مقاوم سازی ساختمان با استفاده از مهاربند

مقاوم سازی ساختمان با استفاده از مهاربند
| آرین تیس

مهاربند یا بادبند به عضو سخت کننده جانبی سازه گفته می شود.  در واقع استفاده از مهاربند بر روی ساختمان آن را در مقابل نیروهای جانبی همچون نیروی باد یا زلزله محافظت می کند و باعث می شود به استحکام سازه افزوده شود.

لازم به ذکر است که اولین صحبت ها در مورد طراحی و اجرای مهاربندها بعد از زلزله کانتو به میان آمد.  زلزله ی کانتو زلزله ای بسیار سهمگین بود که علاوه بر خسارت های فراوانی که به همراه داشت به مهندسین و معماران درس های بزرگی آموخت.

پس از تلاش فراوان سرانجام یک محقق به نام فوجیموت درباره مهاربند ها به نتایج جالبی دست پیدا کرد. پس از مدتی نیز مهندس و محقق روسی به نام پوپوف با تحقیقات مستمر و کوشش های فراوان توانست مهاربند ها را سروسامان دهد.

در واقع می توان از این محقق روسی به عنوان پدر مهاربند ها نام برد.  بعد از این زلزله بزرگ محققان  در زمینه انواع مهاربند های واگرا و همگرا شروع به تحقیق کردند تا ویژگی ها و مزایای اجرای آن را بهتر درک کرده و بشناسند.

به زبانی ساده تر می توان گفت که سیستم مهاربند سختی جانبی سازه را زیاد تر کرده و باعث می شود که ساختمان در برابر حوادثی همچون باد و زلزله عملکرد بهتری از خود نشان داده و بارهای جانبی را به صورت کشش و فشار تحمل  کند.

انواع مهاربند :


مهاربندها را می توان به انواع مختلفی تقسیم بندی کرد اما در این مقاله از آرین تیس سعی داریم به سبک آیین نامه آمریکا مهاربندها را تقسیم بندی کرده و برای شما شرح دهیم. با توجه به این موضوع مهاربندها به سه دسته همگرا، واگرا و سیستم های نوین مهاربندی ساختمان دسته بندی می شوند.

مهاربند همگرا و ویژگی های آن


طراحان سازه ها مهاربند همگرا را جهت مقاومت سازه ها در برابر بارهای جانبی و فشارهای ناشی از آن استفاده می کنند.  در واقع مهاربند همگرا با ایجاد نمودن سختی جانبی استحکام سازه را در مقابل فشارهای مخرب محافظت می کند.

لازم به ذکر است که یک مهاربند خوب که به صورت اصولی نصب و اجرا شده باشد باید طبق اصول طراحی در شرایط زلزله های شدید قادر باشد پاسخ ارتجاعی پایدار و مقاومی از خود نشان دهد.  از خصوصیات مهم مهاربند همگرا می توان به این نکته اشاره کرد که هر دو طرف مهاربند همگرا به محل اتصال تیر به ستون می باشد که این اتصال توسط ورق هایی انجام می گیرد.

محققین در سال ۲۰۰۱ میلادی در مورد مهاربندهای همگرا تحقیق بی نظیری انجام دادند که نتیجه خوبی به دنبال داشت. نتیجه به دست آمده از این تحقیق نشان داد که مهاربندهای همگرا همراه با اتصال ورق،  هنگام زلزله های شدید عملکرد فوق العاده ای از خود نشان می دهد و مقاومت آن به طور چشمگیری افزایش می یابد.

در واقع هدف از طراحی و ساخت مهاربند همگرا این می باشد که این مهاربند قادر باشد تحت بارهای لرزه ای (باری که سازه در برابر آن طراحی می شود) بتواند مقاومت بالایی از خود نشان دهد و انرژی ایجاد شده از زلزله به وسیله کمانش و یا جاری شدن مهاربند مستهلک شود.  سایر اعضای تکمیل کننده بادبند نیز به هدف تحمل سطح بار و فشار وارده طراحی می شوند که به کمانش و جاری شدن بادبند منجر می شود.

انواع مهاربند

 

 

مشکلات اصلی مهاربند های همگرا


1. مهاربندهای همگرا به دلیل سختی جانبی در محدوده غیر ارتجاعی قابلیت جذب انرژی بسیار کمتری دارند و در نتیجه شکل پذیری آن نیز کاهش پیدا می‌کند.

2. ایجاد ضعف کمانش در عضو فشاری

3. معمولا طراحان و معماران برای استفاده از مهاربند های همگرا آزادی عمل زیادی ندارند و در تنگنا قرار دارند.

