سیستم مهاربندی ساختمان

سیستم مهاربندی ساختمان :

سیستم مهاربندی ساختمان چیست؟

سیستم مهاربندی ساختمان یا به اصطلاح سیستم مهاربندی برای ما مهندسان عمران و طراحان سازه ای بسیار حائز اهمیت میباشد.سیستم های باربر سازه ای به دو دسته سیستم باربرثقلی ( قاب ساده ) و سیستم باربر جانبی ( قاب خمشی ، سیستم مهاربندی ساختمان ، هسته مرکزی ، سیستم لوله ای و …) تقسیم میشوند. حال این سیستم مهاربندی ساختمان خود به انواع گوناگونی نقسیم میشود.انواعی مثل سیستم مهاربندی ساختمان همگرا ،  سیستم مهاربندی ساختمان واگرا و  سیستم مهاربندی ساختمان نوین نقسیم میشود و جالبه بدانید که هر کدام از این دسته ها خود به انواع مهاربندهای شورون ، مهاربند های کمانش تاب و مهاربند های زانویی و … تقسیم میشود.

میتوان گفت متداول‌ترین روش‌ برای مقابله با نیروهای جانبی در سازه‌های فولادی بلند و غیربلند استفاده از مهاربندها است. مهاربندها به شکل‌های گوناگونی اجرا می‌شوند.در این مقاله از شهر نوین عمران ومعماری به سراغ سیستم مهاربندی ساختمان میرویم و در ایتدای کار به این پرسش پاسخ میدهیم که سیستم مهاربند چیست و در ادامه انواع سیستم مهاربندی ساختمان را با هم بررسی میکنیم و حتی در بخش های بعدی به سراغ تفاوت سیستم مهاربندی ساختمان با سیستم قاب خمشی و قاب ساده میرویم و در انتها هم یک پیشنهاد بینظیر برای شما عزیزان را بیان میکنیم.

اجازه بدید تا در ابتدای کار با هم در مورد این مسئله صحبت کنیم که سیستم مهاربندی ساختمان چیست؟مهاربندها اعضای قطری هستند که میتوانند بار های جانبی را به صورت کششی و فشاری تحمل کنند.همینطور میتوان گفت که مهاربند ها از نظر پیکر بندی به دو دسته هم مرکز (هم محور) یا خارج از مرکز (برون محور) تقسیم میشوند.سیستم مهاربندی ساختمان مجموعه ای از اعضای قائم(ستون ها)، اعضای افقی(تیرها) و اعضای مورب (بادبندها) است که توسط اتصالات مفصلی به یکدیگر متصل شده اند. در این سیستم، مهاربند ها با ایجاد سختی در برابر نیروهای جانبی مقاومت کرده و مانع از خرابی سازه می شوند.

سیستم‌مهاربندی‌ساختمان یک سیستم باربر جانبی میباشد و باید در سازه ی ما سختی جانبی ایجاد کند از این رو نیاز به اتصالاتی دارند که اجازه ی حرکت آزادانه را به اعضا بدهند. تصور کنید که اتصالات نیز مثل مهاربندها سختی ایجاد کنند؛ چه اتفاقی رخ می دهد؟ مسلما تا حدی سازه در برابر نیروی جانبی مقاومت می کند ولی پس از افزایش نیرو به دلیل سختی بالا دچار خرابی شدیدی می شود.زیرا تا آن حد این سختی افزایش پیدا کرده ست که استهلاک انرژی را به حالت حرانی درآورده است. پس بهترین عملکرد سازه هنگامی است که سختی اعضای مهاربندی و شکل پذیری اتصالات آنها در کنار هم و به صورت مکمل در برابر بار جانبی وارد عمل شوند.

با توجه به توضیحات گفته شده میتوانیم بگوییم که اتصالات سیستم‌مهاربندی ساختمان از نوع مفصلی میباشد.اتصال مفصلی اتصالی است که در برابر چرخش هر یک از اعضای متصل به آن هیچ مقاومتی از خود نشان نداده و فقط مانع جدا شدن اعضا از یکدیگر می­شود.

اتصالات مهاربند ها

‌

به طور کلی میتوانیم بگوییم که سیستم‌مهاربندی‌ساختمان به ۳ دسته ی کلی تقسیم میشود.

1. مهربندهای همگرا
2. مهاربند های واگرا
3. سیستم‌های نوین‌مهاربندی

در این قسمت تمامی این سه دسته از انواع مهاربند ها را برای شما توضیح میدهیم و نکات فنی را به شماآموزش میدهیم که شما را متحیر میکند.

مهاربند های همگرا :

سیستم مهاربندی ساختمان همگرا سیستمی میباشد که دو سر هر مهاربند به محل اتصال تیر با ستون و یا مهاربند دیگر متصل باشد.به تصویر زیر نگاه کنید.در این روش هر دو سر سیستم مهاربندی به محل اتصال تیر با ستون و یا مهاربند دیگر متصل شده است.

انواع مهاربند های همگرا :

سیستم‌مهاربندی‌ساختمان از نوع همگرا به دسته های مختلفی تقسیم میشود.

