سیستم ساختمانی قاب ساده

ابتدا می خواهیم در مورد سیستم  قاب ساده همراه با سیستم مهار بندی شده همگرا یا همان بادبند ضربدری  شروع به ارائه توضیحات نماییم .

در این سیستم کلماتی وجود دارید که با تشریح آنها می توان گفت که تقریبا این سیستم را معرفی کرده ایم و این کلمات عبارتند از :

اتصال مفصلی، سیستم قاب ساده، بادبند همگرا (ضربدری) 

اتصال مفصلی:

 در اتصال مفصلی بین تیر و ستون هیچ نوع لنگری مبادله نمی شود و فقط در این اتصال  از جدا شدن اعضا تیر و ستون  از یکدیگر ممانعت می شود ، یعنی زاویه تیر و ستون در محل اتصال می تواند از 90 درجه بیشتر یا کمتر شود.

وظیفه مهم این اتصال صرفا انتقال بارهای ثقلی کف به ستون می باشد.

در ادامه می خواهیم یک اتصال مفصلی ساده بین تیر و ستون را نمایش داده و به تشریح آن بپردازیم.
 

همانطور که پیش تر گفته شد در این اتصال از چرخش تیر نسبت به ستون جلوگیری نشده است و تیر می تواند زاویه ای غیر از 90 درجه با ستون داشته باشد . اگر بخواهیم بزرگ نمایی کنیم روند انتقال بار به صورت شکل زیر  می باشد.

سوال : محاسن اتصال مفصلی چیست و چه بار هایی از تیر به ستون وارد می شود ؟

پاسخ : زمانی که تیرصرفا برای بار ثقلی طرح می گردد به مراتب نیاز به مقطع کوچک تری نسبت به تیری هست که علاوه بر بار ثقلی باید متحمل بار جانبی نیز باشد وضمن آن که به دلیل عدم انتقال لنگر از تیر به ستون، پس مقاطع ستون نیز بسیار کوچک تر از حالتی است که لنگر از تیر به ستون منتقل می گردد .  

 در پاسخ قسمت دوم سوال می توان به شکل زیر اشاره نمود .

همانطور که در شکل بالا مشاهده می گردد ستون ها در این حالت صرفا برای بار قائم وارد از تیر به ستون طرح می گردند.

بیشتر بدانیم :

آیا با حضور نبشی فوقانی بستر برای انتقال لنگر فراهم نمی گردد ؟

با توجه به شکل زیر ، در صورتی که نبشی فوقانی فقط در نقاطی که با دایره قرمز نمایش داده می شود جوش شود می توان انتظار داشت که به صورت مفصلی عمل کرده و از انتقال لنگر جلوگیری کند ولی اگر نبشی فوقانی به صورت کامل جوش  شود.(full weld) کل اتصال و فرض مفصلی بودن زیر سوال می رود .

 سیستم قاب ساده :

در قسمت قبل در مورد اتصال مفصلی توضیح داده شد، حال می خواهیم در مورد به کارگیری این نوع از اتصال در سیستم قاب ساختمانی توضیحاتی را ارائه دهیم :

 تعریف قاب ساده :

به سیستمی گفته می شود که در آن تمام اتصالات به صورت مفصلی بوده و در هیچ یک از این اتصالات امکان مبادله لنگر فراهم نمی شود و وظیفه ی عمده تیر و ستون ها انتقال بار های مرده و زنده است و تامین مقاومت در برابر بارهای جانبی و ایجاد سختی در مقابل جابجایی ها و تامین پایداری کلی سازه  همانند شکل زیر بر عهده عناصر دیگری نظیر بادبند ها و دیوار های برشی می باشد .پس تحمل بار های ثقلی و انتقال به عهده بخش قابی و مقاوت در برابر بار های جانبی و ایجاد پایداری بر عهده عناصری همچون بادبند می باشد .
 

علت پایداری بعد از نصب مهاربند ها (بادبند ها ) ایجاد یک شبکه خرپایی یا یک هسته مقاوم در برابر بارهای جانبی است که که موجب می گردد تمام قاب های مجاور با تکیه به این شبکه خرپایی از طریق دیافراگم ها ( سقف ها که در آینده توضیح داده می شود ) مقاومت خود در برابر بارهای جانبی را حفظ می نمایند .

سوال : آیا وجود عضو مورب می تواند بحث مقاومت در برابر بار جانبی را پوشش دهد ؟ مثلا در شکل زیر سازه در برابر بار جانبی مقاوم شده است ؟

پاسخ : در شکل زیر به دلیل عدم تشکیل شبکه ی خرپایی نمی توان انتظار داشت که قاب ها در مقابل بارهای جانبی پایداری خود را حفظ نمایند . چون فرایند جذب و انتقال نیروهای جانبی به دلیل عدم حضور ستون در سمت راست شبکه خرپایی فرایند مقاومت در برابر بار جانبی را نقض کرده است.

 بادبند همگرا (ضربدری ):

مهاربند ضربدری یکی از محبوب ترین نوع از انواع مهاربندی در ایران بوده که در سازه های فولادی  اجرای می گردد و به نام مهاربند هم مرکز نیز شهرت دارد . دراین قاب‌های هم مرکز  محور مهاربندها تقریباً از محل محورهای تیر و ستون عبور می‌کند‌.

محاسن استفاده مهاربندهای هم محور (ضربدری)

این سیستم سختی فوق العاده ای دارد . در این مهاربند های ضربدری اگر که در وسط طول مهاربند به یکدیگر به نحو مناسبی اتصال داشته باشند، باعث کاهش طول قابل کمانش مهاربند می‌شود. به همین خاطر اعضای ضربدری مهاربندها را از وسط به یکدیگر متصل می کنیم. اتصال قاب‌هایی که مهاربندی می‌شوند به صورت مفصل طراحی میگردند که این اتصالات با توان اجرایی طراحی می شوند. نکته بسیار مهم این است که، این اتصالات در فاز محاسبات تئوری به صورت مفصلی فرض شده اند. در حالی که در زمان اجرا این اتصالات همواره درصدی گیرداری در آنها وجود دارد.

از این سیستم (قاب‌های فولادی مهاربندی شده با مهاربندهای ضربدری) عموماً برای تأمین سختی و مقاومت جانبی ساختمان‌های با ارتفاع کم تا متوسط در برابر بارهای جانبی استفاده می‌شوند. شایان ذکر است که در مهاربندهای ضربدری معمولاً یک قطر به‌ صورت پیوسته و قطر دیگر در وسط به ‌صورت منقطع اجرا می‌گردد. در مدل‌سازی مهاربندهای ضربدری فرض می‌شود قطرها پیوسته هستند. از طرف دیگر بار کمانشی مهاربند متأثر از ضریب طول مؤثر کمانشی مهاربند است.‌ این ضریب نیز متأثر از شرایط انتهایی عضو است. از این‌ رو تغییر شرایط اتصال مهاربند بر روی ظرفیت کمانشی آن تأثیر می‌گذارد.

شایان ذکر است که مهار‌بند یا بادبند به دلیل اجرای سریع ، محبوبیت بیشتری نسبت به دیوار برشی دارد . اما اجرای ناصحیح، نه تنها سبب پایداری نمی شود، بلکه سبب به وجود آمدن پیچش نیز می‌ شود.

منبع:

دپارتمان سازه سامانه کارگشا