بادبند یا مهاربند چیست؟

بابند و مهاربند و کارکرد های آن

0

بادبند و مهاربند چیست؟

بادبند ها یا مهاربند ها المان هایی هستند، عموما مورب که در قاب های سازه ای اجرا می شوند و استواری سازه را در برابر نیروهای جانبی فراهم می کنند.

اساس کار بادبند بر خاصیت مثلث است.

وقتی چند المان خطی یا صفحه ای با اتصال به هم، از حالت یکنواخت در می آیند و تشکیل یک یا چند مثلث را می دهند، در صورتی که طول المان ها تغییر نکند، زوایای بین آن ها ثابت خواهد ماند.

بنابراین عضو ساخته شده، در صورت وجود تکیه گاههای ثابت می تواند، در برابر نیروهای خارجی از خود مقاومت بیشتری نشان دهد.

 بادبند ها نیز در قاب های سازه ای با تشکیل چنین ساختاری، مقاومت سازه را در برابر نیروهای جانبی فراهم می کنند.

در المان های خرپایی نیز باز هم از همین خاصیت استفاده می شود. اعضای خرپایی هم، با تشکیل واحدهای مثلثی شکل، که از اتصال اجزای خطی تشکیل می شود، سازه ای صلب را بوجود می آورند.

 این سازه می تواند در برابر نیروهای کششی و فشاری مقاومت نمایند. از این حیث بادبند ها و خرپا ها با یکدیگر قرابت دارند.

 با استفاده از تیرهای خرپایی مهاربندی شده می توان دهانه های بسیار بلندی را اجرا نمود.

عملکرد بادبند ها بیشتر به صورت عمودی (ارتفاعی) مورد توجه است و عملکرد خرپاها بیشتر به صورت افقی

گستره استفاده از بادبند ها در سازه های مهندسی

برج ایفل فرانسه:

طراحان در سازه های عظیم و مهمی از بادبند ها و مهاربند ها  به صورت مستقل یا ترکیبی با خرپا ها یا سایر سیستم های باربر استفاده نموده اند.

شاید مشهور ترین نسخه استفاده از مهاربند ها در یک سازه مهندسی، را بتوان برج ایفل فرانسه دانست.

یک سازه عظیم با مهاربند های ریز و درشت در سرتاسر آن.

امروزه در اکثر سازه های بلند مرتبه مشهور می توان آثار مهاربند ها را مشاهده نمود.

برج میلاد بلندترین سازه موجود در ایران:

اگر چه در بدنه اصلی این برج از دیوارهای برشی عظیم به عنوان سیستم باربر جانبی استفاده شده است اما سازه راس برج روی یک ساختار کاملا مهاربندی شده از مقاطع گرد با اتصالات فلنجی سوار شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تصاویری از عملیات لیفت و نصب سازه راس برج میلاد – سازه ای متشکل از مهاربند های ضربدری قطور با مقطع گرد و اتصالات فلنجی

 

 

همچنین در سازه موجود در سرسرای پایین برج نیز شاهد بادبند های ضربدری عظیم الجثه با مقطع بتنی هستیم. این بادبند ها برج را احاطه کرده است و پایه آن را در مهار کرده است.

 

نمایی از عمارت پایین برج و بادبند های قطور ضربدری با مقطع بتنی

مهاربند ها بخصوص در طراحی سازه های بلندمرتبه و برج ها، نقش بسزایی ایفا می کنند. آن ها، نیروهای وارده به سازه را پخش کرده و سبب عملکرد بهینه سازه در مقابل آنها می شوند و می توان سازه های با ارتفاع بیشتری را با آن ها طراحی نمود.

برج کانتون درچین – برج اسکای تری در ژاپن

برج کانتون، با ۶۰۰ متر ارتفاع و برج توکیو اسکای تری با ۶۳۴ متر ارتفاع در چین و ژاپن، هر دو در زمره بلندترین برج های مخابراتی جهان هستند که از همین سیستم سازه ای بهره برده اند

 

برج توکیو اسکای تری – ژاپن – ارتفاع ۶۳۴ متر
برج کانتون - چین - ارتفاع 600 متر
برج کانتون – چین – ارتفاع ۶۰۰ متر

 

من در کنار این دو بزرگوار

برج ملنیوم تهران (هزاره سوم)

برج ملنیوم تهران که با بادبند های سترگ سالهاست که در بخش مرکزی تهران، در تقلای بهره برداری است.

در بعضی از دهانه های این ساختمان بزرگ، که به دلیل محدودیت های معماری امکانِ ادامه ستون ها، تا روی فونداسیون نبوده است، از بادبند های هشتی با مقاطع خیلی قوی، در زیر ستون ها استفاده شده است که بار، طبقات را به ستون های کناری و از آنجا به فونداسیون منتقل کنند. در تصویر بالا یکی از این ستون ها را مشاهده می کنید.