زمانی که سیستم های باربری سازه ای مختلف را مورد بررسی قرار دهیم متوجه می شویم که قاب ساده ساختمانی دارای سختی خیلی کم و ناچیزی می باشد.  به طوری که می توان اندازه سختی آن را با عدد صفر نشان داد.

لازم به ذکر است که  قاب خمشی این سازه ها به دلیل وجود اتصالات صلب دارای سختی جانبی خوبی می باشد اما این سختی کافی نمی باشد و نمی توان جهت مقاوم سازی ساختمان تنها به این مساله تکیه کرد.

در این گونه موارد از مهاربند و یا دیوار برشی استفاده می کنیم تا به سختی جانبی سازه افزوده شود. معمولا مهاربندها بیشتر در سازه های بلند که استفاده از سازه از فولادی مرسوم تر است مورد استفاده قرار می گیرد.

از نقطه ضعف عمده این نوع مهاربندها می توان به این مورد اشاره کرد که در محدوده غیر ارتجاعی به دلیل سختی جانبی موجود در مهاربند ها قابلیت جذب انرژی بسیار کمتری دارند و دارای شکل پذیری پایینی می باشند.

به همین خاطر معماران در سال های گذشته برای رفع این مشکل از سیستم مهاربند واگرا استفاده می کردند.  اما با گذشت سال ها و پیشرفت علم و تکنولوژی با توجه به مواردی همچون شکل پذیری،  ظرفیت جذب و استهلاک انرژی در سازه ها این سیستم به عنوان جایگزینی مناسب برای سیستم مهاربندی همگرا معرفی شده و مورد استفاده قرار می گیرد.

مهاربند واگرا و ویژگی های آن


اگر بخواهیم مهاربند واگرا را به طور کلی توضیح دهیم به طور کلی می توان گفت این نوع مهاربند به محل اتصال تیر به ستون متصل نمی باشد. البته ممکن است یک سر آن متصل باشد ولی به طور حتم یک سر آن به محل اتصال تیر به ستون وصل نمی باشد.

مهندسین سازه ها و محققین برای ساخت مهاربند های واگرا پارامترهای مهمی را مد نظر قرار می دهند که بر سختی و مقاومت نهایی مهاربند واگرا بسیار تاثیر گذار می باشد.  این پارامتر بر اساس فرمول نسبت Lبه نسبت Eطراحی و ساخته می شود. Lنشان دهنده طول کل تیر دهانه و Eطول تیر پیوند مهاربند واگرا می باشد.

در سال ۱۹۹۹در کشور ژاپن تحقیقات جالبی در مورد مهاربند های واگرا انجام گرفت که این تحقیق مهم نتایج جدید و مهمی در مورد سختی و مقاومت مهاربند واگرا برای مهندسین سازه ها و محققین نمایان ساخت.

 

مهاربند واگرا و ویژگی های آن

این تحقیق و آزمایش نشان داد که حداکثر سختی سازه به ازای 0=Lبه Eیا ۰=Eبه وجود می آید که مربوط به قاب با مهاربندی واگرا می باشد. 

یادآوری نکات مهم در مورد مهاربند واگرا


در ادامه به نکات مهم مهاربند واگرا می پردازیم که به شرح زیر می باشد: 

1. در بسیاری از موارد که طراحان معماری در تنگنا قرار دارند نمی توانند به قاب های ساختمانی مهاربندی شده به وسیله مهاربند واگرا استفاده نمایند.

2. مهاربند واگرا نسبت به مهاربند همگرا دارای شکل های بیشتری می باشد اما سختی آن نسبت به مهاربند همگرا بسیار پایین تر است. در واقع با افزایش یافتن طول تیر پیوند سختی جانبی قاب نیز کم می گردد. همچنین با افزایش طول پیوند و تغییر دادن مکانیزم از پرنس به خمش در تیر پیوند تنش نیز افزایش می یابد.

3. در تیرهای دارای مکانیزم خمشی با در نظر گرفتن تنش های تیر پیوند معلوم می شود که بالاها به طور کامل تسلیم شده و برش حاکم نمی باشد. در این حالت که جذب انرژی توسط بالاها انجام می گیرد کمتر از جذب انرژی در تیر پیوند برش می باشد. در تیر پیوند مشخص می شود که جان در دو انتهای پیوند و در کل طول پیوند و بالاها تسلیم شده اند.  لازم به ذکر است که عملیات جوشکاری و حرارت ناشی از آن باعث کاهش شکل پذیری می گردد.

نوشتن دیدگاه

ارسال

تمامی حقوق متعلق به آرین تیس می باشد.

طراحی سایت و خدمات سئو توسط تیم سئوهاما - میزبانی وب توسط سرورهاما