یکی از مهم‌ترین اصولی که در ساخت و ساز ساختمان‌های مختلف باید مورد توجه قرار گیرد، پیاده سازی استانداردها و نکاتی است که باعث حفاظت از سازه در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله و باد می‌شود. ایمن سازی ساختمان با روش‌های مختلفی امکان‌پذیر است تا بتوان از خسارت‌های جانی و مالی در اثر وقایع طبیعی جلوگیری کرد. یکی از این راه‌ها استفاده از بادبند یا مهاربند است که می‌تواند در برابر ارتعاشات وارده، از ساختمان محافظت کند. اهمیت استفاده از بادبند در ساختمان‌سازی باعث شده تا ما بخواهیم در ادامه این مطلب به طور کامل به بررسی انواع مهاربند و کاربرد آن‌ها بپردازیم.
مهاربند چیست؟
برای پیاده‌سازی قاب مهاربندی شده ساختمان از مهاربند استفاده می‌شود که آن را با نام بادبند نیز می‌شناسند. قاب مهاربندی شده توانایی افزایش مقاومت سازه را در برابر نیروهای جانبی ناشی از بارهای دینامیکی دارد. سیستم قاب مهاربندی‌شده را به عنوان یکی از سیستم‌های باربر جانبی لرزه‌ای می‌شناسند. با استفاده از انواع مهاربند می‌توان مراحل اجرایی ساخت و ساز را آسان کرد که تا حد زیادی در کاهش هزینه‌ها نقش دارد.
اهمیت استفاده از مهاربندها
مهاربندها وظیفه افزایش مقاومت سازه را از نظر ساختاری دارند و اهمیت استفاده از آن‌ها در اینجاست که ظاهر می‌شود. آن‌ها می‌توانند در برابر نیروهای وارده به سازه مانند باد، زلزله و موارد دیگر تا حد زیادی از ساختمان محافظت کنند. مهاربندها به دلیل طراحی خاصی که دارند، می‌توانند نیروهای عرضی وارده به ساختمان را که می‌تواند ناشی از زلزله یا باد باشد، به ستون‌های نگهدارنده ساختمان یا قاب اصلی منتقل کنند. در اثر این انتقال، نیروها در قاب اصلی ساختمان توزیع میشوند تا فشارهای شدید کاهش پیدا کند. مهم‌ترین دلیل استفاده از سیستم‌های مهاربندی جلوگیری از ریزش‌های احتمالی در حوادث مختلف است
ویژگی‌های اساسی هر مهاربند
از مهم‌ترین ویژگی‌های مهاربندها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- برخورداری از ظرفیت باربری الاستیک بالا
- شکل‌پذیری محدود
- عدم مشارکت کلیه اعضای سازه در باربری جانبی
- تعیین‌کننده رفتار غیرارتجاعی
- عدم وجود نامعینی بالا
- عناصر مقاومتی در ستون‌های طرفین دهانه مهاربندی
انواع مهاربند
به طور کلی سیستم‌های مهاربندی شده در دو دسته زیر طبقه‌بندی میشوند:
۱- مهاربند عمودی یا قائم
یکی از رایج‌ترین بادبندها که در ساخت و ساز مورد استفاده قرار می‌گیرند، مهاربندهای عمودی هستند. این نوع مهاربند از ساختار عمودی برخوردار است و از تیرآهن یا دیگر پروفیل‌ها در ساخت آن استفاده می‌کنند؛ در نتیجه می‌تواند نیروهای افقی وارد به سازه را به سطح پایین‌تر منتقل کند. مهاربندهای عمودی می‌توانند با نیروی پیچشی مقابله کنند؛ به این منظور باید از سه صفحه مهاربند قائم با مقاومت و استحکام بالا استفاده کنند.
۲- مهاربند افقی
ساختار مهاربند افقی باعث می‌شود تا بار به صفحات مهاربند عمودی انتقال پیدا کند؛ بنابراین می‌تواند از ساختمان در برابر فشارهای جانبی محافظت کند.
انواع مهاربند از نظر شکل ظاهری
مهاربندها را از نظر شکل ظاهری می‌توان در گروه‌های زیر دسته‌بندی کرد که هر کدام بر اساس ویژگی‌های منحصر به فرد خود در بخش‌های مختلف ساختمان به کار برده میشوند. انواع مهاربند از نظر شکل ظاهری به قرار زیر است:
۱- مهاربند مورب یا منفرد
همان طور که از نام این مهاربند مشخص است، عضوی دارد که به شکل مورب داخل قاب قرار می‌گیرد و نقش آن مقاومسازی ساختمان در برابر نیروهای تنشی و جانبی است. بادبند مورب منفرد را با نام سیستم‌های مثلثی یا خرپا نیز می‌شناسند.
۲- مهاربند ضربدری
این نوع مهاربند ساختاری مورب دارد و محل قرارگیری آن در تلاقی تیر و ستون است. به مهاربند ضربدری، مهاربند X نیز گفته می‌شود.
۳- مهاربند وی شکل
این نوع مهاربند، ظاهری شبیه به حرف V انگلیسی دارد و شامل دو عضو مورب می‌شود که از گوشه‌های بالایی عضو عمودی اتصال یافته و در قسمت وسط تیر زیری به یکدیگر می‌رسند.