برج العرب:

در سازه این برج هم که یکی از مجلل ترین و گران ترین هتل های جهان می باشد، از بادبند های بسیار بزرگ استفاده گردیده است

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

برج خلیفه:

این برج ۸۲۳ متری در حال حاضر بلندترین برج جهان است. تا ارتفاع ۵۸۶ متری بدنه اصلی سازه بتن مسلح است و سیستم باربر آن هسته بتن مسلح  است. از ارتفاع ۵۸۶ متر به بالا به کلی اسکلت فلزی کاملاً بادبندی شده استفاده شده است. در چنین ارتفاعی که وزش باد نیز شدید تر است، وجود سازه فلزی همراه با بادبند ها ، باعث سبک تر شدن سازه می گردد.  در نتیجه نیروی کمتری به بدنه سازه در طبقات پایین تر وارد می شود.

در چنین ارتفاعی دامنه حرکت جانبی سازه بیشتر است. وجود بادبند ها و مهاربند ها تاثیر زیادی در کاهش دریفت سازه در این ارتفاع دارد.

 همچنین در طبقات بالا،مساحت کمتری نسبت به طبقات قبلی وجود دارد، به همین خاطر به جای استفاده از دیوار های برشی و ستون های قطور بتنی که فضای زیادی را اشغال می کنند، بهتر است از استراکچر فلزی که مقاطع کوچکتری نسبت به مقاطع بتنی معادل دارند، استفاده شود.مقاطع فلزی سرعت کار را بالا می برد. طبقات پایینی این برج به صورت طبقه طبقه، با قالب های دوکا بتن ریزی شده است .

طبعا این روش زمان زیادی را جهت اجرای سازه می برد. مدت زمانی هم جهت عمل آوری و رسیدن به مقاومت بتن باید صبر نمود.

اما در قسمت فلزی، استراکچر طبقات در مراحل کمتری اجرا شده. و بتن ریزی نیز از داکتی که در قسمت میانی سازه برای دسترسی به طبقات فلزی، پیش بینی شده بود، به صورت یکجا انجام شده است که نسبت به زمان اجرای بخش های پایینی برج، سرعت بسیار بیشتری دارد.

این مزیت برای ماه های انتهایی منتهی به تاریخ بهره برداری چنین پروژه ای که مورد توجه همه دنیاست بسیار مهم است. تصاویری از این برج باشکوه را در ادامه می بینیم.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

بیش از یک چهارم از ارتفاع این برج با شکوه با اسکلت فلزی، بادبندی شده اجرا گردیده است.

استفاده از بادبند ها به صورت EXPOSE  یا CROSS BRACING

همان طور که در تعدادی از نمونه های بالا مشاهده کردید، ساختمان ها با بادبند های اسکپوز (CROSS BRACING) علاوه بر نقش سازه ای نقش بسزایی نیز در معماری و زیبایی هر چه بیشتر این ساختمان ها، دارند.

در ادامه چند نمونه از این ساختمان ها که در سراسر دنیا وجود دارد، آورده ایم:

برج تبر سنت ماری یا سویسس ری:

این ساختمان که در سال ۲۰۰۴ به بهره برداری رسید، یکی از مشهورترین، ساختمان های مدرن در لندن است. سازه برج با مهاربند های ضربدری به صورت سرتاسری محصور شده است. نمای آن نیز، بر اساس شکل بادبند ها، به صورت مارپیچ های شیشه ای ساخته شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نمایی از فضای ورودی برج
نمایی از فضای داخلی برج

ساختمان نیوفاندلند:

این برج نیز در لندن واقع شده است. در سازه این برج از یک هسته بتنی در مرکز استفاده شده است. بادبند ها، دورتا دور این برج را محصور کرده اند . این برج ، با توجه به عرض کم  زیر بنا، ارتفاع قابل توجهی دارد که مطمئنا، ساخت آن ، با وجود بادبند ها میسر گردیده است.

در چنین سازه ای عامل کنترل کننده در طراحی مقاطع، دریفت سازه است.  وجود مهاربند ها به همراه هسته بتنی، دریفت سازه را تا حد قابل قبول کاهش می دهند.  در آموزش طراحی سازه بتنی، به صورت کامل به مفهوم دریفت و نحوه کنترل آن در سازه پردخته ایم. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

المان های بادبندی در دورتا دور این برج، علاوه بر تقویت سازه، برای اجرای نمای مد نظر معماری نیز به کار گرفته شده است.

در ادامه نیز تصاویری از ساختمان های با سیستم مهاربندی و بادبند های اکسپوز آورده ایم.

جیانو تاور – چین ( JIANO TOWER- CHINA )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

اینترنشنال پلازا – چین (International Plaza – CHINA)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

برج هرست – نیویورک (Hearst tower- New York)

سطوح مقاطع فولادی و بادبند ها ، برای مقابله با آتش سوزی، با مواد فایر پروف پوشانده شده  است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تعداد ساختمان های با نمای بادبندی شده اکسپوز بی شمار است. در هر نقطه از جهان که جست و جو کنید، نمونه هایی از این نوع ساختمان ها مشاهده میکنید.

استفاده از بادبند در پل سازی:

از بادبند ها و سیستم های مهاربندی شده، در پل سازی نیز بسیار بهره گرفته می شود.

پل طبیعت:

بادبند ها  و مهاربند ها عناصری هستند که می توانند معماری و سازه را به یکدیگر پیوند دهند. پل طبیعت سمبل چنین پیوندی است. پلی که سازه و معماری آن یکی است. تک تک المان های سازه ای، کارکرد معماری و زیبایی شناختی دارند.

