به علت غیر قابل اجتناب بودن زلزله ها و تحمیل خسارت های زیاد جانی و مالی، به ویژه زلزله های ویرانگری که در سال های گذشته در نقاط گوناگون دنیا اتفاق افتاده است، یافتن راه حلی مناسب برای مهار این پدیده طبیعی به امری حیاتی مبدل گشته است. با این که استفاده از مقاطع فولادی مرغوب مثل میلگرد، تیرآهن، نبشی و غیره کاربردی بود، اما کافی نمی باشد. از سمت دیگر پیشگیری از وقوع زلزله امکان پذیر نبوده؛ پس ایمن سازی سازه اهمیت چندین برابری پیدا می کند. با توجه به همه ی موارد دستیابی به راهی برای بهسازی ساختمان‌ها روز به روز به امری ضروری‌تر و غیرقابل انکار تبدیل می گردد. به منظور مقابله ساختمان با ارتعاشات و تحریکات لرزه‌ای دو راه وجود دارد: روش اول فراهم سازی مقاومت و افزایش ظرفیت شکل پذیری اعضای سازه؛ راه دوم به کارگیری قاب مهار بندی بر روی مشخصات لرزه‌ای سازه می باشد.
آنچه در این مقاله می‌خوانید
مهاربند و موارد استفاده از آن در ساختمان:
مهاربند که با عنوان بادبند نیز شناخته می شود قسمتی از سازه بوده که در اتصال اجزای مختلف ساختمان به کار گرفته می شود. در ساختمان ها از مهاربند به منظور افزایش کلی مقاومت در مقابل نیروهای خارجی (باد، طوفان، زلزله و …) استفاده می شود. هنگامی که از انواع بادبند در صنعت ساختمان سازی استفاده می‌شود، نه تنها مراحل اجرایی آسان می شود بلکه هزینه ها نیز کم می شود. در ساختمان هایی که سیستم قاب بندی آن‌ها فولادی یا بتن مسلح می باشد، می توان از شیوه ی مهاربندی استفاده کرد.
بتن و فولاد مصالحی می باشند که به صورت گسترده در ساخت و سازها به کار گرفته می شوند. مزایای هر دو مصالح به خوبی شناخته شده است. بتن مصالحی با سختی بالا، ارزان و دارای مقاومت قابل توجه در مقابل آتش سوزی و ضمنا فولاد مصالحی با شکل پذیری و مقاومت بالا و وزن کم می باشد.
معرفی انواع قاب مهاربندی شده:
یکی از انواع قاب های ساختمانی و سیستم های مقاوم در مقابل بارهای جانبی، قاب های مهاربندی شده می باشند. قاب مهاربندی شده سیستمی به شکل خرپای قائم بوده که بیشتر در ساختمان های فولادی به منظور ایجاد مقاومت در مقابل نیروهای جانبی استفاده می شود. قاب های مهاربندی شده به دو دسته ی کلی تقسیم می شوند:
- اول، قاب مهاربندی شده هم محور.
- دوم، قاب مهاربندی شده برون محور.
در دسته ی اول یعنی قاب مهاربندی شده هم محور، نقطه تلاقی اعضای مختلف و محور خنثی یک مکان می باشند. اگر در این نوع پیاده سازی مقدار برون محوری به خاطر محدودیت فیزیکی کم باشد، این میزان به قدری ناچیز می باشد که از آن صرف نظر می شود. در مقابل مشاهده می‌شود که قاب مهاربندی شده برون محور، میزان برون محوری بالایی دارد به شیوه‌ای که نمی‌توان از آن صرف نظر نمود.
در سیستم قاب مهار بندی اتصال اجزا (تیر به ستون) در دو نوع مفصلی و گیردار صورت می گیرد. نوع هم محور برای فضاهایی با دهانه کوچک، صرفه اقتصادی زیادی خواهند داشت. از ویژگی‌های مثبت این قاب می توان به سرعت بالای پیاده سازی، مقاومت بالا، ساده بودن و غیره اشاره نمود. البته توجه کنید که برای مناطقی که درصد زلزله خیز بودنشان زیاد است، این نوع قاب پیشنهاد نمی‌شود! چرا که عناصر فشاری آن ها در بارهای تناوبی ضعیف می باشد. به بیان دیگر میتوان گفت این نوع قاب در مقابل بارهای استاتیک مقاومت زیادی داشته اما به خاطر شکل پذیری پایین برای جذب انرژی طوفان و زلزله مناسب نمی باشند. در این مناطق استفاده از قاب مهاربند برون محور انتخابی بسیار مناسب است.
