگ که در برابر زلزله مقاوم هستند استفاده می‌شود. این سیستم در الزامات آیین نامه‌ای و جزئیات اتصالات، مقررات سخت گیرانه‌ای دارد. سختی قابل توجه قاب همگرا بر اثر رفتار فشاری و کششی اجزای مهاربندی مقاوم در مقابل نیروی جانبی زلزله ایجاد می‌شود. محورهای طولی این سیستم که شامل ستون، تیر و مهربند هستند در یک نقطه مشخص به هم می‌رسند.
معرفی انواع سیستم همگرا
بادبند همگرا در انواع مختلفی ساخته می‌شود که در اینجا هر یک را معرفی می‌کنیم.
بادبند ضربدری
از رایج‌ترین نمونه هاست که طرح و اجرای آن در اکثر ساختمان‌های فولادی دیده می‌شود. این سیستم سختی بالایی داشته و در اجرای آن اگر اتصالشات از مرکز باشد، طول کمانش مهاربندی کاهش پیدا خواهد کرد. از این رو در آن عموما اجزای ضربدری در مرکز به هم وصل می‌شوند. لذا جهت فراهم کردن سختی و مقاومت جانبی ساختمان‌های بلند تا متوسط در مقابل زلزله و باد بکار می‌رود. عموما اتصال این سیستم به شکل مفصلی صورت می‌گیرد. ولی در عمل بر اساس اعضا اتصال امکان دارد کمی گیردار ایجاد شود. همچنین عموما یک قطر به شکل منقطع در مرکز و قطر دیگر به شکل پیوسته اجرا خواهد شد. به گونه‌ای که شرایط اتصال وسط قطر منقطع ممکن است فرق داشته باشد.
ولی در این سیستم فرض بر پیوسته بودن قطرها خواهد بود. لذا بار کمانشی مهاربند از ضریب طول موثر کمانشی مهاربند تاثیر می‌پذیرد. این ضریب از شرایط عضو انتهایی تاثیر می‌گیرد. بنابراین شرایط تغییر کرده اتصالات مهاربند تاثیر بر ظرفیت کمانشی خواهد گذاشت. عموما نوع ضربدری قابل اجرا در هر طبقه است، به شکلی که یک بادبند در هر طبقه میبینیم.
انواع سیستم همگرا | مهاربند قطری
بادبند قطری مانند نوع ضربدری است ولی در نوع ضربدری با ایجاد بار جانبی یکی از اجزای مهاری با کشش و دیگری با فشار عمل می‌کند، ولی در نوع قطری فقط یک عنصر وجود دارد. این مدل به شکل معکوس در دو دهانه یک قاب بکار می‌رود تا یکی از مهارها با فشار و دیگری با کشش در هر تناوب عمل کنند. طراحی اعضای مهاری در این سیستم بر حسب مقررات اجزای فشاری صورت می‌گیرد. فرایند طراحی نوع قطری همانند نوع ضربدری است، کا ایکس = کا وای= ۱.۰
مهاربند شورن هفتی و هشتی
از میان بادبندهای همگرا نوع شورن ۷ و ۸ به دلیل فراهم کردن بازشوهای تعبیه مانند پنجره و درب محبوبیت زیادی دارد. ولی این انتخاب، سختی کار مهندس را بیشتر می‌کند، زیرا این مدل به دلیل اینکه به تیر اتصال دارد و رفتار متفاوتش نیازمند رعایت ضوابط و مقرراتی در حین اجرا است. نوع هشتی در طبقه پایین نیاز به متصل شدن مهاربند به پی را ندارد، ولی نوع هفت نیاز به این اتصال دارد. بنابراین اجرای نوع ۸ ساده‌تر است و نوع ۷ از نظر معماری در طبقه اولی ایجاد محدودیت خواهد کرد. لذا جهت حل این مشکل در طبقات می‌توان از بادبند هفتی بکار برد و فقط در طبقه پایین از نوع ۸ استفاده کرد.
مهاربند زانویی یکی از انواع سیستم همگرا
بادبند زانویی مانند نوع شورون، به ستون اتصال یافته به خود، بار نامتوازن کننده بسیاری را اعمال می‌کند. بکار بردن آن با محدودیت روبرو است، زیرا اجرای نادرست و ایجاد شدن بارهای برشی از سمت بادبندها به ستون، ممکن است سبب خرابی تمامی سازه شود. در این سیستم در مرکز ستون بالا پتانسیل ایجاد مفصل پلاستیک را ایجاد می‌کنند، به همین سبب می‌توان عنوان کرد که سیستم نامناسبی است. به همین دلیل در مقررات ملی ساختمان بکار بردن آن ممنوع اعلام شده است.