طراحی این پل به دست تیم طراحی به سرپرستی خانم مهندس لیلا عراقیان انجام شده است که در سال ۲۰۱۶ برنده جایزه آقا خان به مبلغ یک میلیون دلار گردید.

این جایزه هر سه سال یکبار به معمار یا معماران برتر زنده اعطا می گردد.

تصاویری از مراحل ساخت این پل چشم نواز را ببینیم.

 

البته در پل ها، بیشتر از مهاربند ها در قالب خرپا استفاده می شود. در مقاله ای دیگر به تفصیل در مورد پل های خرپایی صحبت میکنیم

بادبند ها و مهاربند ها در مخازن در ارتفاع و خطوط انتقال نیرو:

در نصب مخازن و تاسیسات در ارتفاع نیز، ماننده مخازن آب، مخازن سوخت،  دکل های انتقال نیرو، دکل های مخابراتی و … نیز بهترین انتخاب سازه های بادبندی شده است. چون هم سبک تر است هم سرعت اجرا و نصب آن ها بیشتر است.

مخازن آب:

نمایی از یک مخزن آب در  در ارتفاع که روی یک استراکچر بادبندی شده نصب گردیده است.

البته مخازن به صورت بتنی هم قابل اجرا هستند اما اجرا آن نسبت به سازه فلزی بادبندی شده بسیار سخت تر و زمان بَر تر است. نیاز به داربست بندی و قالب بندی و بتن ریزی مرحله ای دارد.

دکل های برق:

 

تقریبا تمامی دکل های انتقال برق فشار قوی و مرتفع، از سازه های سبک بادبندی شده است. استفاده از این دکل ها علاوه بر مزایای قبلی، امکان انتقال برق از جاهای صعب العبور مثل دامنه کوه ها و دره ها را فراهم می نماید.

دکل های مخابراتی:

قطعات دکل پس از ساخت در کارخانه، به صورت امتحانی مونتاژ می شوند تا در صورتی که اشکالی هست در کارخانه برطرف گردد و سپس مجدد باز شده و بارگیری می شود.

استفاده از بادبند ها در سازه های صنعتی و نیروگاهی

یکی از کاربردهای اصلی بادبند ها و مهاربند ها در این نوع سازه ها است.

اجرای پایه های برج هِلِر به صورت بادبند های  ضربدری
استفاده از  بادبند ها در سازه های نگهدارنده تجهیزات – نیروگاه سیکل ترکیبی عسلویه
استفاده از بادبند ها در استراکچر اصلی سازه های نیروگاهی – نیروگاه سیکل ترکیبی عسلویه
استفاده از بادبندهای بسیار قوی با اتصالات پیچ و مهره ای در سالن اصلی توربین بخار. نیروگاه سیکل ترکیبی عسلویه.

این مقاطع به صورت کامل در کارخانه ساخته و به محل نصب منتقل می گردد.

بابند های سقفی در سوله ها و سازه های صنعتی:

در سوله ها و سازه های صنعتی، بادبند های سقفی نیز می بایست اجرا گردد. بخصوص وقتی بار دینامیکی جرثقیل سقفی یا مونوریل  به سقف وارد می شود.

بادبند های سقفی، سازه اصلی توربین بخار – نیروگاه سیکل ترکیبی عسلویه
در پایپ راک ها و سازه های مربوط به خطوط انتقال لوله در نیروگاهها و پتروشیمی ها، همواره از بادبند ها و مهاربند ها استفاده می گردد.

بادبند ها در سوله های سبک:

در طراحی سوله های سبک، با درجه اهمیت متوسط ، که بارهای استاتیکی و دینامیکی زیادی به آن ها وارد نمی شود و فاصله دهانه ستون ها زیاد نیست،  می توان از بادبند های ضربدری با مقاطع اصطلاحا لاغر که صرفا دارای ظرفیت  کششی هستند، در دیواره  ها و سقف ها، استفاده نمود.

البته به شرط اینکه کاملا بادبند ها در حالت کشش قرار داده شده باشند. مقاطعی مثل پروفیل های گرد و یا میلگرد در طراحی و اجرای این بادبند ها متداول هستند. در این بادبند ها برای هر بازو یک پیچ دو سر رزوه تعبیه می شود که پس از نصب بادبند، با سفت کردن آن، بادبند ها در حالت کشش کامل قرار می گیرند.

ناظران چنین سازه هایی حتماً می بایست از سفت شدن کامل پیچ ها اطمینان حاصل کنند به صورتی که تحت فشار هیچ گونه تابی نخورند.

نمایی از یک پیچ دو سر رزوه – تصاویر از سایت coolis.ir انتخاب گردیده است.

مقاطع اصلی بادبند ها:

مقاطع بادبند را طراح سازه مشخص می کند. در ساختمان های متداول مسکونی مقاطع اصلی بادبند معمولاً ناودانی یا UNP هستند که به صورت دوبل در کنار هم بازوی بادبند را تشکیل می دهند.

