مهاربند یکی از عناصر حیاتی در ساختمانها و سازههای فلزی و بتنی است که نقش افزایش پایداری و ایمنی سازه را بر عهده دارد. وقتی سازه در برابر نیروهای جانبی مانند باد و زلزله مقاومت نشان میدهد، مهاربندها هستند که این استحکام را فراهم میکنند. در این مقاله با مهاربند چیست، انواع مهاربند، کاربردها، مزایا و اشتباهات رایج در اجرای آن آشنا میشوید.
معرفی مهاربند یا بادبند
مهاربند یا بادبند، یک عنصر سازهای است که برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی و افزایش سختی سازه به کار میرود. این عناصر معمولاً از فولاد ساخته میشوند و در قابهای فلزی و سازههای بتنی نصب میشوند. مهاربندها میتوانند جانبی، سقفی، قطری یا شورون باشند و بر اساس نوع نیرو و محل نصب انتخاب میشوند.
اجرای صحیح مهاربند با رعایت ایمنی باعث میشود که:
-
سازه در برابر زلزله و باد مقاوم شود
-
کمانش ستونها و تیرها کاهش یابد
-
توزیع نیرو در سازه بهتر انجام شود
در مقابل، اشتباهات رایج در نصب مهاربند، مانند عدم رعایت زاویه مناسب، جوش یا پیچ ضعیف و یا انتخاب نوع نادرست مهاربند، میتواند ایمنی کل ساختمان را به خطر بیندازد.
انواع مهاربند
مهاربندها با توجه به نوع نصب، عملکرد و شکل سازهای، به چند دسته اصلی تقسیم میشوند. شناخت این انواع برای انتخاب مناسبترین مهاربند و افزایش ایمنی سازه بسیار مهم است. هر نوع مهاربند ویژگیها و کاربردهای خاص خود را دارد و در طراحی و اجرای سازه باید به آن توجه ویژه شود. از مهمترین نوع میتوان به مهاربند واگرا و همگرا اشاره کرد.
مهاربند همگرا (Concentric Bracing)
در مهاربند همگرا، محور اعضا در نقاط اتصال همگرا هستند، یعنی خطوط نیرو از یک نقطه همگرا عبور میکنند. این نوع مهاربند معمولاً در قابهای فلزی و سازههای بتنی به کار میرود و وظیفه اصلی آن انتقال نیروهای جانبی به فونداسیون و کاهش تغییر مکان جانبی سازه است. مهاربند همگرا سختی بالایی دارد و باعث کنترل کمانش اعضای سازهای میشود.
انواع مهاربند همگرا
-
مهاربند قطری: برای کنترل تغییر شکل و مقاومت در برابر نیروهای جانبی در قابهای ساده
-
مهاربند زانویی: برای کاهش کمانش تیر و ستون در ساختمانهای فلزی و بتنی
مهاربند واگرا (Eccentric Bracing)
در مهاربند واگرا، محور اعضا همگرا نیست و اعضا بهصورت مایل نصب میشوند. این طراحی باعث میشود انرژی زلزله جذب شده و شکلپذیری سازه افزایش یابد. مهاربندهای واگرا در مناطقی با خطر زلزله بالا و در سازههایی که نیاز به انعطافپذیری دارند، کاربرد دارند.
انواع مهاربند واگرا
-
مهاربند شورون (Chevron Bracing): شکل V مانند که معمولاً در سولهها و ساختمانهای صنعتی استفاده میشود و تغییر مکان جانبی سازه را کاهش میدهد
-
مهاربند همگرای ویژه: طراحی شده برای جذب انرژی بیشتر و افزایش شکلپذیری سازه در نقاط بحرانی
مهاربند زانویی
مهاربند زانویی معمولاً در ساختمانهای بتنی و فلزی نصب میشود و وظیفه آن کنترل کمانش تیر و ستون و افزایش مقاومت جانبی قاب است. این نوع به ویژه در قابهایی که طول اعضا زیاد است و احتمال کمانش وجود دارد، کاربرد دارد.
مهاربند سقف سوله و جانبی
این نوع مهاربند مخصوص سولهها و ساختمانهای صنعتی است. مهاربند سقفی سوله و جانبی پایداری سقف و دیوارهها را در برابر نیروهای جانبی افزایش میدهد و از تغییر شکل و خرابی سازه جلوگیری میکند.
طراحی مهاربند
طراحی مهاربند باید مطابق با استانداردهای ساختمانی و بارگذاری نیروهای جانبی انجام شود.
انواع طراحی شامل:
-
طراحی دستی مهاربند همگرا
-
طراحی دستی مهاربند واگرا
-
طراحی دستی مهاربند ضربدری
-
طراحی دستی مهاربند همگرای ویژه
-
طراحی مهاربند شورون در ایتبس
هر نوع طراحی باید بر اساس نیاز سازه، نوع قاب و تحلیل بارگذاری انتخاب شود.
کاربردهای مهاربند
مهاربندها کاربردهای گستردهای در سازههای مختلف دارند، از جمله:
-
سازههای فلزی: جلوگیری از کمانش ستونها، افزایش سختی قابها
-
سازههای بتنی: استفاده در دیوار برشی یا قابهای مختلط
-
سولههای صنعتی: مهاربند سقفی سوله و جانبی
-
ساختمانهای بلند: کنترل تغییر مکانهای جانبی و مقاومت در برابر زلزله
مزایای مهاربند
استفاده از مهاربند مزایای زیادی برای سازه دارد:
-
افزایش ایمنی ساختمان در برابر نیروهای جانبی
-
کاهش تغییر شکل و کمانش اعضا
-
کاهش هزینههای ساخت و مواد مصرفی نسبت به استفاده از قاب خمشی صرف
-
قابلیت جذب انرژی زلزله (بهخصوص در مهاربندهای واگرا و شورون)
اشتباهات رایج در اجرای مهاربند
اجرای نادرست مهاربند میتواند اثرات جبرانناپذیری داشته باشد. از جمله این اثرات عبارتند از:
-
نصب با زاویه نامناسب
-
جوش یا پیچ ضعیف
-
انتخاب نوع مهاربند نامناسب برای نوع سازه
-
رعایت نکردن فاصله و طول اعضا
-
عدم بررسی کمانش تاب و طول موثر مهاربند
این اشتباهات باعث کاهش سختی و ایمنی سازه میشوند و حتی در برخی موارد باعث خرابی جزئی یا کلی ساختمان در زلزله میگردند.
نتیجهگیری
مهاربندها نقش کلیدی در پایداری و ایمنی سازهها دارند و استفاده درست از آنها میتواند اثر قابل توجهی در مقاومت ساختمانها داشته باشد.
با شناخت انواع مهاربند، کاربرد مناسب و طراحی صحیح، میتوان سازههای ایمن و مقاوم در برابر نیروهای جانبی ساخت. توجه به جزئیات اجرایی و جلوگیری از اشتباهات رایج نیز برای حفظ ایمنی الزامی است.