بادبند ساختمان، یک سیستم متشکل از مقاطع فولادی است که جهت مقاومت در برابر نیروها و فشارهای ناشی از باد و زلزله طراحی و اجرا می‌شود. این اجزا به صورت حرفه‌ای و با جزییات کامل در سازه‌ها نصب می‌شوند تا ساختمان را در مقابل نیروهای خارجی مانند باد و زمین‌لرزه تقویت کرده و از تخریب و آسیب‌های جدی جلوگیری نمایند.
در ساختمان‌های امروزی، از مصالح مقاوم مانند انواع آهن‌آلات و بتن با کیفیت برای ساخت اسکلت استفاده می‌شود.
مهاربند ساختمان در نقاط مختلف ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کاربرد موجب افزایش استحکام و امنیت سازه می‌شود و از تخریب سازه، ریزش دیوارها و آسیب‌های دیگر جلوگیری می‌کند.
مهاربند ساختمان انواع مختلفی دارد، از جمله مهاربند مقاطع فولادی که در قاب‌های ساختمان‌های اسکلت فلزی یا بتنی استفاده می‌شود. این مهاربندها اشکال مختلفی مانند K، V و X را به خود می‌گیرند. اجرای صحیح مهاربند در نقاط مختلف ساختمان از اهمیت زیادی برخوردار است تا جلوی ناپایداری و پیچش در سازه را بگیرد.
به طور کلی، مهاربند ساختمان باعث تقویت و استحکام بیشتر سازه‌ها در برابر نیروهای خارجی می‌شود و در معماری و انسان‌سازی ساختمان‌ها نقش مهمی ایفا می‌کند.
انواع سیستم اجرا بادبند در ساختمان:
سیستم‌های مختلف مهاربند ساختمان جهت تثبیت سازه در برابر نیروهای افقی دو نوع اصلی دارند که در زیر توضیح داده شده‌اند:
-
بادبند عمودی:
در سیستم مهاربند عمودی، یک صفحه عمودی بین ستون‌ها قرار می‌گیرد. این نوع مهاربند به طور عمدتاً در ساختمان‌هایی با قاب‌های دارای مقطع عریض مورد استفاده قرار می‌گیرد. هدف اصلی این سیستم، مقاومت در برابر پیچش در مورد یک محور عمودی است. ساختمان‌های قاب‌دار اغلب به مهاربند عمودی نیاز دارند تا از جابجایی غیرقابل کنترل و پیچش‌های زاویه‌ای جلوگیری شود.
-
بادبند افقی:
مهاربند افقی، در هر سطح افقی ساختمان قرار می‌گیرد و برای انتقال بار نیروهای افقی به صفحه‌های عمودی ایجاد مسیر فراهم می‌کند. این نوع مهاربند به هر طبقه از ساختمان نیاز دارد و در اساساً به منظور افزایش استحکام و پایداری ساختمان در برابر نیروهای افقی موثر است. بادبند افقی در انتقال نیروهای لرزه و فشارهای جانبی ناشی از باد مؤثر است و بهبود ایمنی و عملکرد سازه را تضمین می‌کند.
در کل، انتخاب میان بادبند عمودی یا افقی بستگی به ویژگی‌های سازه و نیازهای طراحی دارد. استفاده صحیح از این سیستم‌ها موجب افزایش کارایی و استحکام سازه در برابر نیروهای افقی مختلف می‌شود و از جابجایی‌ها و خسارات جلوگیری می‌کند.
انواع قاب‌های بادبند ساختمان:
هرکدام از این انواع قاب، خصوصیات و کاربردهای منحصر به فردی دارند.
-
قاب مهاربندی شده هم‌محور:
در قاب مهاربندی شده هم‌محور، مهاربندها و اعضای قاب به طور اصلی در یک خط محوری قرار دارند. این نوع قاب‌ها به ویژه در ساختمان‌های با اندازه‌های طولی بزرگ و ارتفاعی معنی‌دار به کار می‌روند. این سیستم در مقابل نیروهای لرزه و فشارهای افقی به خوبی عمل می‌کند و از استحکام و پایداری سازه اطمینان می‌بخشد.
