به کاربردن سیستم‌های مهاربندی و خمشی از اهمیت بالایی در سازه‌ها برخوردار هستند. این دو سیستم به دلیل مزایای زیادی که دارند مورد توجه کارفرمایان در ساخت و سازها قرار گرفته اند. استفاده از آن‌ها باعث بهبود عملکرد سازه و بالا رفتن ایمنی آن می‌شود همچنین علاوه بر اینکه مقاومت سازه در برابر لرزش بالا می‌رود، باعث انعطاف‌پذیری در سازه و بالا رفتن عمر آن خواهد شد. با وجود این سیستم‌ها امکان طراحی بهینه و رفع نیاز سازه فراهم خواهد شد. با وجود سیستم‌های قاب بهتر می‌توان ساختمان‌هایی با ارتفاع بالا را طراحی کرد. با گروه رویش همراه باشید تا با مقایسه سیستم قاب خمشی و مهاربند به طور کامل آشنا شوید.
برای ارتباط با کارشناسان و مهندسان گروه رویش با شماره 09122527317 تماس بگیرید.
قاب خمشی چیست؟
قاب خمشی یکی از سیستم‌های سازه‌ای است که در آن تیر به ستون‌ها به شکل پیوسته اتصال دارد. این قاب مقاومت کافی جهت تحمل نیروها را با استفاده از خواص خمشی که دارد ایجاد می‌کند. مقاومت خمشی، محوری و برشی اجزای سیستم خمشی سبب رفع سختی، انعطاف‌پذیری و مقاومت قاب خواهد شد. قاب خمشی به سبب عدم وجود عضو اضافی مانند دیوار برشی و مهاربندی و اتصالات، انعطاف‌پذیری مناسبی دارد. انعطاف‌پذیری آن به این معنی است که سازه توانایی این را دارد که نیروی جانبی را جذب کند. زمانی که بار جانبی به سازه می‌رسد در قاب خمشی تغییر حالت ایجاد می‌شود تا بتوان این نیروها را تخلیه یا جذب کرد. بنابراین انعطاف‌پذیری قالب خمشی باعث مقاومت سازه در برابر بار جانبی می‌شود. در نتیجه سازه در برابر خطراتی مانند زلزله دچار خرابی نخواهد شد و عمر آن افزایش پیدا خواهد کرد.
اتصالات قاب خمشی
اتصالات خمشی یا صلب جهت منتقل کردن بار گشتاور خمشی میان اجزای سازه بکار می‌روند. این اتصالات با ایجاد سختی از حرکات دورانی جلوگیری می‌کنند. اتصال خمشی بار گشتاور را میان ستون و تیر انتقال می‌دهد و به عنوان اتصال صلب، بین اجزای سازه اتصالی محکم ایجاد می‌کند. این قاب از اجزایی ایجاد شده که انعطاف‌پذیری خوبی داشته، با این وجود میان اجزای آن اتصال سختی وجود دارد.
ترکیب اجزا نیز باعث انعطاف‌پذیری سازه می‌شوند و اتصالات سخت از چرخش نادرست اجزا جلوگیری خواهد کرد. در یک اتصال سخت، زاویه بین اعضا متصل کننده پیش از بارگذاری ۹۰ درجه است. به این صورت که اتصال اعضا بدون حرکت و مستقیم است. وقتی نیروی جانبی مانند نیروی لرزه‌ای به سازه می‌رسد این معنی را می‌دهد که بین اعضا زاویه ۹۰ درجه‌ای وجود دارد.
این ویژگی از اتصال سخت، سبب می‌شود که اجزای سازه در مقابل نیروی جانبی مانند حرکات مقاومت بالایی داشته باشند. در نتیجه با ترکیب اجزای انعطاف‌پذیر با اتصالات سخت، قاب خمشی می‌تواند تغییر شکل را جذب و تخلیه کند و می‌تواند در مقابل نیروی جانبی مقاومت خود را بالا ببرد. این ویژگی سبب شده در قاب خمشی عملکرد مکملی ایجاد شود. در نتیجه ایمنی و دوام سازه در مقابل بارهای جانبی بالا می‌رود. اتصالات سیستم خمشی به روش‌های مختلفی اجرا می‌شوند. مانند اتصالات جوشکاری شده، اتصال صفحه‌ای با جوش و پیچ و اتصالات فلنجی با پیچ و جوش
مزایا و معایب سیستم قاب خمشی
سیستم قاب خمشی مزیت‌ها و معایبی دارد که در اینجا به ذکر آن‌ها می‌پردازیم.
- ایمنی بالایی دارد
- از نظر سازه‌ای و طراحی بسیار منعطف است
- بعد از زلزله از قابلیت بازسازی برخوردار است
- اتصالات پیچیده و سنگین و هزینه بالا از معایب آن است
سیستم مهاربندی چیست؟
سیستم مهاربندی به عنوان یک سیستم سازه ای، باعث بالا رفتن مقاومت سازه در مقابل بار جانبی می‌شود. این سیستم از ستون‌ها یا اجزای قائم، تیرها یا اجزای افقی و بادبند یا اجزای مورب ایجاد شده است که به وسیله اتصالات افقی به هم متصل می‌شوند. این سیستم به دلیل منعطف بودن، بار و حرکات جانبی را به سازه منتقل می‌کند و تغییر شکل نادرست و خرابی را رفع خواهد نمود. همچنین با به وجود آوردن سفتی و سختی در مقابل بارهای جانبی ایمنی سازه را بالا می‌برد.