۴- مهاربند قطری
این نوع مهاربند شبیه به مهاربند ضربدری است و تفاوتی که در آن دیده می‌شود این است که تنها یکی از اعضای مهاربند ضربدری در قطر قرار می‌گیرد.
۵- مهاربند واگرا
بادبند واگرا که با نام مهاربند برون محور نیز شناخته می‌شود، یک انتهای آن به تیر متصل شده و یکی از نقاط انتهایی آن به محل تقاطع تیر و ستون اتصال نمی‌یابد.
۶- مهاربند همگرا
به مهاربند همگرا، مهاربند هم‌محور نیز گفته می‌شود که در آن همه اعضا مانند تیر و ستون در یک امتداد و از یک نقطه عبور می‌کنند و تلاقی آن‌ها با یکدیگر در یک نقطه مشترک است.
مهاربند در هنگام زلزله چگونه عمل می کند؟
همانند سایر سیستم‌های لرزه‌ای فولادی، مهاربند به گونه‌ای طراحی شده است که اعضای خاصی از قاب در هنگام زلزله‌های بزرگ تسلیم شوند. این تسلیم یا رفتار شکل‌پذیر این اعضا مقدار زیادی انرژی زلزله را جذب و از طریق مکانیزم‌های غیر ارتجاعی مانند کشیدگی، خم‌شدگی یا کمانش فولاد مستهلک می‌کند. این تغییر شکل عمدتا در مهاربندهای رخ می‌دهد و سایر اعضا مانند ستون‌ها و پایه‌ها را از آسیب‌های مشابه در طول زلزله محافظت می‌کند.
کمانش مهاربند معمولا بر اساس تفاوت در اندازه مهاربند یا ارتفاع ردیف در ضعیف‌ترین لایه رخ می‌دهد. زمانی که این عوامل موثر بر استحکام لایه به طور یکنواخت بین طبقات طراحی شوند، عیوب کوچک در مواد یا هندسه مکان کمانش اولیه را تعیین می‌کنند. سپس کمانش به سایر طبقات منتقل می‌شود تا همه مهاربندهای فشاری کمانش کنند. پس از این، پایه‌های فشاری افقی نقش مهمی در درگیر کردن مهاربندهای کششی و حفظ مسیر بار کامل بین طبقات ایفا می‌کنند. پایه‌ها و مهاربندها به عنوان یک خرپا عمودی بین تکیه‌گاه‌های جانبی در دیافراگم‌های کف عمل می‌کنند. بدون این پایه‌ها، مهاربندهای کششی بارهای عرضی قابل توجهی را به ستون‌ها منتقل می‌کنند.
مزایا و معایب استفاده از مهاربند
از مهم‌ترین مزایای استفاده از مهاربندها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- جابجایی جانبی را تا حد زیادی کاهش می‌دهند. برای این منظور اغلب از بادبند ضربدری استفاده می‌کنند که تاثیر بیشتری نسبت به بادبند V شکل دارد.
- کمک به افزایش مقاومت سازه‌های مرتفع در برابر وزش بادهای شدید می‌کنند.
- کمک به انتقال بارهای جانبی ناشی از سقف و حفظ پایداری چشمه‌های سقف سوله
- کاهش هزینه‌های پروژه
- عملیات اجرایی با سرعت بالا انجام می‌شود.
- ویژگی الاستیک بالا نسبت به قاب‌های خمشی دارند.
- می‌توان اجزای مهاربندها را تعویض و تعمیر کرد.
- بعد از زلزله امکان جایگزینی مهاربندهای معیوب وجود دارد.
از مهم‌ترین عیب سیستم‌های مهاربندی می‌توان به محدودیتی که در معماری سازه ایجاد می‌کنند، اشاره کرد. علاوه بر این در اجرای سیستم مهاربندی به دلیل آن که به مهارت و متد طراحی بالا نیاز است، باید دقت زیادی اعمال شود. توجه داشته باشید که بالا بودن قیمت میلگرد در بازار و از یک طرف اهمیت مقاومسازی ساختمان‌ها باعث شده تا کارفرمایان به دنبال راهی برای کاهش هزینه‌های پروژه باشند و اجرای مهاربندها می‌تواند به طور قابل‌توجهی در کاهش هزینه‌ها موثر باشد.
سخن پایانی
با توجه به آن چه که در این مقاله توضیح داده شد، می‌توان نتیجه گرفت که استفاده از مهاربندها در صنعت ساخت و ساز اهمیت بسیاری دارد. همچنین به دلیل نقش موثری که مهاربند یا بادبند در ایمن‌سازی سازه‌ها ایفا می‌کند، از جایگاه ویژه‌ای در دنیای مهندسی برخوردار است. ما در این مقاله به طور کامل توضیح دادیم که هدف از استفاده از مهاربندها در ساختمان‌ها چیست و انواع آن‌ها را از نظر شکل ظاهری و شیوه قرارگیری معرفی کردیم. مهندسان با بررسی شرایط ساختمان در قسمت‌های مختلف سازه یکی از انواع مهاربندها را به کار می‌گیرند.
