سیستم مهاربندی واگرا از جمله سیستم‌های مقاومت جانبی است که جهت تحمل لرزه‌ها طراحی و اجرا می‌شود. لذا طراحی و اجرای این سیستم در بخش طولی تیر انجام می‌شود ولی امکان دارد با فواصل کوتاه در گره متصل کننده تیر، ستون به تیر اتصال پیدا کند. در این سیستم باید دست کم یک انتهای مهاربند به تیر اتصال پیدا کند و حداقل یک سر آن به گره قطع کننده ستون و تیر اتصال داشته باشد.
در طراحی قابی که از سیستم جانبی مهاربندی در آن بکار می‌رود، میزان بار برشی و لنگر خمشی در تیر می‌بایست به خوبی بررسی شود. این تیرعملکردی مانند تیر ساده یا دو بار میانی بوده که نماینده عناصر بادبند است. با گروه رویش همراه باشید تا به طور کامل با سیستم مهاربندی واگرا آشنا شوید.
برای ارتباط با کارشناسان و مهندسان گروه رویش با شماره 09122527317 تماس بگیرید.
انواع بادبند واگرا از نظر هندسه
مهاربند واگرا از نظر هندسی به انواع مختلفی دسته‌بندی می‌شود که در اینجا به معرفی آن‌ها می‌پردازیم:
- بادبند واگرا با یک تیر پیوند و یک عنصر قطری
- بادبند واگرا با یک تیر پیوند و دو عنصر قطری
- بادبند واگرا با دو تیر پیوند و دو عنصر قطری
- بادبند واگرا با دو تیر پیوند و یک عنصر قطری
بخش‌های مختلف بادبند واگرا
بادبند واگرا از بخش‌های مختلفی تشکیل شده که این بخش‌ها شامل ستون، تیر بیرون از بخش پیوند، تیر پیوند و اجزای قطری مهاربند هستند. ظاهر کلی این قاب تا حدودی مانند قاب همگراست، ولی در این سیستم یک عنصری با نام تیر وجود دارد که به قاب اتصال دارد. تیر پیوند، در بادبند واگرا یک عنصر مهم است و فقط بخشی از قاب است که کلا عملکردش مانند فیوز است. لذا مانع از اعمال بار زیاد به بادبند و کمانش می‌شود.
انواع رفتارهای تیر پیوند
عموما تیر پیوند به انواع مختلفی دسته‌بندی می‌شود که عبارتند از
- تیر پیوند با رفتار برشی
- تیر پیوند با رفتار خمشی
- تیر پیوند با رفتار خمشی برشی
در مهاربند واگرا رفتار تیرهای پیوند متاثر از طول تیر پیوند هستند. مدل تیر پیوند بر حسب طول و رفتار تیر انتخاب می‌شود. لذا اگر تیر پیوند کوتاه باشد رفتار برشی از آن خطور می‌کند و در آن تیرها انعطاف‌پذیری بیشتری دارند. زیرا در تمام طول تیر بار برشی یکسان است و کرنش‌های برشی بالستیک به شکل مساوی در طول تیر پخش می‌شوند. در نتیجه در تیر پیوند دوران بالستیک بزرگ بدون اینکه کرنش‌های موضعی را ایجاد کند آسان خواهد شد. همانگونه که اگر از نظر هندسی طول تیر متوسط باشد رفتار برشی خمشی ایجاد خواهد شد، ولی اگر طول تیر زیاد باشد رفتار خمشی از آن بروز خواهد داد.
اتصال تیر پیوند به ستون
در زمانی که تیر پیوند در کنار ستون قرار دارد، اتصال این تیز از نوع خمشی است. زیرا تیر پیوند جهت تغییر شکل دادن غیر ارتجاعی زیاد، می‌بایست در دو انتهای خود لنگر خمشی را متحمل شود و آن را انتقال دهد. اتصالات تیر پیوند به ستون‌ها است بالاخص برای تیرهای مرتفع که درگیر شکست‌های ترد هستد. زمانی که برای اتصالات خمشی تیر پیوند به ستون از اتصالات تقویت شده مانند زیرسری و روسری بهره برده شود، امکان دارد در طول تقویت شده، تسلیم به وقوع بپیوندد. به همین دلیل طول تیر پیوند از محل اتصال مهاربند تا انتهای اتصال تقویت شده در نظر گرفته خواهد شد.
عملکرد مهاربندهای واگرا چگونه است؟
از نظر قانون ملی ساختمان بادبندی واگرا به انواع مختلفی تقسیم‌بندی می‌شود که این دسته‌بندی‌ها عبارتند از
- مهاربندی واگرا ویژه
- مهاربندی واگرا معمولی
در طراحی سازه، بار پارامتری به معنی بار برشی دارد. فرمول محاسبه بارهای برشی مساوی با V=CW است. طراحان سازه عموما سعی در کم کردن بار برشی در ساختمان هستند تا بتوانند عناصر مناسب‌تر و طرح‌های باصرفه‌تر را ایجاد کنند. لذا جهت کم کردن بار برشی V بر روی دو عامل کار می‌شود:
- کاهش میزان وزن زلزله W: این وزن به وسیله کاهش وزن مصالح و طرح کم می‌شود.
