روش های مقاوم سازی ساختمان فولادی با قاب مهاربندی شده چیست؟

روش های مقاوم سازی ساختمان فولادی با قاب مهاربندی شده چیست؟ فولاد یکی از قوی ترین و بهترین متریال در سرتاسر دنیا برای ساخت و ساز سازه هایی از جمله ساختمان ها، آسمان خراش ها، پل ها و ... می باشد. مزایای فولاد سبب شده است تا امروزه مهندسان به ساخت و سازهای فولادی اهمیت بسیاری دهند. در این میان بنا به دلایل مختلف ممکن است سازه های فولادی به مقاوم سازی نیاز داشته باشند. از این رو مهندسان باید توجه کنند که از چه راهکاری می توانند این سازه ها را در برابر بارهای وارده مقاوم سازی نمایند. در این مقاله از وب سایت رادیاب قصد داریم تا به بررسی روش های مقاوم سازی ساختمان فولادی با قاب مهاربندی شده بپردازیم و اطلاعاتی را در اختیار شما عزیزان قرار دهیم. بنابراین برای کسب اطلاعات بیشتر تا انتهای این مطلب با ما همراه باشید.

مقاوم سازی سازه ها و سیستم های متفاوت آن

مهندسان همیشه در تلاش اند تا سازه هایی مقاوم در برابر زلزله و باد بسازند. این موضوع در کشورهای لرزه خیز به خصوص در ایران بسیار مهم و ضروری است. بنابراین تمامی سازه ها باید بر اساس آیین نامه ها و ضوابط خاص خود طراحی و ساخته شوند. نکته بسیار مهمی که باید بدانید، این است که در علم مهندسی سازه سیستم‌ های مختلفی برای تحمل و انتقال نیروهای جانبی ناشی از زلزله شناخته شده و به کار می روند. در این راستا تمامی سیستم ها با رعایت نکات خاصی طراحی شده اند. می توان اذعان داشت که در کلیه این سیستم ‌ها لازم است به این نکته توجه شود که هر سیستم باید تحت نیروی زلزله به صورت یک واحد منسجم و یکپارچه رفتار نماید، در غیر این صورت سازه مورد نظر در برابر زلزله دچار اشکال یا ایراد خواهد شد. علاوه بر آن که سازه باید در برابر زلزله به صورت یک واحد منسجم رفتار کند، هم چنین باید هر یک از اعضا در مسیر انتقال نیرو باید به تنهایی و بدون انهدام، قادر به تحمل و انتقال نیرو نیز باشند. در واقع طراح سازه می بایست مسیر نیرو را در هر عضو از طریق اتصال مناسب آن به عضو دیگر دنبال نماید و از سرانجام آن یعنی انتقال به شالوده و نهایتا زمین اطمینان حاصل نماید. با توجه به تمام مواردی که ذکر شد، یک نکته قابل توجه دیگری که وجود دارد، این است که نیروهای ناشی از زلزله نیروهای استاتیکی نیستند و ماهیت دینامیکی داشته و به صورت رفت و برگشتی به سازه اعمال می شوند. بنابراین در طراحی و مقاوم سازی سازه ها حفظ شکل پذیری سازه و رفتار مناسب آن در برابر زلزله یک اصل بسیار اساسی است که سیستم های متعدد به وجود آمده نیز بر همین اساس کار می کنند.

بر اساس رفتار رفت و برگشتی سازه، به طور قطع تغییر شکل هایی در سازه به وجود می آید که این تغییر شکل ها فراتر از محدوده الاستیک سازه خواهند بود. سیستم های باربری مختلفی وجود دارد که طراحان می توانند آن را برای سازه های خود انتخاب نمایند که انتخاب آن ها خود به عوامل بسیار مختلفی بستگی دارد و باید با دقت فراوان انتخاب شوند. شایان ذکر است که هر کدام از سیستم ‌های باربر دارای مزایا و معایب ویژه خود می باشند. در واقع طراحان سازه باید به این موضوع مهم توجه داشته باشند که به دلیل ماهیت دینامیکی نیروی زلزله و ارتباط خاص آن با مشخصه‌ های دینامیکی سازه، نیروهای ایجاد شده در سیستم مقاوم در برابر بار جانبی زلزله به نوع سیستم سازه‌ ای که مورد استفاده قرار می گیرد، بستگی خواهد داشت. بنابراین انتخاب سیستم سازه ‌ای مناسب و کارا در برابر نیروی زلزله یکی از قدم ‌های بسیار مهم و اساسی در طراحی لرزه‌ ای سازه‌ ها می باشد.