-
قاب مهاربندی شده برون‌محور:
قاب مهاربندی شده برون‌محور، مهاربندها و اعضای قاب در دو یا چند خط محوری قرار دارند. این نوع قاب‌ها بیشتر در ساختمان‌های با فرم‌ها و اندازه‌های مختلف و معماری خاص به کار می‌روند. قاب مهاربندی شده برون‌محور به دلیل امکان انعطاف‌پذیری بیشتر در طراحی و استفاده از فضای داخلی، در پروژه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این سیستم نه تنها به مقاومت در برابر نیروهای لرزه و فشارهای افقی کمک می‌کند بلکه امکان ایجاد طرح‌های متنوع و زیبا را نیز فراهم می‌سازد.
هر یک از این انواع قاب با توجه به خصوصیات فنی و عملیاتی خود، به بهبود استحکام و عملکرد سازه کمک می‌کنند.
قاب مهاربندی شده هم‌محور (CBF):
قاب مهاربندی شده هم‌محور، یک نوع قاب مهاربند ساختمان است که در آن محورهای خنثی در هر گره از یک نقطه مشترک با هم تلاقی می‌کنند. این سیستم عمدتاً در ساختمان‌های با ابعاد طولی بزرگ و ارتفاعی معنی‌دار به‌کار می‌رود. به دلیل تقاطع محورها در نقاط گره‌ها، حالت برون‌محوری در این قاب‌ها به چشم می‌آید.
مزایا و ویژگی‌ها:
- ساختار سریع اجرایی با سرعت بالا
- خصوصیات خوبی در مقابل بارهای جانبی
- اتصالات ساده
معایب:
- عدم انطباق مناسب با نیازهای مناطق زلزله‌زی
در کنار مزایا، یکی از اشکالات این قاب، عدم ملزوم به اجرای پیچیده در اتصالات آن است. این ویژگی منجر به سرعت اجرای بالا و افزایش سختی در مقابل بارهای جانبی می‌شود. با این حال، در مناطق زلزله‌زی، عدم مقاومت اعضای فشاری نظیر ستون‌ها در برابر تناوبی بودن بارهای زلزله، یکی از نقاط ضعف این قاب محسوب می‌شود.
انواع دیگر قاب مهاربندی همگرا:
-
مهاربند ضربدری:
در این نوع، دو عضو مهاربند به صورت قطری زوایای متقابل یک دهانه را به یکدیگر متصل می‌کنند.
-
مهاربند قطری و منفرد:
این مهاربند شبیه به مهاربند ضربدری است با این تفاوت که فقط یکی از اعضای آن دارای قطر است.
-
مهاربند V شکل هم‌محور و خارج محور:
این مهاربند دو عضو خود را بر روی یک گره در رو یا زیر تیر با یکدیگر متقارن می‌سازد و مسیر انتقال نیرو بیشتر می‌شود.
-
مهاربند K شکل:
در این نوع، دو عضو این مهاربند در یک طرف ستون یک جفت را در نقطه خاصی بر روی ستون مقابل یکدیگر قطع می‌کنند.
مهاربند برون‌محور یا واگرا:(PDF)
مهاربند ساختمان خارج محور، یا همان سیستم واگرا، یک نوآوری جدید در زمینه مهندسی سازه است که به تدریج جایگزین سیستم‌های قدیمی مهاربند شده هم‌محور می‌شود. این سیستم با ویژگی‌ها و امکانات منحصر به فرد خود، توجه را به سمت خود جلب کرده و به علت کاربردهای گسترده‌اش، تبدیل به یک گزینه مطرح برای طراحان سازه شده است.
مزایا:
- مقاومت به بارهای جانبی: مهاربند برون‌محور به دلیل طراحی خاص خود، مقاومت بسیار خوبی در برابر بارهای جانبی از جمله زلزله دارد.
