بادبند چیست و چه کاربردی دارد؟

بادبند چیست و چه کاربردی دارد؟ در بازدیدهایی که از مناطق زلزله زده به عمل آمد مشاهده گردید ساختمانهای فلزی چند طبقه که بادبندی شده اند در مقابل نیروی زلزله مقاومت بیشتری از خود نشان می دهند. سیستم‌های قاب مهاربندی شده در سازه های فولادی، بتن آرمه و چوبی قابل استفاده هستند. در این سیستم‌ها، طراحی تیر و ستون فقط برای تحمل بارهای عمودی (با فرض تحمل تمام بارهای جانبی توسط بادبندها) صورت می‌گیرد. متداول ترین بادبند نیم رخ هایی از فولاد با پروفیلهای مختلف هستند که بصورت ضربدر بین دو ستون قرار میگیرند مانند نبشی – ناودانی – تیرآهن و غیره. برای آنکه سطح جوش در بادبندها به اندازه کافی باشد در محل اتصال بادبنـد بـه گره ها و یا محل برخورد دو پروفیل بادبند به همدیگر صفحه هایی جوش میدهند. طول و عرض و ضخامت این صفحه ها طبق محاسبه تعیین میگردد ولی ابعاد تقریبی آن در حدود ۳۵×۳۵ سانتیمتر به ضخامت ۱۰ میلیمتر میباشد. اگر دهانه ای از ساختمان بادبندی شود باید حتماً قسمتهای پایین همین دهانه تا روی فونداسیون بادبند ادامه پیدا کند. این بادبندها باعث میشوند نیرویی که در اثر باد و یا زلزله به بالای ستون وارد میشود به سرعت به زمین منتقل گردد.

ساختار بادبند یا مهاربند چگونه است؟

بادبند یا مهاربند یک سیستم سازه ای بسیار مستحکم است که معمولاً در سازه های تحت بارهای جانبی مانند باد و فشار لرزه ای استفاده می شود. اعضای یک قاب مهاربندی شده عموماً از فولاد سازه ای ساخته شده اند که می توانند هم در کشش و هم در فشار کار کنند. تیرها و ستون هایی که قاب را تشکیل می دهند بارهای عمودی را حمل می کنند و سیستم مهاربندی بارهای جانبی را حمل می کند. با این حال، قرارگیری مهاربندها می تواند مشکل ساز باشد زیرا می توانند در طراحی نما و موقعیت دهی بازشوها اختلال ایجاد کنند.

سیستم های بادبند عمودی و افقی

مقاومت در برابر نیروهای افقی توسط دو سیستم مهاربند تامین می شود. بادبند عمودی و افقی:

بادبند عمودی

مهاربندی بین خطوط ستون (در صفحات عمودی) مسیرهای بار را برای انتقال نیروهای افقی به سطح زمین فراهم می کند. ساختمان‌های قاب‌دار حداقل به سه صفحه مهاربند عمودی برای مهار هر دو جهت در پلان و مقاومت در برابر پیچش حول یک محور عمودی نیاز دارند.

بادبند افقی

مهاربند در هر طبقه (در سطوح افقی) مسیرهای بار را برای انتقال نیروهای افقی به صفحات بادبند عمودی فراهم می کند. مهاربندی افقی در هر سطح کف مورد نیاز است، با این حال، سیستم کف ممکن است مقاومت کافی را ایجاد کند. سقف ها نیز همچنین ممکن است به بادبند نیاز داشته باشند.

انواع بادبند یا مهاربند

برخی از رایج‌ ترین اشکال مهاربند در زیر فهرست شده‌اند.

1. بادبند قطری (Diagonal Bracing) با جهت‌گیری موازی یا متناوب

2. بادبند ضربدری (Cross Bracing) یا بادبند X شکل (X Bracing)

3. بادبند K شکل (K Bracing)

4. بادبند V شکل (V Bracing) وبادبند شورون (Chevron Bracing) یا بادبند به شکل ۷ و ۸

بادبند قطری

خرپایی یا مثلث سازی با قرار دادن اعضای ساختاری مورب در قسمت های مستطیلی یک قاب سازه شکل می گیرد که به تثبیت قاب کمک می کند. در صورت استفاده از بادبندهای قطری به صورت منفرد، عضوهای مهاربندی باید توانایی تحمل بارهای فشاری و کششی را داشته باشند

بادبند متقاطع یا ضربدری

مهاربندی متقاطع (یا مهاربندی X) از دو عضو مورب استفاده می کند که از یکدیگر عبور می کنند. اینها فقط باید در برابر کشش مقاوم باشند، بسته به جهت بارگذاری، یک مهاربند در هر زمان برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی عمل می کند. در نتیجه می توان از کابل های فولادی برای مهاربندی متقاطع نیز استفاده کرد. با این حال، مهاربندی متقاطع در نمای بیرونی ساختمان می تواند در موقعیت و عملکرد دهانه های پنجره اختلال ایجاد کند. همچنین باعث خمش بیشتر تیرهای کف می شود.

بادبند K

مهاربندهای K در ارتفاع وسط به ستون ها متصل می شوند. این قاب از انعطاف بیشتری برای تامین بازشوها در نما برخوردار بوده و منجر به کمترین خمش در تیرهای کف می شود. کمانش و تغییر شکل عضوهای بادبند K شکل می‌توانند تغییر شکل جانبی ستون‌های درگیر و شکست آن‌ها را در پی داشته باشند. به همین دلیل، استفاده از این سیستم مهاربندی در نواحی زلزله‌خیز به هیچ عنوان مجاز نیست.

بادبند V

دو عضو مورب که یک شکل V را تشکیل می دهند از دو گوشه بالایی یک عضو افقی به سمت پایین امتداد یافته و در یک نقطه مرکزی در عضو افقی پایینی به هم می رسند . در صورتی که نحوه قرارگیری بادبندها مشابه عدد ۸ (برعکس حرف V) باشد، اصطلاحا سیستم مهاربندی شورون به وجود می‌آید.

در سیستم مهاربندی ۷ و ۸، ظرفیت کمانش بادبند تحت فشار به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. میزان کاهش کمانش به اندازه‌ای است که مقدار آن به کمتر از ظرفیت کشش تسلیم می‌رسد. به این ترتیب، هنگام اعمال باری بیشتر از ظرفیت بادبندها، عضو افقی (تیر) به عنوان المان مقاوم در برابر خمش عمل می‌کند.

مهاربندی مرکزی معمولاً در مناطق لرزه خیز استفاده می شود. شبیه مهاربندی V است، اما اعضای مهاربند در نقطه مرکزی به هم نمی رسند. این بدان معنی است که یک فضای بین آنها در اتصال بالا وجود دارد. قطعات مهاربند به نقاط جداگانه روی تیرهای افقی متصل می شوند. بنابراین اتصال بین اعضای بادبند انرژی ناشی از فعالیت لرزه ای را از طریق تغییر شکل پلاستیک جذب می کند. همچنین می توان از مورب های تکی غیرعادی برای مهاربندی یک قاب استفاده کرد.

نتیجه :

سیستم مهاربندی عرضی، بارهای جانبی را از روی هر یک از قاب‌ها (تیر و ستون) به مهارها منتقل و پراکنده می‌کنند. همین عملکرد به ظاهر ساده، می‌تواند ساختمان را به حدی در برابر زلزله پشتیانی کند که نه تنها تلفات انسانی در کار نباشد، بلکه سازه از فروپاشی کامل نیز دور شود. اهمیت وجود بادبندها در طراحی ساختمان‌های 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.