آشنایی با سازه های تقویت کننده مهاربند یا بادبند
مهاربند یا باد بند، وظیفه انتقال نیروی زلزله به پی ساختمان و مقاومت در برابر وزش بادهای شدید را دارد. وقوع زلزله‌های متعدد در سال‌های اخیر و شناسایی ۳۳۰ گسل فعال در کشور، ایران را در گروه کشورهای زلزله خیز دنیا قرار می‌دهد. اگرچه پیشرفت‌های علمی برای پیش‌بینی زلزله انجام‌گرفته‌است، اما به‌دلیل پیچیدگی رفتار زمین، این کار چندان ساده هم نیست. بنابراین برای جلوگیری از تلفات جانی و مالی ناشی از زلزله بایستی در جهت ایمن‌سازی ساختمان‌ها گام برداریم.
اولین قدم برای بالا بردن استحکام، استفاده از مصالح مقاوم مثل میلگرد، تیرآهن و …در ساخت سازه است. اما باید بدانید که این اقدام ها ضروری است ولی کافی نیست. برای تکمیل استحکام سازه از مهاربند یا باد بند استفاده می‌شود. نیروهای جانبی مثل نیروی باد و زلزله که به سازه وارد می‌شود، دارای ماهیت داینامیک هستند و ایجاد ارتعاش می‌کنند. در ساخت سازه‌ها علاوه‌بر مهار بند یا باد بند از قاب خمشی نیزاستفاده می‌شود.
قاب خمشی، به مجموعه ای از تیر و ستون و اتصالات صلب می‌گویند که نیروهای جانبی و ثقلی را تحمل می‌کند. برای آشنایی با انواع اتصالات در سازه فلزی کلیک کنید. اما این قاب به‌دلیل نداشتن عضو اضافی محافظ در برابر نیروهای جانبی تغییر شکل می‌دهد. استفاده از مهار بند یا باد بند در قاب های ساختمانی، تا حد قابل توجهی سختی سازه را افزایش می‌دهد و از کج شدن ساختمان جلوگیری می‌کند. آسانسور، دیوارهای داخلی و جعبه پله محل های مناسبی برای قرار گرفتن این سازه فولادی هستند. باد بند باید داخل دیوار قرار گیرد تا به نمای خارجی و فضای داخلی آسیب نرساند.البته در سازه‌های های پست مدرن از آن برای المان زیبایی استفاده می‌شود. برای عملکرد مناسب و انتقال نیرو به زمین، باید درهر چهار طرف ساختمان به صورت متقارن باد بند قرار گیرد.
دراین مقاله قصد داریم تا با معرفی انواع مهار بند یا باد بند و ذکر مزایا و معایب هر کدام به شما در طراحی ساختمان خود کمک کنیم.
انواع سیستم مهاربند یا باد بند
بادبند همگرا
دراین سیستم، اعضای مجموعه شامل تیرآهن، ستون و باد بند (عضو قطری) در یک نقطه به هم متصل می‌شوند. استفاده ازسیستم همگرا سختی سازه را نسبت به قاب خمشی معادل به شدت افزایش می‌دهد ولی درمقابل تغییر مکان جانبی سازه را محدود می‌کند. سیستم‌های مهار بندی همگرا، بسته به محل قرارگرفتن نقطه تلاقی، انواع مختلفی دارند. انواع مهار بند یا باد بند همگرا شامل ضربدی، قطری، شورون هفتی، شورون هشتی و زانویی می‌شود. شکل شماتیک انواع مهاربند را در ادامه مشاهده می‌کنید:
انواع مهاربند همگرا
مزایا و معایب سیستم بادبند همگرا
از مزیت‌های ویژه این سیستم می‌توان به سختی بالا و سهولت طراحی اشاره کرد. علاوه بر این سیستم های همگرا، به‌دلیل انتقال نیروهای جانبی به صورت محوری، مقرون به صرفه هستند. درکنار این مزایا، اجرای سیستم‌های همگرا از لحاظ معماری با محدودیت مواجه‌اند. این محدودیت به هنگام اجرای مهار بند در درب‌ها و پنجره‌ها است.
بادبند واگرا
به سیستم مهاربندی که در آن حداقل یک سر از اعضای سیستم به محل تلاقی تیر و ستون متصل نشده‌باشد، مهار بند واگرا می‌گویند. به عبارت دیگر بادبند به محل اتصال تیر و ستون یا تقاطع محورهای دو بادبند در یک نقطه متصل نمی‌شود.
دراین سیستم، نسبت طول تیرپیوند به طول کل دهانه مهاربند پارامتری مهم در تعیین استحکام مهاربند یا باد بند تلقی می‌شود. به حدفاصل نقطه تلاقی عضو قطری تا گره اتصال تیر به ستون، تیر پیوند می‌گویند. حداکثر استحکام سازه زمانی رخ می‌دهد که طول تیرپیوند صفر باشد. با افزایش طول پیوند، استحکام جانبی کاهش می‌یابد. در نسبت های بیشتر از ۰/۵، سختی با شیب کمتری کاهش می‌یابد.