انواع سیستم های مهار جانبی:

می توان اذعان داشت که سیستم باربر جانبی قسمتی از یک سازه به شمار می آید که وظیفه آن مقاومت در برابر بار های جانبی بوده و به علاوه باید آن ها را از مسیری مناسب و ایمن به سمت شالوده هدایت نماید. آیین نامه ۲۸۰۰ درباره سیستم های مهار جانبی توضیحات بسیار مفصلی داده است. بر اساس گفته های این آیین نامه، عناصر مقاوم در برابر زلزله باید به صورتی در نظر گرفته شوند که پیچش ناشی از این نیروهای مؤثر و مقاوم در طبقات به حداقل مقدار خود برسد. برای رسیدن به این منظور باید فاصله مرکز جرم و مرکز سختی در هر طبقه و امتداد، کمتر از 5 درصد بعد ساختمان در آن امتداد باشد. این بند اهمیت آرایش سیستم ‌های باربر جانبی و در نتیجه افزایش بازدهی عملکرد سیستم سازه ای را دو چندان می‌کند. به علاوه بر اساس این بند می توان به هنگام مقاوم سازی سازه ها، بهترین موضع را طراحی و اجرا کرد. حال باید اشاره شود که از انواع سیستم های مهار جانبی می توان به موارد زیر اشاره داشت:‌

• قاب های خمشی
• دیوار برشی فولادی و بتنی
• سیستم های دوگانه
• سیستم قاب مهاربندی شده

سیستم قاب مهاربندی شده چیست؟

ممکن است این سوال برای شما عزیزان به وجود بیاید که سیستم قاب مهار بندی شده چیست؟! برای پاسخ به این سوال بهتر است که در ابتدا قاب مهار بندی شده را مورد بررسی قرار دهیم. برای آنکه آشنایی بهترین با سیستم قاب مهار بندی داشته باشید، باید بیان شود که استفاده از سیستم قاب مهاربندی شده (قاب دارای باد بند) از زمان قرن ۲۰ میلادی شروع شد. می توان اذعان داشت که از زمان قرن ۲۰ میلادی قاب‌ های ساختمانی که دارای بادبند بودند، در ابتدا برای تحمل نیروهای ناشی از باد مورد استفاده قرار می گرفتند، اما پس از گذشت مدت زمانی با بررسی ها و تحلیل های متفاوت و هم چنین با بیشتر شدن تجربه مهندسان، طراحان سازه به این نتیجه رسیدند که قاب های مهار بندی شده در برابر زلزله نیز رفتار بسیار مناسبی از خود نشان می دهند و می توانند به عنوان یک سیستم باربر مناسب عمل کنند. لازم به ذکر می باشد که توسعه سیستم‌ های مهاربندی جانبی و جزئیات  و بخش های مختلف آن  از سال ۱۹۶۰ میلادی آغاز شده و تا کنون نیز تحقیقات در مورد آن ‌ها ادامه دارد به گونه ای که سیستم های قاب مهار بندی شده متفاوتی به وجود آمده است که هر کدام از آن ها در شرایطی خاص و ویژه کارایی مخصوص خود را دارد. در کل مهندسان با بررسی ها و تحلیل سازه ها در زمینه زلزله و مواردی از این قبیل، این امکان را فراهم می نمایند که دستیابی به یک سیستم با سختی و شکل پذیری مناسب میسر گردد. سیستم قاب مهاربندی شده از اعضای با عملکرد محوری تشکیل شده است که در فاصله بین تیرها و ستون ‌های قاب قرار می‌ گیرند. قاب های مهار بندی شده نسبت به دیگر سیستم های سازه ای مزایا و ویژگی های خاص خود را دارد. به عنوان مثال می توان اشاره داشت که از ویژگی ‌های مهم سیستم قاب مهار بندی شده، سختی مناسب و زیاد این نوع از سیستم ها در مقایسه با قاب‌ های خمشی می باشد. قاب ‌های خمشی سختی کمی در برابر بارهای جانبی دارند که این امر سبب می شود که سازه ساخته شده با این سیستم تغییر مکان ‌های جانبی نسبی قابل ملاحظه ‌ای داشته باشند.   نکته بسیار مهم و قابل توجه: شایان به ذکر است که سختی محوری اعضای سازه در مقابل سختی خمشی آن ‌ها بیشتر می باشد. به دلیل آن که انتقال نیروهای جانبی در باد بندها از راه افزایش یا کاهش طول اعضای مهاربندی انجام می گیرد و این موضوع سختی قابل ملاحظه ‌ای در مقابل بارهای جانبی ایجاد خواهد کرد.

