بادبند دروازه ای و نقش آن در سازه

بادبند دروازه ای و نقش آن در سازه

طی دو دهه اخیر پیشرفت علم مهندسی عمران و معماری و درخواست های نوین وجدید معماران از مهندسین سازه برای تامین احتیاجات و خواسته های سازهای مورد نیازشان، موجب شده تا دست اندرکاران امر طراحی ساختمان در جهت تامین این نیازهای جدید با توجه به امکانات موجود و فناوری ساختمانی در دسترس، شیوه های جدید ساختمان سازی و سازه ای جدید را ابداع نمایند، که سیستم مهاربندهای دروازه ای از این جمله می باشد. این نوع بادبند از لحاظ تامین فضای کافی جهت بازشوها در ساختمان نسبت به بادبندهای دیگر دارای اولویت است. در شکل 1 به وضوح دیده می شود مهاربندهای همگرا مشکلاتی در ایجاد بازشوها ایجاد می کنند که استفاده از سیستم مهاربندی دروازه ای می تواند این مشکلات معماری را حل نماید.

معرفی بادبند دروازه ای

این نوع بادبند از نوع بادبندهای همگرا می باشد که مشابه مهاربند های V واروونه (شورن) می باشد با این تقاوت که جهت تامین فضای بازشو هر ضلع مهاربند شورن به صورت خط شکسته ای در آمده و محل شکستگی ها به وسیله عضو دیگری به گوشه اتصال تیر و ستون وصل می شود. این نوع بادبند از لحاظ تامین فضای کافی جهت بازشوها در ساختمان نسبت به بادبندهای همگرای دیگر ارجحیت دارد ولی سختی آن کمتر و تمایل بیشتری به کمانش خارج از صفحه دارد.

بادبند دروازه ای ۶ عضو دارد که طریقه چیدمان آنها در شکل  نشان داده شده است. (شکل 1)

گره میانی که هندسه سازه را مشخص می کند،  نقش بسزایی در رفتار سازه در مقابل نیروی زلزله دارد. هندسه سازه معمولا بر اساس فلسفه وجودی این بادبند یعنی ملاحظات طراحی تعیین می شود بنابراین ممکن است گاهی برای طراحی این بادبند و یافتن حالت بهینه موقعیت گره میانی با محدودیت هایی روبرو شویم.

شکل 1- بادبند دروازه ای و چگونگی تامین فضای مناسب برای بازشو

نکته جالب در مورد این نوع بادبند آن است که بر اثر اعمال بار جانبی به سمت راست سه عضو مهاربندی سمت چپ به همراه ستون سمت راست در فشار و سه عضو مهاربندی سمت راست به همراه ستون سمت چپ در کشش قرار می گیرند. با توجه به فشاری بودن سه المان متصل به گره میانی و امکان بیرون زدگی گره میانی از صفحه در زلزله های شدید، اتصالات حول محورهای داخلی صفحه در این محل بهتر است صلب در نظر گرفته شوند.

شکل 2– مسیر انتقال نیروی جانبی توسط اعضای قاب

اهداف سازه ای و غیر سازه ای بادبند های دروازه ای :

اهداف سازه ای یعنی مقاومت، سختی و شکل پذیری و اهداف غیر سازه ای مانند ملاحظات معماری، به صورت مستقیم وابسته به موقعیت گره میانی در صفحه قاب می باشند. این رابطه با توجه به تحلیل های صورت گرفته اینگونه بیان می گردد که هر قدر گره میانی به گوشه قاب نزدیک تر می شود قاب از لحاظ معماری مناسب تر ( امکان ایجاد بازشوهای بزرگ تر) شده ولی سختی آن کاهش می یابد. مشخص است بیشترین سختی هنگامی است که خروج از محوریتی اتفاق نیفتاده و قاب با مهاربند شورن باشد که در این حالت فضای مناسبی جهت ایجاد بازشو در اختیار نخواهد بود لذا با توجه به نکات ذکر شده، لزوم انتخاب یک موقعیت مناسب برای گره ی میانی در صفحه قاب به منظور بر آورده کردن نیاز های معماری در عین تامین نیاز های سازه ای احساس می شود.

سازو کار خرابی قاب های با مهاربند دروازه ای به صورت کلی دو حالت را شامل می شود. چنانچه بار جانبی به حدی برسد که کمانش خارج از صغحه اعضای مهاری زودتر اتفاق بیافتد در پی آن گره میانی نیز به سمت خارج از صفحه پرتاب شده و سیستم ناپایدار می گردد. در حالت دیگر به فرض پایداری خارج از صفحه قاب، حداقل یکی از اعضای فشاری در داخل صفحه کمانش کرده و با تشکیل مفصل خمیری در آن باعث افزایش نیروی وارد بر تیر می شود. با اعمال نیروی جانبی بیشتر، مفصل خمیری در تیر (به شرط ممتد بودن تیر بین دو ستون قاب) تشکیل شده و موجب ناپایداری سیستم می گردد.

نمونه ای از ماکت بادبند دروازه ای برای تحقیقات آزمایشگاهی

منبع : مهندسی دانلود