- کاهش ضریب زلزله C: این ضریب متاثر از سیستم نیروی سازه‌ای و انواع آن است.
اگر دو سازه‌ای داشته باشیم که از لحاظ ارتفاع، ضریب اهمیت، موقعیت و غیره با هم یکسان باشند و از سیستم واگرا ویژه در یکی از آن‌ها و از سیستم واگرا معمولی در دیگری بکار ببریم. در اصل در عامل Ru تغییر ایجاد کرده‌ایم و مقدار بالاتر متعلق به بادبندهای واگرا ویژه خواهد بود. بنابراین با بالا رفتن Ru ضریب زلزله کم شده و در نتیجه بار برشی کم خواهد شد. لذا اگر بادبند واگرا ویژه را بکار ببریم متاثر از بار جانبی زلزله، طرح تغییر حالت فراارتجاعی قابل توجهی را تحمل کرده اید. لذا در آن مقاومت کاهش پیدا نمی‌کند. در صورتی که در زمان بکار بردن بادبند معمولی خیلی دقیق عمل می‌کنیم.
فرق مهاربند واگرا و همگرا
وقتی می‌خواهیم فرق مهاربند واگرا و همگرا را ذکر کنیم باید به اصلی‌ترین نکته طراحی آن توجه کنیم. لذا وقتی که بادبند همگرا را بکار می‌بریم در اصل عنصر بادبند خودمان را وارد بخش فراارتجاعی یا پلاستیک می‌کنیم. ولی در نوع واگرا، در اصل تیر پیوند با فدا کردن خود از خرابی سایر اعضا جلوگیری می‌کند. همچنین در زمان وارد شدن بار جانبی به ساختمان، تیر پیوند وارد بخش پلاستیک یا فراارتجاعی می‌شود. به همین دلیل به این تیرها فیوز سازه‌ای می‌گویند. اگر توجه کنیم در اصل فیوز هم در حوزه برق چنین تاثیری دارد و وظیفه محافظت از کل یک سایت برقی را عهده دار است.
تغییر شکل مهاربند واگرا
در یک قاب بادبندی واگرا، تیرهای پیوند انرژی را استهلاک و جذب می‌کنند. این تیرها به عنوان یک عنصر تغییر مکان – کنترل، ضعیف‌ترین بخش قاب هستند. دیگر اعضای قاب مانند ستون، تیر، مهاربند، و اتصالات در ناحیه ارتجاعی باید به صورت عنصر نیرو – کنترل قرار بگیرند. به این صورت که طراحی دیگر عناصر قاب بادبند واگرا باید متاثر از تیرهای پیوند و حتی قوی‌تر انجام شود. در منتقل کردن بار از تیر پیوند به دیگر عناصر قاب باید تاثیر صلب کرنشی و تغییرات تسلیم مورد انتظار مورد توجه قرار گیرند تا این اطمینان ایجاد شود که انعطاف‌پذیری فقط در تیر پیوند به‌وجود می‌آید و دیگر عناصر به ناحیه غیر خطی ورود پیدا نمی‌کنند.
به علاوه در تیرهای پیوند دیاگرام، برش حالتی یکنواخت در هر دو پیکربندی دارد. این یکنواختی برش، در مقابل دیاگرام خطی لنگر خمشی، در برش سبب تسلیم یکسان تیرهای پیوند خواهد شد. ولی اگر تیر پیوند در خمش بخواهد جریان پیدا کند، دیگر دیاگرام لنگر حالت مساوی نخواهد داشت و حداکثر مقدار را در اول و آخر پیوند خواهد داشت.
این سبب می‌شود ناحیه مرکزی تیر پیوند انعطاف‌پذیر باشد. به همین دلیل باید تیر پیوند در برش جریان پیدا کند تا جهت اتلاف انرژی از بالاترین ظرفیت تیر پیوند بهره‌گیری شود.
برای ارتباط با کارشناسان و مهندسان گروه رویش با شماره 09122527317 تماس بگیرید.
خلاصه
مهاربندی واگرا سیستمی است که در آن در یک انتها بادبند به تیر اتصال دارد و در انتهای دیگر اتصال آن به گره ستون و تقاطع نیست. مهاربند واگرا با نام بادبند برون محور نیز شناخته می‌شود. نکته مهم در مورد این سیستم این است که تیرچه پیوندی آن از طراحی درستی برخوردار است. میزان بار برشی و لنگر خمشی در تیر متصل شده، از نکات مهمی بوده که بسیار پراهمیت در محاسبه است. به گونه‌ای که اگر به درستی آن را بکار گیرند، سازه انعطاف‌پذیری بالایی خواهد داشت و در مقابل زلزله دچار شکستگی نخواهد شد.