البته در طراحی های خاص یا سازه های خاص، طراحان یا کارخانه های ساخت اسکلت بسته به نیاز خود می توانند ار مقاطع دیگری مانند پروفیل های لوله ای و باکس استفاده نمایند.

بازوهای بادبندی بسته به نظر طراح با آرایش های مختلف در داخل قاب مهاربندی قرار می گیرند. از انواع آرایش بادبند ها، بادبند های ضربدری، بادبند های هفتی و هشتی یا ترکیب هفتی و هشتی است.

بادبند ها معمولا در قاب های مفصلی اجرا می شوند. در صورتی که ستون ها به صورت دوبل IPE باشند، جهت ستونها به گونه ای است که اتصالات بادبند روی جان ستون ها قرار بگیرد.

بادبند های (بادبندهای هفتی و هشتی) V شکل:

بادبند ضربدری عملکرد بهتری را نسبت به بادبند هفتی و هشتی دارد و از بقیه متداول تر است. بیشتر طراحان از بادبند های هفتی و هشتی معمولا در زمان هایی که محدودیت هایی داخل قاب مهاربندی داشته باشیم، استفاده می کنند. مثلا وقتی که در قاب مذکور، مجبور به اجرای بازشو باشیم. بادبند هفتی از نظر بازشوی پنجره، فضای بیشتری را در اختیار قرار می دهد، ولی عملکرد ضعیف تری را نسبت  به بادبند هشتی دارد.

تصویر مربوط به بادبند های V شکل به کار  رفته در ساختمان اصلی بخش جراحی  بیمارستان مسیح دانشوری –  سال۱۳۹۰
از نظر سازه ای جهت تعدیل نیروها بهتر است از بادبند هفتی و هشتی به صورت ترکیبی استفاده کنیم به صورتی که  راس بادبند هفتی و هشتی روی یک تیر قرار بگیرند.

تیر پیوند در بادبند های شکل:

در بادبند های هفتی و هشتی، تیری که اتصال میانی بادبند روی آن می نشیند، اصطلاحاً تیر پیوند نامیده می شود. تیر پیوند می بایست در ناحیه اتصال به مقاطع بادبند، با استفاده از سخت کننده ها، در ناحیه جان تقویت گردد.

بادبند های هفتی و هشتی را می توان به صورت پا باز ، نیز  اجرا نمود. که در این صورت نیاز به تیر پیوند قوی تری می باشد.

اتصالات بادبند:

اتصالات بادبند ها در سازه های متداول ،شامل پلیت های اتصال گوشه، گاست پلیت و لقمه ها هستند.

هر کدام از این اتصالات ضوابط و نکات اجرایی منحصر بفردی دارد که  می بایست ، آن ها را بدانیم و رعایت کنیم. عملکرد درست بادبند، بستگی به عملکرد درست تک تک این اجزا دارد. این اتصالات می توانند به صورت جوشی یا پیچ و مهره ای یا ترکیبی از این دو اجرا شوند. اتصالات پیچ و مهره ای هم می توانند به صورت فلنجی یا اسپلایسی باشد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

اتصالات پیچ و مهره ای اسپلایسی (ورق اتصال) و مقاطع I شکل ساخته از ورق. در واقع  اینجا بادبند ها در نقش ستون های مورب به کار گیری شده اند. برج هادسون- نیویوک
استفاده از بادبند V شکل به صورت خوابیده- برج هادسون – نیویورک – ایالات متحده

مونتاژ و نصب بادبند ها:

شاید اکثرا ما با ماهیت و عملکرد بادبند ها در سازه ها  آشنا باشیم.  اما مشکل اصلی در نحوه اجرای بادبند ها ( مونتاژ و نصب ) توسط پیمانکاران است که معمولا از کیفیت لازم برخوردار نیست. وقتی که بادبند ها درست اجرا نشوند، نمی توانند عملکرد مناسب، آنچنان که در طراحی برایشان درنظر گرفته شده از خود نشان دهند.

بسیاری از تخریب های اساسی در ساختمان ها، ناشی از عدم کارکرد درست سیستم های باربر جانبی است . این سیستم ها در قاب های خمشی شامل اتصالات و در قاب های مفصلی شامل بادبند ها  می شود.

عملکرد بادبند ها در زلزله:

زلزله اصلی ترین عامل تحمیل بار جانبی به ساختمان های متداول در شهرهاست. نیرویی عظیم که در مدت چند ثانیه تا چند دقیقه، ساختمان ها را در جهات مختلف به لرزه در می آورد. اینجاست که حاصل کار طراحان، مجریان، پیمانکاران و ناظران در بوته آزمایش نهاده خواهد شد.

بادبند ها که تا این لحظه شاید بیکارترین اعضای اسکلت سازه بوده اند، اینک مانند یک دروازبان باید به مصاف این مهاجم چموش بروند. حیاتی ترین وظیفه و حداقل انتظاری که از بادبند ها و سایر سیستم های بابر ساختمان می رود، حفظ ایستایی ساختمان، حداقل تا زمانی است که ساکنان بتوانند از آن خارج شوند.

