بادبند چیست؟ انواع، فواید و عملکرد سیستم مهاربندی - جعبه مهر

سازوکار بادبندها

نیروهای عرضی معمولاً به دلیل زلزله و باد ایجاد می شوند. بیشتر طرح های ساختمانی این نیروها را در نظر گرفته و با استفاده از روش ها و تکنیک های مختلف، مقاوم سازی های لازم را انجام می دهند؛ بادبند یکی از آنها است.

نیروهای بادی و زلزله که بر فونداسیون یا پایه ساختمان اثر می گذارند، باعث حرکت عرضی سازه می شوند. بنابراین، برای مقابله با این نیروها و ایجاد استحکام لازم، ساختمان های فلزی نیاز به بادبند دارند.

بادبندها شامل میله های فولادی یا کابل ها و یا تیرآهن ها (معمولاً نبشی یا ناودانی) هستند، که به بر حسب نوع مورد نظر در قاب اطراف سازه قرار داده می شوند. در ساختمان هایی که دارای چندین دهانه هستند، از مهاربندی اغلب در دهانه عظیم تر در کلیه طبقات همان دهانه استفاده می گردد. مهاربند را می توان حتی در دهانه اول و آخر در هر طبقه طراحی کرد.

اعضای بادبند، بار را در یک سرانجام دریافت می نمایند و آن را به قاب بعدی منتقل می نمایند تا بار در سراسر قاب ها توزیع گردد. بادبندها همچنین در مقابل کشش نیز مقاومت می نمایند، زیرا در نقاط تلاقی خود با استفاده پیچ و مهر یا جوش به محل مورد نظر دوخته شده اند.

سیستم بادبند باید ساختار را از حرکت عرضی در امان نگه دارند (همچنین نیروهای بالابری باد اضافی نیز در پشت بام وجود دارد که با یک مؤلفه ساختاری متفاوت طراحی می گردد). فعالیت لرزه ای باعث می گردد زمین در زیر ساختمان به صورت افقی و یا عمودی شتاب بگیرد و نیروهایی را در مکان هایی با جرم متمرکز شده ایجاد کند. اینرسی ساختار را از حرکت باز می دارد و شرایطی مشابه دمیده شدن باد در مقابل دیوار را ایجاد می نماید.

از آنجا که باد و نیرونی زلزله از هر جهت ممکن است به وجود آید، همه قاب ها در دهانه بیرونی در 4 جهت باید در صورت لزوم با بادبند مناسب مقاوم سازی شوند. ساختار باید در برابر پیچ خوردگی، فشار، برش، خمش و بلند شدن مقاومت کند. ساختمان های کوچک تر فقط به عملکرد دیافراگم تیرها و سقف نیاز دارند. از طرف دیگر ساختمان های عظیم تر نیاز به تقویت اضافی در قالب مهاربندی را دارند.

انواع بادبند

برای تثبیت سازه ها در برابر نیروهای افقی دو سیستم مهاربندی به نام های مهاربندی عمودی و مهاربندی افقی وجود دارد.

• مهاربند قائم: مهاربندی که بین ستون ها در صفحه عمودی قرار گرفته است تا راستا بار را برای انتقال نیروهای افقی به زمین ایجاد کند. بیشتر ساختمان های فلزی جهت ایجاد مقاومت در برابر پیچ خوردگی در خصوص یک محور عمودی نیاز به مهار افقی دارند.
• مهاربند افقی: مهاربندی در هر طبقه راستای را برای انتقال بار نیروهای افقی به مهاربند عمودی ایجاد می نماید. هر طبقه برای ایجاد مقاومت نیاز به مهار افقی دارد. همچنین بام هم ممکن است به مهاربند نیاز داشته باشد.

این دو سیستم مهاربندی خود به تنهایی دارای مدل های سازه ای مختلفی به توضیح زیر هستند:

بادبند مورب منفرد: به این سیستم خرپا یا مثلث نیز گفته می گردد. بادبند مورب تکی با قرارگیری یک عضو به صورت مورب در داخل قاب، در برابر تنش و نیروهای جانبی مقاومت می نماید.