به طور کلی مهار بندهای واگرا نسبت به همگرا استحکام جانبی کمتر ولی شکل پذیری بیشتری دارند. با افزایش طول پیوند مکانیزم از برشی به خمش تغییر می‌کند و تنش در تیر افزایش می‌یابد. تغییر مکانیزم به این معنی است که بال تیر آهن در حالت الاستیک قرار گرفته و جذب انرژی به وسیله جان تیر صورت می‌گیرد. با عملیات حرارتی و جوشکاری محل اتصالات از شکل پذیری مهار بند کاسته می‌شود.
انواع سیستم‌های واگرا
سیستم های واگرا ۴ نوع هستند:
- یک عضو قطری و یک تیرپیوند.
- دو عضو قطری و دو تیرپیوند.
- دو عضو قطری و یک تیرپیوند.
- یک عضو قطری و دو تیرپیوند.
شکل شماتیک این ۴ دسته مهاربند را در ادامه مشاهده می کنید:
انواع مهاربند واگرا
در این ویدیو نحوه اجرای مهاربند در ساختمان را مشاهده می‌کنید.
مزایا و معایب سیستم بادبند واگرا
هم محور نبودن اعضای مهاربند یا بادبند دراین سیستم باعث به وجود آمدن لنگرهای خمشی و نیروهای برشی در طول پیوند می‌شود. به همین دلیل تنش های ناشی از نیروی زلزله وارد محدوده غیرارتجاعی می‌شود. تیر پیوند از واردشدن نیروی بیش از حد به بادبندها و کمانش آن‌ها جلوگیری می‌کند.
مهار بند واگرا با داشتن سختی مناسب و شکل پذیری، ترکیبی از خواص مهاربند همگرا و قاب خمشی را ارائه می‌دهد. البته ذکر این نکته حائز اهمیت است که مصرف فولاد این مهار بند از قاب خمشی کمتر است. به دلیل طراحی و اجرای سخت مهاربند یا بادبند واگرا، طراحان سازه به آن زیاد توجه نمی‌کنند. علاوه بر این تعمیر و تعویض تیر پیوند پس از زلزله شدید سخت و پر هزینه است. همچنین با تغییر شکل زیاد تیرهای پیوند سقف دچار اعوجاج می‌شود.
کمانش
زمانیکه نیروی وارد شده بر عضوی از یک سازه مانند یک ستون، بیش از حد افزایش یابد باعث ناپایداری آن می‌شود. دراین حالت عضو سازه تحت کمانش قرار گرفته‌است.
پدیده کمانش یا چروکیدگی رفتاری است که از عضو تحت فشار سر می‌زند. وقوع کمانش‌های مختلف، به محل و جهت اعمال نیرو به عضو، وابسته است. در حالت‌های مختلف این نیرو می‌تواند فشاری، خمشی و یا حتی پیچشی باشد. مهاربند یا بادبند ها نیز به علت رفتار رفت و برگشتی زلزله و قرارگرفتن مداوم تحت فشار و کشش باید در برابر کمانش مقاوم باشند. این حادثه در مهار بند یا بادبند های با طول زیاد یا سطح مقطع کوچک یا به اصلاح لاغر رخ می‌دهد.
انواع کمانش
کمانش موضعی
اگر یک عضو به دلیل لنگر خمشی یا دلایل دیگر تحت تنش‌های فشاری قرار گیرد، ناپایدارشده و دچار کمانش می‌شود. این نوع کمانش که بیشتر در اجزای نازک رخ می دهد باعث از بین رفتن خاصیت باربری می شود. به این نوع کمانش، کمانش موضعی می گویند.
کمانش کلی
در حالت کمانش کلی، به‌دلیل تنش های فشاری بیش از حد و تغیر شکل زیاد، عضو به طور کامل از بین می رود.
برای جلوگیری از این عیب بایستی در طراحی بادبندها، از لقمه ها یا فاصله نگهدارها استفاده کرد. لقمه ها از لاغر نشدن بادبند جلوگیری می‌کند.
ما در این مقاله سعی کردیم تمام مزایا و معایب انواع باد بند را بیان کنیم. اگر شما نکته دیگری درمورد مهار بند ها می‌دانید در کامنت توضیح دهید. همچنین جهت دریافت مشاوره خرید انواع تیر و سایر مقاطع فولادی با مشاوران ما تماس حاصل فرمایید.
چنانچه برای افزایش ضریب اطمینان ساخت و ساز خود به اجرای مهار بند یا باد بند نیازمندید، از ما مشاوره مهندسی بخواهید. همانطور که در مقاله به آن اشاره شد، اجرای مهاربند به مقطع پرمصرف تیر آهن نیاز است. برای استعلام قیمت روز تیرآهن و فراهم نمودن امکان خرید تمامی برندها، با ما تماس بگیرید. شماره تلفن شرکت جهت برقرای ارتباط با ما، ۴۵۳۰۶-۰۲۱ است. اگر تجربه‌ای از اجرای سازه‌های تقویت‌کننده در قالب مهاربند یا بادبند را دارید و یا از مجموعه ما سابقه مشاوره و خرید مقاطع فولادی دارید، آن را با ما به اشتراک بگذارید.
کارشناسان مشاور آیرومارت