و اولویت بعدی کارکرد بادبند ها  این است که ساختمان از شرایط بهره برداری خارج نگردد. یعنی بعد از زلزله نیز، بتوان با آرامش و بدون نیاز به نوسازی یا مقاوم سازی خاصی از ساختمان استفاده نمود.این موارد به خصوص مورد دوم، در زلزله اخیر در کرمانشاه، کمتر به چشم خورد. در ادامه گزیده ای از تصاویر تخریب های مربوط به این زلزله، آمده است.

عدم اجرای سخت کننده (stiffner) در تیر پیوند، باعث کمانش و دفرمگی آن شده است.

استفاده از مقطع تک IPE به جای مقطع دوبل UNP باعث پیچش و کمانش بادبند شده است. همچنین ابعاد ناکافی ورق اتصال و جوش آن، باعث گسیختگی بازوی ناپیوسته شده است. ورق های اتصال گوشه فقط به ستون ها جوش شده اند و ….  با این وضع اجرا، همین که ساختمان به طور کامل تخریب نشده جای شکرش باقی است.

تخصیص مقطع نامناسب IPE تک برای مهاربند، که موجب کمانش آن شده است. پیمانکار  برای راحتی خودش در آجر چینی، از این مقطع استفاده کرده است. زیرا به این شکل می تواند رگه های آجر  را داخل جان تیر کار کند. ورق اتصال نیز، تنها به جان ستون جوش شده و  به تیر جوش داده نشده است که باعث تخریب جان ستون گردیده است.

در این ساختمان از مقاطع صحیح استفاده گردیده است .  عدم اجرای لقمه ها در طول مقطع (بازوی فوقانی)  باعث کمانش مقطع گردیده است. اجرای لقمه ها طول مهار نشده UNP  ها را کاهش می دهد و  باعث عملکرد یکپارچه بازوی بادبند می شود.

باوجود تمام نقصان های موجود در اجرای بادبند ها، عملکرد سازه های فلزی، در زلزله کرمانشاه، بسیار بهتر از سازه های بتنی بود است. به همین دلیل بعد از زلزله، تمایل مردم آن منطقه، به شدت به سمت ساختمان های با اسکلت فلزی، سوق پیدا کرد.  تصاویر از وبسایت geohazard.ir  انتخاب گردیده است.

پس باید علاوه بر دانستن ماهیت عملکردی بادبند ها، برجزییات اجرایی بادبند ها از قبیل مقاطع مورد استفاده، روش های مونتاژ و نصب اصولی بادبند و ضوابط مربوطه به طور کامل تسلط داشته باشیم. همچنین مونتاژ و نصب صحیح بادبندها، به میزان قابل توجهی از پرتی مصالح مثل پروفیل و ورق و سیم جوش می کاهد. ضمناً با صرفه جویی در مدت زمان نصب، هزینه نیروی انسانی را نیز کاهش می دهد. با توجه به شرایط اقتصادی فعلی هر چقدر بتوانیم درصد پرتی مصالح مصرفی را کمتر کنیم، ارزش کار ما بیشتر است. 

محصول آموزشی نکات اجرایی مونتاژ و نصب بادبند ها به همین منظور تهیه شده است. می توانید این آموزش را از لینک زیر تهیه بفرمایید.

لینک صفحه این محصول:

آموزش نکات اجرایی بادبندها

 

می توانید قسمت اول این آموزش را اینجا نگاه کنید و از لینک زیر دانلود نمایید.

 دانلود رایگان قسمت اول به حجم ۵۷ مگابایت

 

این آموزش، قسمتی از آموزش جامع آموزش نقشه خوانی و نکات اجرایی سازه های فلزی است که به صورت مجزا نیز برای شما عزیزان ارائه شده است. 

برخی از نقاط ضعف ها در اجرای بادبند ها:

مراحل اصلی اجرای بادبند های با اتصالات جوشی، شامل تهیه مقاطع و پلیت های اتصال ، برشکاری و مونتاژ روی زمین، نصب بادبند ها داخل قاب مهاربندی و جوشکاری است . انجام هر یک از این مراحل، نکاتی دارد که می بایست رعایت گردد تا یک قاب مهاربندی عملکرد درستی را از خود نشان دهد.

اجرای بادبند ها در مرحله مونتاژ و نصب، قلق ها و فوت و فن هایی دارد. خیلی از پیمانکاران یا این فوت و فن ها را نمی دانند، یا در اجرای اصولی آن و رعایت کامل ضوابط آن، کوتاهی می کنند.  وقتی با این فوت و فن ها، آشنا باشیم  می توانیم نظارت درستی بر کار پیمانکاران داشته باشیم و از بروز چنین مسائلی تا حد زیادی جلوگیری نماییم.

یکی از مهم ترین پیش نیاز ها، قبل از اجرای بادبند ها این است که ستون ها، به شیوه صحیح شاغول شده باشند. در غیر این صورت مقاطع را نمی توان داخل قاب مهاربندی اجرا نمود.یکی از کارهای ممنوع در رابطه با مقاطع فلزی و پلیت های اتصال، آسیب زدن به آن ها به هر شکلی است. این آسیب  ها می تواند به صورت دفرمه شدن، پارگی مقطع  یا سوراخ کردن آن ها باشد.

