قاب خمشی چیست؟ + مقایسه سیستم قاب خمشی با سیستم مهاربندی

قاب خمشی چیست و مقایسه آن با سیستم مهاربندی

استفاده از سیستم مهاربندی و قاب خمشی در سازه‌ها اهمیت بسیاری دارد و بهبود عملکرد سازه،افزایش ایمنی و استحکام سازه، افزایش مقاومت در برابر نیروهای لرزه‌ای، انعطاف‌پذیری در طراحی و افزایش عمر مفید سازه از جمله مزایای اصلی استفاده از سیستم مهاربندی و قاب خمشی می‌باشند. این سیستم‌ها به مهندسان و طراحان امکان می‌دهند تا سازه را به‌طور بهینه طراحی کرده و نیازهای مختلف سازه را برآورده سازند. همچنین، این سیستم‌ها به ایجاد سازه‌های بلند با قدرت باربری بالا کمک می‌کنند. در این مقاله، ضمن معرفی قاب خمشی و ویژگی‌های آن‌ها، به مقایسه با سیستم مهاربندی نیز میپردازیم پس تا انتهای این مقاله همراه ما باشید. 

مقاله پیشنهادی: بررسی انواع سیستم های سازه ای

قاب خمشی چیست؟

قاب خمشی در واقع یکی از انواع سیستم‌های سازه‌ای است که اتصالات تیر به ستون‌ها به صورت گیردار (پیوسته) طراحی می‌شوند. قاب خمشی با استفاده از خاصیت خمشی مواد سازه‌ای، مقاومت لازم برای تحمل بارها و نیروها را فراهم می‌کند. مقاومت خمشی، مقاومت برشی و مقاومت محوری اعضای سازه باعث تامین سختی (صلبیت)، مقاومت و شکل‌پذیری قاب خمشی می‌شوند. قاب خمشی به دلیل اتصالات گیردار و عدم وجود عضو اضافی مانند مهاربند یا دیوار برشی، شکل‌پذیری بالایی دارد. این مزیت شکل‌پذیری به معنای توانایی سازه در جذب و جابجایی تغییر شکل در پاسخ به بارهای جانبی است. وقتی نیروهای جانبی (مانند نیروهای لرزه‌ای) وارد سازه می‌شوند، قاب خمشی تغییر شکل می‌دهد تا این نیروها را جذب و تخلیه کند. در نتیجه، شکل‌پذیری قاب خمشی به عنوان یک ویژگی مطلوب، به سازه امکان می‌دهد تا در مقابل نیروهای جانبی مقاومت کرده و تغییرات شکل را جذب کند. این ویژگی می‌تواند به طور قابل توجهی به عمر مفید سازه و مقاومت آن در برابر خرابی‌ها کمک کند. بنابراین، قاب خمشی به عنوان یک سیستم سازه‌ای با شکل‌پذیری بالا استفاده می‌شود تا اثرات نیروهای جانبی را بهبود بخشد و سازه را در برابر خطرات مختلف مانند زلزله محافظت کند.

اتصالات قاب خمشی یا اتصالات صلب 

اتصالات خمشی یا اتصالات صلب، اتصالاتی هستند که برای انتقال نیروهای گشتاور خمشی بین اعضای سازه مورد استفاده قرار می‌گیرند. هدف اصلی این اتصالات، ایجاد صلبیت و جلوگیری از حرکت‌های جانبی و دورانی است.اتصال خمشی برای انتقال نیروهای گشتاور بین تیر و ستون یا بین دو عضو سازه دیگر استفاده می‌شود. این نوع اتصال به عنوان اتصال صلب نیز شناخته می‌شود زیرا باعث ایجاد صلبیت و اتصال محکم بین اعضای سازه می‌شود. قاب خمشی از اعضایی تشکیل شده است که شکل پذیری بالایی دارند، در حالی که اتصالات بین این اعضا صلب و سخت هستند. این ترکیب از اعضا شکل پذیری بالایی را به سازه می‌بخشد در حالی که اتصالات صلب از حرکت و چرخش غیرمطلوب اعضا جلوگیری می کند. در یک اتصال صلب، قبل از بارگذاری، زاویه بین اجزای متصل شونده ۹۰ درجه است. این به این معنی است که اجزا به صورت مستقیم و بدون هیچ چرخشی به یکدیگر متصل می‌شوند. وقتی بارهای جانبی مانند نیروهای لرزه‌ای وارد سازه می‌شوند، اتصال صلب جلوگیری می‌کند که زاویه بین اجزا تغییر کند، به این معنی که زاویه بین اجزا همچنان ۹۰ درجه باقی می‌ماند. این ویژگی از اتصال صلب باعث می‌شود که اعضای سازه در برابر بارهای جانبی مانند نیروهای لرزه‌ای مقاومت بیشتری داشته باشند. بنابراین، با ترکیب اعضای شکل پذیر با اتصالات صلب، قاب خمشی قابلیت جذب و تخلیه تغییرات شکل را دارد و در عین حال مقاومت و استحکام خود را در برابر بارهای جانبی افزایش می‌دهد. این ویژگی‌ها باعث ایجاد عملکردهای مکملی در سازه قاب خمشی می‌شود و به افزایش ایمنی و پایداری سازه در برابر نیروها و بارهای خارجی کمک می‌کند. روش‌های مختلفی برای اجرای اتصالات خمشی وجود دارد. بعضی از اتصالات خمشی شامل:
1. اتصالات جوشکاری شده
2. اتصالات فلنجی با پیچ یا جوش
3. اتصالات صفحه‌ای با پیچ یا جوش