مهاربند دروازه‌ای
بادبند دروازه‌ای مانند بادبند ۷ یا شورن است، ولی جهت ایجاد فضای بازشو هر ضلع بادبند شورن به شکل خط بریده در آمده و محل بریده شده توسط جزئی دیگر به کنار اتصال تیر و ستون متصل می‌شود. این مدل مهاربند از نظر فراهم کردن محیط کافی برای بازشوها در سازه نسبت به مهاربندهای همگرای دیگر ترجیح داده می‌شود. ولی صلبیت آن پایین‌تر و به کمانش بیرون از صفحه تمایل دارد. همچنین با وارد شدن نیروی جانبی به جهت راست، سه عنصر بادبندی جهت چپ با ستون جهت راست در فشار است و سه عنصر بادبندی جهت راست با ستون جهت چپ در کشش قرار خواهد گرفت. بر اساس فشاری بودن این سه عنصر اتصال یافته به گره مرکزی و امکان از صفحه خارج شدن گره مرکزی در زلزله شدید، بهتر است اتصالات حوالی محورهای درونی صفحه سخت انتخاب شوند.
ستون در قالب مهاربند همگرا
بازتاب غیرخطی و لرزه‌ای قاب بادبندی شده همگرا به صلبی محوری و صلبی خمشی تیر بادبندهای اتصال یافته وابستگی زیادی دارد. به این صورت که اگر در هر یک از این عناصر تغییرات کمی ایجاد شود، در رفتار غیرالاستیک و چرخه‌ای قاب بادبندی اثر قابل توجهی می‌بینید. بار طراحی ستون در دهانه بادبندی شده می‌بایست شامل بارهای ثقلی و بازتاب لرزه‌ای به وجود آمده بر اثر لنگر واژگونی قاب و بارهای لرزه‌ای ناشی از بارهای غیر معمول به‌وجود آمده در بادبندی‌ها باشد.
تیرها در بادبند همگرا
با این وجود که صلبی تیر تاثیر زیادی و مهمی در رفتار لرزه‌ای قاب بادبندی شده همگرا دارد، ولی هیچ قانون خاصی برای سختی تیرهای این قاب‌ها بوسیله آیین نامه‌ای بیان نشده است. در خصوص طراحی تیرهای قاب بادبندی همگرا آیین نامه اصول طراحی، مقررات زیر را بیان کرده است:
- به این جهت که بتوان مفصل پلاستیک در تیر به جهت آسان کردن پخش نیروها امکان‌پذیر شود، تیرها باید در فواصل بین دو ستون در دهانه بادبندی شده به شکل یکپارچه قرار گیرند.
- تیرهای اتصال یافته به بادبند شورون می‌بایست فقط بتوانند بارهای ثقلی را بدون بادبند تحمل کنند.
- تیرهای اتصال یافته به شورون می‌بایست بتوانند مولفه‌های قائم بارهای غیر معمول به وجود آمده در بادبندی را تحمل کنند.
برای ارتباط با کارشناسان و مهندسان گروه رویش با شماره 09122527317 تماس بگیرید.
خلاصه
قاب فولادی بادبندی همگرا در صورتی که ویژگی‌های طراحی لرزه‌ای مورد نیاز را داشته باشد مقاومت بالایی خواهد داشت. ویژگی کمانشی و کششی مهاربند سبب جابجا شدن غیر الاستیک در این سیستم خواهد شد. جهت جلوگیری از خراب شدن و شکست ناگهانی در اتصالات، می‌بایست ظرفیت نیروبری محوری صفحه اتصال بالاتر از اندازه نیروبری محوری عنصر بادبند باشد. به علاوه صفحه اتصال می‌بایست در مقابل چرخش انتهای مهاربند مقاوم باشد. با افزودن صفحه اتصال مهاربند به کناره‌های قاب، صلبی جانبی ۳۰ درصدی بالا می‌رود. انعطاف‌پذیری زاویه‌ای اتصالات قاب عموما ۵۰ درصد کم می‌شود و انعطاف‌پذیری و نفوذ انرژی قاب به مقدار ۵۵ درصد کم خواهد شد. با افزایش ضخامت ورق اتصال، سختی اتصال افزایش و چرخش انتهای بادبند کاهش پیدا می‌کند.