مهاربند دارای مقطع مرکب:
مهاربند که یکی از اعضای مقام کننده در مقابل باد و زلزله می باشد، برای سازه‌های متنوعی مثل پل، آپارتمان، پارکینگ و غیره کاربرد دارد. مهاربندهای هم مرکز هنگامی که در مناطق زلزله خیز مورد استفاده قرار می‌گیرند با احتمال ناپایدار شدن پیش از تسلیم مواجه می شوند، برای حل این معضل قوطی‌های بتن را با بتن پر نمایید و سپس از آن ها استفاده نمایید. مقطع کامپوزیتی که به کار گرفته می شود، یک هسته فولادی با قابلیت شکل پذیری بالا دارد، هدف از طراحی این مقطع جاری شدن فشار و کشش می باشد. از سمت دیگر برای این که کمانش فشار به طور کلی حذف گردد، هسته مورد استفاده را درون غلافی از جنس فولاد می‌گذارند و مانند قبل درون غلاف را بتن و ملات خواهند ریخت.
غلاف فولادی به عنوان مقاوم کننده طولی و عرضی عمل نموده و همچنین فشار محصور شدگی برای بتن فراهم می آورد که بتن را تحت تنش در تمام جهات قرار می دهد. به عبارت دیگر پوسته فولادی، هسته بتنی را تقویت کرده و پایداری و مقاومت کششی کلی مقطع فولادی را بالا می برد. در هسته بتنی امکان دارد بتن های معمولی یا بتن های خود تراک به کار برده می شود. در نهایت با استفاده از مهاربندهای دارای مقاطع مرکب ظرفیت فشاری و کششی مقطع کلی زیاد شده و حتی پس از چندین حلقه رفت و برگشتی و وارد شدن به مرحله غیر الاستیک رفتار هیسترزیس مهاربند بهبود یافته؛ چرا که در این حالت با تغییر مودهای کمانشی و به تاخیر افتادن کمانش های موضعی، شکل پذیری مقطع بیشتر می شود.
مزایا و معایب قاب مهاربندی شده مرکب:
در مقایسه با سیستم های باربر جانبی دیگر از جمله قاب های خمشی یا قاب های مهاربندی شده معمولی، قاب مهاربندهای با مقاطع مرکب دارای مزایا و معایبی نیز می باشند. بعضی از این مزایا و معایب عبارتند از:
- اول، در مقایسه با قاب های خمشی سختی الاستیک بالایی در تحریک لرزه ای دارند که این امر باعث ارضا آسان تر ضوابط آیین نامه ای در ارتباط با محدودیت تغییر مکان جانبی و گریز نسبی طبقات می گردد.
- دوم، قاب مهار شده مرکب بیشتر طول می کشد که وارد محدوده رفتار خمیری بشود، همچنین نسبت به مهاربند واگرا در مقابل رفتار الاستیک مقاوم تر می باشد. این قاب برای کاهش تغییر مکان های جانبی بهتر عمل می نمایند.
- سوم، نصب قاب مهار بندی شده به خاطر اجرای اتصالات پینی یا پیچ و مهره ای به ورق های اتصال سبب کاهش هزینه های اقتصادی و زمان نصب و اجرا شده و از نظارت بر کارهای جوشکاری در محل را کاهش می دهد.
- چهارم، از مزایای دیگر قاب مهاربندی می توان به عملکرد آن ها در زلزله های بزرگ یاد کرد. این مهار بندی به صورت فیوز سازه ای قابل تعویض عمل کرده که خرابی المان های دیگر را می کاهد و امکان جایگزینی مهاربندهای معیوب را پس از زلزله فراهم می کند.
- پنجم، ایجاد محدودیت در معماری سازه از معایب پیاده سازی سیستم مهاربندی می باشد. پیاده سازی مهاربندی به خاطر نیاز به مهارت و متد طراحی بالا، دقت بالاتری را نیاز دارد.
جمع بندی:
در این متن تا میزانی با مهاربندی و علت استفاده آن در ساختمان سازی آشنا شدیم. قاب مهاربندی فقط یکی از انواع راه های استحکام سازه می باشد؛ مهار دیوار با میلگرد، مهار متقابل و … نیز می‌تواند راهی کاربردی به منظور افزایش طول عمر ساختمان باشد.