مقاله پیشنهادی: معرفی انواع بارهای وارده بر ساختمان

مزایا و معایب سیستم قاب خمشی

سیستم قاب خمشی مزایا و معایبی دارد که در زیر به برخی از مزایا و معایب این سیستم اشاره می‌کنم:

مزایا سیستم قاب خمشی

1. انعطاف‌پذیری بالایی از نظر معماری و سازه‌ای
2. ایمنی خوب و قابلیت بازسازی مناسب پس از وقوع زلزله
3. سرعت اجرای بالا
4. انتقال بارهای خمشی و مقاومت در برابر بارهای جانبی

معایب سیستم قاب خمشی

1. اتصالات سنگین و پیچیده
2. هزینه بالا
3. بالا رفتن وزن سازه

مقاله پبشنهادی: تکلا استراکچرز چیست؟

سیستم مهاربندی چیست؟

سیستم مهاربندی یک سیستم سازه‌ای است که به منظور افزایش استحکام و مقاومت سازه در برابر نیروهای جانبی طراحی می‌شود. این سیستم از اعضای قائم (ستون‌ها)، اعضای افقی (تیرها) و اعضای مورب (بادبندها) تشکیل شده است که از طریق اتصالات مفصلی به یکدیگر متصل می‌شوند. سیستم مهاربندی به عنوان یک سیستم قابل انعطاف، نیروها و لرزه‌های جانبی را به سازه انتقال می‌دهد و از خرابی و تغییر شکل غیرمطلوب جلوگیری می‌کند. این سیستم با ایجاد سختی و استحکام در برابر نیروهای جانبی، سازه را در معرض عملکرد ایمن قرار می‌دهد.

مقاله پیشنهادی: مقایسه اسکلت فلزی و بتنی 

 اتصالات سیستم مهاربندی

اتصالات در سیستم مهاربندی باید به گونه‌ای طراحی شوند که به اعضا اجازه‌ی حرکت آزادانه بدهند و در عین حال سختی مورد نیاز را فراهم کنند. اگر اتصالات نیز سختی بالا داشته باشند، سازه در برابر نیروهای جانبی اولیه مقاومت خواهد کرد، اما با افزایش نیروها، خرابی و شکست سازه رخ خواهد داد. برای عملکرد بهینه سازه، سختی اعضای مهاربندی و شکل‌پذیری اتصالات آنها باید به صورت مکمل در نظر گرفته شوند. یعنی، مهاربندها باید سختی کافی را ایجاد کنند تا سازه در برابر نیروهای جانبی مقاومت کند، و در عین حال اتصالات باید اجازه‌ی حرکت آزادانه اعضا را فراهم کنند تا انرژی نیروهای جانبی را جذب کنند و خرابی سازه را جلوگیری کنند.

معایب و مزایای سیستم مهاربندی

معایب و مزایای سیستم مهاربندی عبارتند از:

مزایا سیستم مهاربندی

1. افزایش استحکام و مقاومت سازه در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله و باد قوی.
2. کاهش تغییر شکل و خرابی سازه در مواجهه با نیروهای جانبی.
3. افزایش انعطاف‌پذیری سازه در طراحی فضاهای داخلی و استفاده بهینه از فضا.
4. امکان تقویت و تغییرات در سازه به راحتی با اضافه کردن اعضای جدید یا تغییر در اتصالات.
5. به راحتی طراحی و اجرا می‌شود و نیاز به تجهیزات و مصالح پیچیده ندارد.
6. نسبت به برخی سیستم‌های سازه‌ای دیگر، سیستم مهاربندی به طور کلی اقتصادی‌تر است و می‌تواند هزینه‌های ساخت و نگهداری را کاهش دهد.

معایب سیستم مهاربندی

1. محدودیت معماری در بازشوها: استفاده از سیستم مهاربندی ممکن است محدودیت‌هایی را در طراحی معماری ساختمان ایجاد کند، به خصوص در مواردی که نیاز به بازشوها (مثل پنجره‌ها و درها) باشد. این محدودیت معماری ممکن است نیاز به طراحی خاص و تعدیلات در طرح‌های معماری را ایجاب کند.
2. ارتعاش زیاد: در برخی موارد، سازه‌های مهاربندی ممکن است به علت سختی بالا، حساسیت بیشتری به ارتعاشات داشته باشند. این مسئله ممکن است نیاز به اقدامات اضافی برای کنترل و کاهش ارتعاشات داشته باشد.

پکیج پیشنهادی: پکیج آموزش اتصالات فولادی

در این مقاله به معرفی قاب خمشی و مقایسه سیستم مهاربندی با سیستم قاب خمشی پرداختیم، امیدوارم توضیحات ما برای شما مفید بوده باشد و از این مقاله لذت برده باشید.