انواع مهار بند و مقاوم سازی با آن ها

در مقالات گذشته نیز اذعان داشتیم که مقاوم سازی سازه ها از اهمیت بسیاری برخوردار است. به خصوص برای سازه هایی که به هر دلیلی با ضعف های خاصی مواجه شده اند، مقاوم سازی سازه ها بسیار مهم است. یکی از راه های مناسب برای مقاوم سازی سازه های بتنی و سازه های فلزی استفاده از قاب های مهار بندی شده است. به صورت کلی مهاربند در مقاوم سازی ساختمان ها در برابر زلزله و عوامل مختلف نقش بسیار مهمی را ایفا می کند. در واقع می توان اذعان داشت که مهاربندها بسته به نوع ساختمان و کاربردی که دارند با یک دیگر تفاوت بسیاری دارند. مهار بند ها هم در ساختمان های بتنی به دو دسته بسیار کلی تقسیم بندی می شوند که در زیر به آن ها اشاره می کنیم:

• مهاربندهای افقی

برای آن که ساختمان ها در برابر بارهای جانبی مقاوم شوند بسیار ضروری است که در هر طبقه باید از مهاربندهای افقی استفاده گردد و این سیستم برای سازه در نظر گرفته شود. شایان به ذکر است که مهاربندهای افقی در هر طبقه مسیری برای انتقال نیروی افقی در مقاوم سازی با ژاکت بتنی به مهاربندهای قائم ایجاد خواهند کرد. نکته بسیار مهمی که باید بدانید این است که در قسمت بام نیز در برخی از موارد می توان از مهاربندهای افقی استفاده کرد.

• مهاربندهای عمودی یا قائم

دومین مهاربندی که در ساختمان های بتنی مورد استفاده قرار می گیرد، مهار بند عمودی یا قائم است. می توان اذعان داشت که در اکثر ساختمان ها به منظور افزایش مقاومت ساختمان در مقاوم سازی بافت فرسوده در برابر پیچ خوردگی، هنگام وارد شدن نیروهای عمودی باید از مهاربندهای عمودی یا قائم استفاده گردد. ممکن است این سوال برای شما عزیزان به وجود بیاید که مهاربندهای عمودی در کدام قسمت سازه مورد استفاده قرار می گیرد؟! برای پاسخ به این سوال می توان اشاره داشت که مهاربندهای عمودی یا مهاربندهای قائم بین ستون ها و در صفحات قرار خواهند گرفت. لزوم این کار بر این است که مهاربندهای قائم بتوانند به منظور تقویت سازه به صورت عمودی بار اضافی را به زمین منتقل کنند. دو نمونه از مهاربندهایی که در سازه های فلزی به کار برده می شوند، مهاربند واگرا و همگرا هستند. مقاوم سازی با این دو مهاربند به صورت زیر خواهد بود:‌

• مقاوم سازی ساختمان های فلزی با مهاربند همگرا

به صورت کلی می توان اشاره داشت که به مهاربندهای همگرا مهاربندهای هم محور نیز اطلاق می گردد که در اثر امتداد اعضای تیر و ستون و اعضای مهاربند از یک نقطه به وجود خواهد آمد. استفاده از مهاربندهای همگرا در مقاوم سازی ساختمان فولادی با قاب مهاربندی شده می تواند مزایای بسیاری را به همراه داشته باشد. در واقع از جمله مزایای مهاربندهای همگرا در مقاوم‌ سازی و بهسازی سازه های فولادی می توان به موارد زیر اشاره داشت:

• ایجاد سختی بالا برای سازه
• کنترل تغییر مکان جانبی سازه

به منظور مقاوم سازی با مهاربند همگرا باید تمامی ابعاد مختلف و نیروهای وارد به سازه را تجزیه و تحلیل کرد. باید اشاره شود که طراحی این گونه بادبندهای همگرا به صورتی می باشد که طراحی تیرها در قسمت ‌های بادبندی مانند تیرهای معمولی و تحت بارهای ثقلی شکل می گیرد. نکته قابل توجه این است که با وجود این کار در صورت رخ دادن زلزله نیروی قابل توجهی در تیرها به وجود نخواهد آمد و باعث بهسازی لرزه ای در اثر مقاوم سازی سازه در برابر زلزله با کمک مهاربند می شود.

• مقاوم سازی سازه های فولادی با مهاربند واگرا

یکی دیگر از انواع مهاربندهایی که در سازه های فولادی مورد استفاده قرار می گیرد، مهاربندهای واگرا هستند. باید بیان شود که به مهاربند واگرا مهاربندهای برون محور نیز اطلاق می شود. مهم ترین نکته ای که در سیستم مهاربندهای واگرا یا برون محور وجود دارد، این است که طراحی صحیح و درست تیرچه ها از ضروری ترین قسمت های طراحی این نوع سیستم مهاربندی است. مقاوم سازی ساختار ظاهری مهاربندهای واگرا به این صورت می باشد که بادبند در یک انتها به تیر سازه اتصال یافته و در انتهای دیگر به گره تقاطع تیر نباید متصل گردد. مقدار نیروی برشی و لنگر خمشی در تیر اتصال یافته در مهاربند واگرا به منظور مقاوم سازی، از جمله مواردی است که باید به آن توجه بسیار زیادی شود و محاسبات مربوط به آن باید با دقت بالایی انجام شود.   سخن پایانی: مقاوم سازی ساختمان فولادی با قاب مهاربندی شده از بتنی بسیار مهم است. مهندسان برای انجام این کار تمهیدات و سیستم های بسیاری را در نظر گرفته اند. برای کسب اطلاعات بیشتر به وب سایت رادیاب مراجعه کنید.