1. مهاربندهای ضربدری
2. مهاربند های هفتی
3. مهاربند های هشتی (سیستم‌مهاربندی شورون )
4. مهاربند های قطری
5. مهاربند های کا شکل
6. مهاربند های دروازه ای

در زیر تصویر هر کدام را برای شما آورده ایم.

مهاربند های واگرا :

انواع مهاربندهای  واگرا را در تصویر زیر برای شما آورده ایم.اکا نکته ی حائز اهمیت این مسئله میباشد که در مهاربند های واگرا تیر های پیوند که بات نماد e نمایش داده میشوند معنا پیدا میکنند.در هنگام اعمال بار جانبی به سازه (مثلا زمانی که زلزله میآید ) تیر پیوند وارد ناحیه ی غیر خطی میشود و به همین دلیل به طراحی خاصی نیاز دارد و پس از وقوع زلزله این تیر پیوند باید احیاء شود که کاری بسیارمشکل تلقی میشود.

مهاربند های واگرا

سیستم های نوین مهاربندی :

سیستم های مهاربندی ساختمان از نوع نوین ، سیستم هایی هستند که برای ارتقاء خاصیت مهاربند های همگرا و واگرا به کار گرفته میشوند.

سیستم مهاربندی ساختمان کمانش تاب ، سیستم مهاربندی ساختمان زانویی و… از انواع سیستم های نوین مهاربندی هستند.که خاصیت های منسبی را برای سیستم باربر ساختمانی ایجاد میکنند.

مهاربند های زانویی :

در سال ۱۹۸۶ محققی به نام ” آریستیزابال اوچوآ ”  سیستم مهاربندی ساختمان جدیدی را پیشنهاد کرد تحت نام مهاربند های زانویی.

در سیستم مهاربندی ساختمان زانویی، برای اطمینان از شکل‌پذیری لازم، به جای اتصال برشی از یک عضو سازه‌ای ثانویه (عضو زانویی)، استفاده می‌شود. در عین‌حال وجود مهاربند قطری، سبب ایجاد سختی جانبی قابل توجهی می‌شود. با تشکیل مفصل‌های پلاستیک در عضو زانویی، قسمت‌های اصلی سازه ایمن و سالم باقی می‌ماند. در این حالت اصلاح و ترمیم سازه، به آسانی و با تعویض عضو زانویی صورت می‌گیرد.

اتصال مهاربند به صورت مفصلی و اتصال عضو زانویی صلب است.‌ در این سیستم سختی از طریق عضو قطری و شکل پذیری از طریق تسلیم خمشی (عضو زانوئی) تأمین می‌شود‌. رفتار غیر خطی مناسب این سیستم به رفتار زانوئی بستگی دارد. این عضو در هنگام زلزله شدید به صورت فیوز عمل می‌کند و انرژی را از طریق لهیدگی خمشی عضو زانوئی مستهلک می‌کند. در طی یک زلزله شدید، عضو زانویی به عنوان فیوز سازه‌ای قاب، زودتر از اعضای دیگر به حد تسلیم خواهد رسید. طراحی عضو زانوئی دارای اهمیت خاصی است و مقطع آن می‌بایست با رعایت ضوابط مقاطع پلاستیک طراحی شود.

مهاربند های کمانش تاب :

سیستم مهاربندی ساختمان کمانش تاب (BRB) نوعی میراگر با قابلیت استهلاک انرژی بالا است. این مهاربند  سازه ای به گونه‌ای  طراحی شده تا اجازه تحمل بارهای جانبی چرخه ای (معمولاً بارگذاری ناشی از زلزله) را به ساختمان بدهد. این میراگر شامل یک هسته ی فولادی لاغر، یک پوشش بتنی که جهت نگهداری هسته فولادی به صورت پیوسته و جلوگیری از کمانش آن تحت فشار محوری طرح شده، و لایه ای میانی که مانع از اندرکنش های ناخواسته بین هسته فولادی و غلاف بتنی می شود، می باشد. سیستم مهاربندی ساختمان که در آن از BRB استفاده می کنند، به عنوان قاب های مهاربندی شده ی کمانش تاب، شناخته می شوند که مزیت های فراوانی در مقایسه با قاب های مهاربندی شده ی معمولی دارند.

زمانی که از انواع سیستم مهاربندی ساختمان صحبت میکنیم با چشم پوشی ار مباحث اقتصادی و شرایط اجرایی ، دو موضوع برای ما بسیار با اهمیت است.

1. سختی جانبی
2. استهلاک انرژِی

همانگونه که در ابتدای این مقاله بیان شد سیستم مهاربندی ساختمان برای ایجاد سختی جانبی در یک مجموعه ی سیستم باربر سازه ای به کارگرفته میشود.پس بنابراین زمانی که از مقایسه انواع سیستم های مهاربندی ساختمان صحبت میکنیم برای ما همین دو پارامتر حائز اهمیت میباشد.در این قسمت قصد داریم تا انواع سیستم مهاربندی ساختمان از نظر سختی و مستهلک کردن انرژی مقایسه کنیم.