دفرمگی یا پارگی مقاطع در قسمت های موثر در تنش ها به هیچ عنوان پذیرفته نیست و می بایست، عضو آسیب دیده تعویض یا به روش اصولی اصلاح گردد. سوراخ کاری هم در صورت ضرورت باید به شکل اصولی انجام شود.

سوراخ کاری ها در بادبند ها:

گاهی در قطعات اسکلت فلزی، ازجمله بادبند ها ، قبل از نصب نیاز به سوراخ کاری است. به خصوص در قطعات  با اتصالات پیچی ممکن است در کارخانه، سوراخ کاری ناقص انجام شده باشد یا سوراخ ها در جای درست تعبیه نشده باشد.  گاهی هم پیمانکاران نصب، جهت اتصالِ متعلقاتِ باربرداری مثل قلاب یا طناب یا سیم بکسل یا شِگِل اقدام به سوراخ کاری مقطع می نمایند.

در بادبند های ضربدری که به صورت کامل یا نیمه ، روی زمین مونتاژ می شوند، سوراخ کردن ورق گاست به این منظور شایع تر است. بهانه آنها هم این است که هنگام لیفت تعادل آن بهتر حفظ می شود.  اولا برای بستن بادبند از ناحیه ورق گاست ، سوراخ کردن آن ضروری نیست

می توان به جای سوراخ کردن، یک قطع اتصال کمکی جهت قلاب کردن جوش داد یا اینکه طناب، بکسل یا چین بلاک را به صورت کمربندی دور مقطع ببندیم.   ثانیا در صورت لزوم، می بایست سوراخ کاری با روش دیگری به جز هوابرش انجام گیرد و بعد از اتمام کار نیز سوراخ ایجاد شده پُر گردد.

به طور کلی استفاده از هوابرش، باعث تضعیف مقاومت در قطعات فلزی می شود و بهتر است حتی الامکان از برشکاری و سوراخ کاری با هوا، پرهیز نمود.

در بادبند های ضربدری گاست پلیت قلب اتصال است و آسیب زدن به آن، باعث تضعیف کل بادبند می شود.

نحوه سوراخ کاری و ترمیم آن در مقاطع فلزی:

در صورتی که به ناچار در قطعه ای نیاز به سوراخ کاری داشتیم،  اولا این سوراخ کاری باید به صورت سرد (با استفاده از مته و گرد بُر) انجام شود.

در صورتی هم که سوراخ انجام شده موقتی است یا موقعیت سوراخ می بایست تغییر کند، می بایست با استفاده از ذوب سیم جوش (الکترود) داخل آن، سوراخ موقت یا سوراخ اولیه  پر گردد. سپس با سنگ زنی، ناحیه پر شده صاف و صیقلی شود تا با سطوح مجاور هم تراز گردد. در انتها هم ناحیه ترمیم شده، همرنگ بقیه جاهای سازه رنگ آمیزی شود یا ضد زنگ زده شود.

سوراخ کاری مقطع بادبند با استفاده از دریل مگنت.  آهنربای موجود در پایه دستگاه، با روشن شدن آن، به مقطع چسبیده و از تکان و جابه جایی مته جلوگیری می کند. برای جلوگیری از شکستن گردبُر، هنگام کار، با استفاده از آب صابون، مته را خنک می کنند و اصطحکاک بین مته و سطح فلز را کاهش می دهند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مته های گردبُر در سایزهای مختلف در بازار موجود است و برای مثال گردبُری که در تصویر می بینید، گرد بُر نمره ۱۸ است. یعنی سوراخی با قطر ۱۸ میلی متر روی قطعه ایجاد می کند. قیمت این قطعه کوچک در تاریخ خرید (خرداد ماه ۹۷) ۱۶۰ هزار تومان بود. در صورت استفاده ناصحیح، به سرعت می شکند.  حتماً باید هنگام استفاده از آب صابون یا مایع مشابه استفاده کرد. در صفحه مربوط به این مقاله در وبسایت ، فیلمی از نحوه استفاده از دریل مگنت و گردبُر را قرار دادده ایم.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

قاب های مهاربندی و تیرهای لانه زنبوری (CPE)

نکته دیگری در خصوص قاب های مهاربندی که مقاله آشنایی با سقف های کامپوزیت نیز، به آن اشاره شد، در مورد استفاده از تیرهای لانه زنبوری است. تیرهای لانه زنبوری به خاطر شکل مونتاژ آن ها، دارای ارتقاع بیشتری نسبت به تیر ساده معادل هستند که این سبب داشتن ممان اینرسی بیشتری می شود که در خمش عملکرد بهتری را سبب می شوند. اما جان این تیرها به دیل شبکه شبکه بودن ضعیف می باشد. به همین دلیل محدودیت هایی در استفاده از آن ها وجود دارد.

از تیرهای لانه زنبوری صرفا مجاز به استفاده در موارد زیر هستیم.

  • به عنوان تیرهای فرعی و تو دلی مثلا سقفهای کامپوزیت یا عرشه فلزی
  • در قاب های مفصلی ساده (فاقد بادبند)

در قاب های مفصلی ساده المان های افقی (تیرها) صرفاً برای تکمیل قاب سازه اجرا می شوند. این قاب ها نه بار جانبی را تحمل می کنند و نه بار ثقلی زیادی به آن ها وارد می شود.