- استفاده بهینه از فضا: سازه‌هایی که با این سیستم طراحی می‌شوند، توانایی استفاده بهینه از فضا را دارند و امکان ایجاد فضاهای باز و کمترین مانع در مسیر داخلی را فراهم می‌کنند.
- طراحی مدولار: این سیستم امکان طراحی مدولار را فراهم می‌کند که به طراحان اجازه می‌دهد بخش‌های مختلف سازه را به صورت جداگانه طراحی و اجرا کنند.
تحدیدات و چالش‌ها:
- کمبود دانش: کمبود دانش در زمینه طراحی و اجرای این سیستم از مهمترین چالش‌هایی است که باعث عدم رواج گسترده آن شده است.
- نیاز به آموزش: مهندسان و کارفرمایان نیاز به آموزش‌های جامع در زمینه مهارت‌های لازم برای اجرای این سیستم دارند.
- هزینه اجرا: در مقایسه با سیستم‌های مهاربند متداول، هزینه اجرای مهاربند برون‌محور ممکن است بیشتر باشد که این موضوع نقطه توجهی برای سازندگان است.
با افزایش دانش و تجربه در زمینه مهاربند برون‌محور، امیدوار است که استفاده از این فناوری در صنعت سازه و ساختمان به مرور زمان افزایش یابد و مزایا و چالش‌های آن به‌طور جامع‌تر درک شود.
ضوابط اجرایی بادبند ساختمان:
ضوابط اجرایی مهاربند ساختمان، که برای افزایش استحکام و پایداری سازه مورد استفاده قرار می‌گیرد، به دقت باید رعایت شوند. در ادامه، مفاد اصلی این ضوابط را به صورت حرفه‌ای و فنی شرح می‌دهیم:
-
تقویت ابتدا و انتها:
ابتدا و انتهای مهاربندها با سخت‌کننده باید به‌طور محکم و قوی محکم شوند. این اقدام اساسی است تا توانایی مهاربند در مقاومت نیروها و فشارهای وارده را بهبود بخشیده و اطمینان حاصل شود.
-
استفاده از جسم سخت‌کننده:
در تیرهای واسط با طول کمتر از یک متر، علاوه بر سخت‌کننده اصلی، از یک جسم سخت‌کننده دیگر در میان تیره واسط استفاده شود. این اقدام به تقویت نقاط ضعف و جلوگیری از تراکم محلی کمک می‌کند.
-
محدودیت در طول تیر واسط:
طول تیر واسط باید از دو دهم طول کل دهانه بیشتر نشود. این محدودیت به جلوگیری از ایجاد ستون‌های فشاری ناپایدار کمک می‌کند.
-
زاویه بین عضو مهاربند و تیر واسط:
زاویه بین عضو مهاربند و تیر واسط باید در محدوده ۳۰ الی ۶۰ درجه قرار گیرد. این زاویه بهینه جهت انتقال نیروها و حفظ تعادل سازه را فراهم می‌کند.
-
اجتناب از تیرآهن لانه‌زنبوری و تیرآهن دوبل:
استفاده از تیرآهن لانه‌زنبوری و تیرآهن دوبل در تیر واسط ممنوع است، زیرا این اجزا توانایی کافی در مقابل بارهای وارده را ندارند و می‌توانند به مشکلات جدی در استحکام سازه منجر شوند.
از رعایت این ضوابط اجرایی پیشنهاد می‌شود تا بهبود کیفیت و عملکرد مهاربند ساختمان حاصل گردد و سازه در مقابل نیروهای خارجی مقاومت بهتری از خود نشان دهد.
کاربرد بادبند و دلایل استفاده از آن در ساختمان:
بادبند ساختمان یکی از راهکارهای حیاتی برای افزایش استحکام و مقاومت سازه‌ها در مواجهه با چالش‌هایی همچون زلزله و باد است.