اتصالات سیستم مهاربندی
در سیستم مهاربندی اتصالات به صورتی هستند که اجازه حرکات آزادانه را به اجزا می‌دهند و سختی لازم را تامین می‌کنند. در صورت بالا بودن سختی اتصالات، مقاومت سازه در مقابل، بارهای اولیه جانبی افزایش پیدا می‌کند و با افزایش بار، شکست و خرابی ایجاد خواهد شد. جهت ایجاد عملکرد بهینه سازه، باید به شکل مکمل به انعطاف‌پذیری اتصالات و سختی اجزای مهاربندی توجه شود. یعنی باید در مهاربندی سختی لازم فراهم شود تا سازه در مقابل بار جانبی دوام داشته باشد. در عین حال با وجود اتصالات باید اجزا به صورت آزادانه حرکت کنند تا با جذب انرژی بارها، از خرابی پیشگیری شود.
مزایا و معایب سیستم مهاربندی
- در برابر نیروی جانبی مانند زلزله مقاومت سازه را افزایش می‌دهد.
- در زمان روبرو شدن با نیروی جانبی باعث کاهش خرابی و تغییر شکل سازه می‌شود.
- امکان تغییرات و تقویت در سازه به آسانی با افزودن اجزای جدید یا تغییر در اتصالات وجود دارد.
- در طراحی، وجود فضای داخلی باعث بالا رفتن انعطاف‌پذیری سازه و استفاده بهینه از فضا خواهد شد.
- مهاربندی با صرفه‌تر انجام می‌شود و هزینه ساخت و نگهداری پایین‌تری دارد.
- محدودیت معماری در بازشوها و ارتعاش زیاد از معایب این سیستم است.
انواع سیستم مهاربندی
سیستم مهاربندی انواع مختلفی دارد که در اینجا هر یک را معرفی خواهیم کرد.
مهاربندی‌های همگرا
در نوع همگرا دو قسمت انتهایی مهاربند به قسمت اتصال تیر با ستون و یا مهاربندی دیگر متصل است. این سیستم نیز انواع مختلفی دارد. مانند مهاربندی ضربدری، هفتی، هشتی، کا شکل، قطری، دروازه‌ای
مهاربندی واگرا
در این مدل تیرهای پیوند که با حرف e شناخته می‌شوند وجود دارند. در زمانی که نیروی جانبی به سازه وارد می‌شود، تیر پیوند داخل بخش غیر خطی شده و پس از واقع شدن زلزله این تیر پیوند نیاز به احیا دارد که این کار بسیار سخت است.
سیستم‌های نوین مهاربندی
این نوع سیستم جهت افزایش خواص مهاربندی واگرا و همگرا استفاده می‌شود. این مدل نیز انواع مختلف دارد که برای سازه خواص ایده آلی را فراهم می‌کند.
مهاربندی زانویی
در این سیستم جهت اعتماد به انعطاف‌پذیری مناسب، از یک جزء ثانویه سازه‌ای به جای اتصال برشی به کار رفته است. با این حال با داشتن مهاربندی قطری سختی بالایی ایجاد می‌شود. با وجود مفصل‌های پلاستیک در اجزای زانویی، بخش‌های مهم سازه ایمنی بالایی خواهند داشت.
در این صورت با تعویض جزء زانویی می‌توان سازه را احیا کرد. در این سیستم، سختی، با جزء قطری و انعطاف‌پذیری به وسیله جزء زانویی فراهم خواهد شد. بسته به رفتار زانویی، رفتار غیر خطی این سیستم فرق دارد. زانویی در زمان زلزله قوی، به شکل فیوز کار می‌کند و نیرو را بوسیله له شدن خمشی جزء زانویی از بین می‌برد.
در فرایند چنین زلزله ای، جزء زانویی مانند فیوز سازه‌ای قاب، زودتر از دیگر اجزا تسلیم می‌شود. طراحی جزء زانویی بسیار مهم است و طراحی مقطع آن باید طبق مقررات مقاطع پلاستیک صورت گیرد.
مهاربندی‌های کمانش تاب
طراحی این سیستم به روشی است تا مقاومت ساختمان در برابر نیروی جانبی چرخه‌ای بالا رود. مجهز به میراگری است که این عضو از یک روکش بتنی ساخته شده تا هسته فولادی را به شکل پیوسته نگه دارد و از کمانش ناشی از فشار محوری جلوگیری شود، همچنین یک هسته فولادی لاغر و لایه میانی دارد که لایه میانی بین غلاف بتنی و هسته میانی مانع از اندرکنش ناخواسته می‌شود.
برای ارتباط با کارشناسان و مهندسان گروه رویش با شماره 09122527317 تماس بگیرید.
خلاصه
سیستم مهاربندی از تیرها، ستون‌ها و بادبندها تشکیل شده است که بوسیله اتصالات مفصلی به هم وصل شده اند. در این سیستم مهاربندی‌ها با تشکیل صلبی در مقابل بارهای جانبی مقاومت کرده و از خرابی سازه جلوگیری می‌کنند. ولی سیستم قاب خمشی از تیرها، ستون‌ها و اتصالات سختی تشکیل شده که مقاومت سازه را در برابر بارهای جانبی و ثقلی بالا می‌برد. این سیستم بدون جزء اضافی که در برابر تغییر شکل‌ها مقاومت کند است. در نتیجه انعطاف‌پذیری بیشتری دارد. لذا اگر بار جانبی وارد شود قاب مانند موم در مقابل بارها تغییر شکل داده و از خرابی ساختمان پیشگیری می‌کند.