چون در تیرچه ریزی ها، معمولا جهت تیرچه ها به گونه ای است که سر تیرچه ها روی تیرهای قاب خمشی قرار می گیرند و بار ثقلی سقف به آن ها منتقل می شود. بارهای جانبی هم در جهت قاب مفصلی توسط دهانه های بادبندی شده تحمل می شوند.

تقریبا تنها باری که در این قاب ها به تیرها وارد می شود، بار دیوار اجرا شده روی آن ها در هر طبقه است. استفاده از تیرهای لانه زنبوری در این قاب ها بلامانع است.

استفاده از تیرهای لانه زنبوری در قاب های بادبندی شده، ممنوع است. حتی اگر در نقشه های سازه به این شکل نمایش داده شده باشد. مهندسین ناظر به این موضوع دقت نمایند.

 تکنولوژی های جدید در بادبند ها و مهاربند ها:

بادبند های کمانش ناپذیر یا ضد کمانش یا کمانش تاب

همان طور که در بخش عملکرد بادبند ها در زلزله دیدیم، آسیب پذیری بادبندها بیشتر از نظر کمانش در آنهاست. بادبند های کمانش ناپذیر که در جهان تحت عنوان BRB  (مخفف Buckling Restrained Brace ) شناخته شده اند، با مقطع مرکبی که در ساخت آن ها استفاده شده این نقطه ضعف را مرتفع ساخته اند.

در حال حاضر شرکت هایی در داخل کشور نیز این بادبند ها را تولید می نمایند. البته متد استانداردی برای طراحی سازه با این نوع بادبند در حال حاضر وجود ندارد و شرکت های سازنده، پارامتر های مختلفی را برای طراحی با این نوع مهاربند ها معرفی می کنند که یک نقطه ضعف برای آن ها محسوب می شود.

شکلی شماتیک از اجزای  یک بازوی بادبند کمانش تاب

تصاویر از وبسایت brbkian.ir انتخاب شده است.

بادبند های هیدرولیکی (میراگر های لرزه ای)

امروزه در سازه های بزرگ و پیشرفته، از تکنولوژی بازوهای هیدرولیکی در انواع مختلف برای بادبندها استفاده می شود که با دمپ کردن انرژی حاصل از زلزله، میزان لرزش و آسیب به سازه را به حداقل ممکن می رسانند. همچنین می توان از ترکیب این نوع بادبند ها به همراه بازوهای کمانش ناپذیر )  ( BRB نیز برای تقویت هر چه بیشتر سیستم باربر جانبی استفاده نمود.

شکلی شماتیک از اجرای دمپر (میراگر) در دهانه مهار بندی. میراگر ها به شکل ها مختلفی، عرضه می شوند. شکل بالا یکی از نمونه های متداول اجرای میراگر روی بادبند هشتی است.

اجرای میراگر در راستای بازوی بادبند هشتی. در اینجا بادبند کمانش ناپذیر به صورت ترکیبی با میراگر به کار رفته است.

نمونه ای از یک میراگر غول پیکر که روی بادبند هفتی اجرا گردیده است.

در طراحی سازه بیمارستان  در حال احداث آتیه ۲ در شهرک غرب نیز، از تکنولوژی میراگر های لرزه ای در بادبند ها پیش بینی گردیده که به زودی در سازه آن اجرا می گردد.

سازه بیمارستان آتیه ۲ – شهرک غرب – مرداد ماه ۹۷

استفاده  از بادبند در مقاوم سازی ساختمان ها:

در طرح های مقاوم سازی هم، یکی از گزینه های مطرح، برای بالا بردن مقاومت سازه در زلزله استفاده از بادبند ها است.  بخصوص در سازه های بتنی، طرح های مقاوم سازی با استفاده از  مهاربند ها و بادبند ها ، بسیار مورد توجه است. اتصال بادبند ها به سازه بتنی، معمولا به دو شکل انجام می گیرد.

  • اجرای غلاف های فولادی دور ستون ها و اتصال مقاطع بادبند به غلاف ها
  • کاشت بولت، در بدنه تیرها و ستون های بتنی و که پلیت های اتصال مقاطع فولادی به آن پیچ می شود.

اجرای غلاف دور ستون های بتنی با نبشی و تسمه فولادی و فریم بندی قاب بتنی و اجرای بادبند ضربدری داخل آن

بولت های کاشته شده در اسکلت بتنی، بازوی باد بند را به سازه متصل کرده است.

به دلیل کوچک بودنِ دهانه، میراگر به صورت یک طرفه روی بادبند اجرا شده است

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مقایسه سیستم باربر جانبی بادبندی و قاب خمشی

در طراحی سازه، می توان از  با توجه به متد طراحی و مشخصات سازه، از سیستم های مختلف باربر جانبی استفاده استفاده نمود.

قاب های خمشی با اتصالات گیردار، دیوار برشی بتنی یا فولادی، یا سیستم های ترکیبی، سیستم هایی هستند که می توان در حالت های معمولی، متوسط و ویژه          بر اساس اهمیت ساختمان، استفاده نمود. در آموزش های طراحی سازه، این سیستم ها کاملا توضیح داده شده است.