بادبند ضربدری: همچنین به عنوان مهاربندی X نیز شناخته می گردد. از نظر ظاهری دارای دو عضو مورب هستند که در محل تلاقی تیر و ستون تشکیل یک ضربدر را می دهند. مقاومت مهار فقط به مقاومت در برابر تنش نیاز دارد، زیرا یک بادبند برای مقاومت در برابر نیروهای افقی در یک قاب بسته به جهت بار عمل می نماید. کابل های فولادی یا تیرآهن های ناودانی یا نبشی اغلب برای این مهاربندی استفاده می شوند. این روش فضای موجود در داخل نما یا دهانه را محدود می نماید و باعث می گردد بیشترین خمش تیرها در کف ایجاد گردد.

بادبند وی شکل (V): دو عضو مورب است که از دو گوشه بالای یک عضو افقی کشیده شده اند و در میانه تیر تحتانی شکل V را ایجاد می کند. بابدبند هشتی شکل (8) نیز نوع معکوس این مهاربند است. به محض رسیدن هر دو عضو به ظرفیت مقاومت، بار وارده باید به وسیله نیروی خمشی تیر افقی دفع گردد.

بادبند کا شکل (K): دو عضو مورب به جای اتصل به مهم تلاقی تیر و ستون در میانه ستون به یکدیگر متصل می شوند. این بادبند انعطاف پذیری بیشتری را برای دهانه ها ایجاد می نمایند (از نظر قرار دادن پنجره) و تیر افقی با این نوع مهاربند نیروی خمشی کمتری را تحمل می نمایند. با این حال، بادبند K گزینه خوبی برای مناطق لرزه ای فعال نیست، زیرا پتانسیل خرابی ستون نسبت به مدل های دیگر بیشتر است.

بادبند برون محور: معمولاً در مناطق فعال لرزه ای استفاده می گردد. این بادبند از دو عضو مورب تشکیل شده است که به جای اتصال به محل تلاقی تیر و ستون، در یک نقطه مرکزی با فاصله ای نسبت به یکدیگر، به تیر بالا متصل می شوند. فاصله بین دو این عضو، انرژی حاصل از فعالیت لرزه ای را به وسیله تغییر شکل پلاستیک جذب می نماید.

نکته: نوع بادبند مورد نیاز برای سازه ای خاص توسط کد ساختمان محل (کد مربوط به ساختمانی در تهران یا تبریز بر حسب پهنای زلزله) تعیین شده است و به طراحی لرزه ای یا سرعت باد بستگی دارد.

فواید وجود بادبند

• با توجه به مهاربندی ساختمان ها، جابجایی طبقات و همچنین نیروی محوری و خمشی اضافی در ستون ها به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
• کاهش جابجایی جانبی یک مزیت مهم است. بادبند ضربدری در این حالت نسبت به بادبند V شکل مؤثر است.
• قاب های مهار شده با بادبند در مقابل باد و نیروهای لرزه ای بسیار بیشتر از ساختمان های بدون مهار مقاومت می نمایند.
• مهاربندی فولادی مقرون به صرفه و آسان برای ساختن است. همچنین فضای کمتری را اشغال می نماید و از انعطاف پذیری بالایی در طراحی برای پاسخگویی به مقاومت و سختی لازم برخوردار است.

اهمیت وجود بادبند در ساختمان

سیستم مهاربندی عرضی، بارهای جانبی را از روی هر یک از قاب ها (تیر و ستون) به مهارها منتقل و پراکنده می نمایند. همین عملکرد به ظاهر ساده، می تواند ساختمان را به حدی در برابر زلزله پشتیانی کند که نه تنها تلفات انسانی در کار نباشد، بلکه سازه از فروپاشی کامل نیز دور گردد. اهمیت وجود بادبندها در طراحی ساختمان های فولادی در کشورهایی همانند ایران (به دلیل زلزله خیز بودن)، به قدری مهم است که ساز و کار تصمیم گیری در صنعت ساختمان باید نهایت دقت و هوشیاری را به خرج دهند.

جعبه مهر: قدرت گرفته از سیستم مدیریت محتوای بانیما