-
مقاومت در برابر زلزله:
یکی از اصلی‌ترین دلایل استفاده از مهاربند در ساختمان، مقابله با زلزله و تاثیرات ناشی از حرکت صفحات زمین است. زلزله، یک پدیده طبیعی ناپیش‌بینی‌شده است که می‌تواند به وحشتناکترین حوادث وارد شود. مهاربند به عنوان یک سیستم مهم در توزیع و انتقال نیروهای زلزله، از تخریب بیشتر سازه جلوگیری می‌کند.
-
مقاومت در برابر باد:
باد و طوفان‌های شدید از دیگر چالش‌هایی هستند که مهاربند به صورت مؤثر در مقابله با آن‌ها اثرگذار است. با افزایش ارتفاع سازه، شدت باد نیز افزایش می‌یابد. مهاربند، معماری ایمن برای سازه فراهم می‌کند تا در مواجهه با بادهای شدید و افزایش فشارهای جانبی، سازه به صورت مستقیم تحت تأثیر قرار نگیرد. به ویژه در ارتفاعات بالا، مهاربند به عنوان بادبند شناخته می‌شود و موجب مقاومت بالاتر ساختمان در برابر نیروهای وارده از سوی باد می‌گردد.
استفاده از مهاربند در ساختمان به عنوان یکی از تکنولوژی‌های پیشرفته در زمینه مقاومت سازه‌ها در برابر چالش‌های مختلف، از اهمیت بسیاری برخوردار است. این راهکار، باعث افزایش ایمنی و پایداری سازه‌ها در مواجهه با شرایط آب‌وهوایی و زلزله می‌شود.
استفاده گسترده از مهاربند در ساختمان‌ها به دلیل اهمیت فوق‌العاده‌ای که در ایمنی، استحکام، و مقاومت سازه‌ها دارد، ضروری است. -
افزایش ایمنی ساکنان:
ساختمان‌های مهاربندی ایمنی ساکنان را تضمین می‌کنند. این سیستم به عنوان یک پوشش محافل زلزله و باد به ساکنان اطمینان می‌دهد. با افزایش جمعیت در مناطق شهری، ایمنی ساختمان‌ها از اهمیت بیشتری برخوردار است.
-
استفاده از مصالح مقاوم:
استفاده از مهاربند همراه با استفاده از مصالح مقاوم و پیشرفته، هزینه تعمیرات پس از وقوع حوادث را به شدت کاهش می‌دهد. مصالح مثل میلگرد و تیرآهن که در ساختمان‌های مهاربندی به کار می‌روند، مقاومت و ایمنی سازه را بهبود می‌بخشند.
استفاده مناسب از مهاربند در ساختمان‌ها نه تنها ایمنی و ایمنی ساکنان را تضمین می‌کند، بلکه سازه را در برابر چالش‌های مختلف زلزله، باد، و طوفان تقویت می‌کند.
نتیجه‌گیری:
تحت تأثیر موقعیت جغرافیایی و شرایط اقلیمی خاص، ایران به عنوان یک کشور زلزله‌خیز با شدت بالای باد و طوفان مواجه است. با توجه به این چالشات، ضروری است که در ساخت و سازهای این منطقه از روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان استفاده گردد. مقاوم‌سازی با استفاده از تکنیک‌هایی نظیر نبشی‌کشی دیوارها و تیغه‌ها، ایجاد مهاربند، و اجرای دیوار برشی می‌تواند جلوی خسارات جانی و مالی ناشی از زلزله را بگیرد.
استفاده موثر از مهاربند در سازه‌ها نه تنها ایمنی ساکنان را تضمین می‌کند بلکه باعث کاهش هزینه‌های تعمیرات پس از وقوع حوادث نیز می‌گردد. این راهکارها به عنوان یک پاسخ گام به سوی ساختمان‌هایی با ایمنی و استحکام بیشتر، در مقابل تهدیدهایی نظیر زلزله، باد، و طوفان مطرح می‌شوند.