مزیت قاب های خمشی نسبت به قاب مهاربندی در درجه اول در ضریب رفتار بزرگتر در زلزله است که در محاسبات نیروی زلزله تاثیر دارد و آن را کاهش می دهد. البته در این قاب ها، پارامتر تعیین کننده دیگری به نام دریفت( Drift)   افزایش می یابد که باید کنترل نمود، از حد مجاز، بیشتر نباشد.

 کنترل این پارامتر در طراحی قاب های خمشی،  سبب بزرگتر شدن و سنگین تر شدن مقاطع به خصوص افزایش عمق تیرها می شود. این موضوع، از معایب سیستم قاب خمشی نسبت به قاب های مهاربندی است. در آموزش کنترل دریفت در سازه بتنی، به صورت کامل به مفهوم دریفت سازه و نحوه کنترل آن پرداخته ایم.

لینک صفحه این محصول در وبسایت نگین عمران :

آموزش کنترل دریفت سازه بتنی در ETABS 2016

از دیگر مزیت های قاب های خمشی ، تامین بازشو ها (پنجره ها) به صورت فول است. این مزیت به خصوص در برج ها، که چهار طرف نورگیر هستند بسیار مورد توجه است و تاثیر بسزایی در معماری داخلی و همچنین نمای آن ها می گذارد.

با اینکه بادبند ها نقش موثری در سبک شدن اسکلت سازه دارند، اما در سال های اخیر در ساخت و ساز های بلند مرتبه و  برج باغ ها در تهران ،کمتر بادبندها را مشاهده میکنیم.
بادبند ها در تامین نور ساختمان محدودیت هایی ایجاد می کنند. همچنین دردسر هایی که مونتاژ و نصب بادبند ها دارد، باعث شده است، انبوه سازان و طراحان، تمایل کمتری به استفاده از این سیستم سازه ای در این ساختمان ها داشته باشند.
در این ساخت و ساز ها، برای برج هایی که ارتفاع زیاد و زیر بنای کم دارند، معمولا از سیستم سازه ای قاب خمشی همراه با یک هسته متشکل از دیوار های برشی در مرکز سازه، استفاده می شود.

با این حال در ساخت و ساز های معمولی به خصوص ساختمان هایی که از دو سمت با ساختمان همسایه مجاور هستند و امکان تامین نور از آن سمت ها نیست، استفاده از بادبند گزینه اول طراحان در سازه های فلزی است. به همین دلیل به عنوان یک مهندس عمران نیاز است کاملا با بادبند ها، نحوه اجرای آنها و نکات ریز و درشت مربوط به آن آشنا باشیم.

جانمایی (موقعیت)  بادبند ها در اسکلت سازه

موقعیت بادبند ها با توجه به مدل سازه و نقشه معماری توسط طراح تعیین می شود. جانمایی بادبند ها باید طوری باشد که کمترین پیچش را در سازه ایجاد کند. تعیین موقعیت بادبند ها با توجه پلان ستون گذاری و دهانه های موجود، می توان گفت کاری تجربی است.

طراحان با تجربه با توجه به پیش فرض هایی که در ذهن خود از پلان های سازه ای دارند، راحت تر می توانند بهترین موقعیت قرار گیری بادبند ها در پلان سازه را تعیین کنند. در سازه های نامنظم انتخاب موقعیت مناسب برای بادبند ها دشوارتر از سازه های منظم است و به سعی و خطای بیشتری نیاز دارد.

در زیز نمونه ای از یک پلان جانمایی بادبند و دیتایل های مربوطه را در سازه ای بسیار نامنظم و نامتقارن مشاهده می کنید. این پلان مربوط به پروژه مدرسه احیا در ولنجک می باشد، که در سال ۱۳۹۳ کار طراحی آن انجام شده است.

دانلود فایل پی دی اف مربوط به جانمایی و دیتایل نقشه ها

 

 

در آموزش های طراحی سازه (حضوری و  غیر حضوری) این مسائل را برای علاقمندان به طراحی به صورت کامل تشریح می کنیم. برای کسب اطلاع بیشتر در زمینه اموزش های طراحی سازه، با شماره ۰۹۱۹۶۸۳۵۵۶۵ تماس حاصل فرمایید. 

 

در نگارش این مقاله زحمت زیادی کشیده شده است. خوشحال می شویم که ما را از نظراتتان بهره مند سازید همچنین این مقاله  را با دیگران به اشتراک بگذارید.

می توانید نسخه کامل تر این مقاله را با تصاویر با کیفیت تر، در قالب فایل پی دی اف از لینک زیر دانلود نمایید:

دانلود فایل پی دی اف این مقاله به حجم ۳۱  مگابایت

 

پیشنهاد میکنم این مقالات را نیز از دست ندهید:

نکات اجرایی راه پله
سازه نگهبان خرپایی متقابل

برای دریافت مقالات و مطالب جدید وبسایت نگین عمران، و اطلاع از مطالب و محصولات جدید نگین عمران در ایمیلتان، می توانید فرم زیر را تکمیل نمایید.

از همراهی و همدلی شما دوستان عزیز کمال تشکر را دارم.

 

 

 

ممکن است شما دوست داشته باشید بیشتر از نویسنده

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.