بادبند چیست؟ انواع، کاربرد و نقش آن در اسکلت

بادبند (مهاربند) چیست؟

بادبند اسکلت فلزی یا مهاربند چیست؟ بادبند اسکلت فلزی از جمله مهم ترین اجزای سوله و سازه های فلزی است که با هدف ایجاد و حفظ پایداری سوله در برابر نیروهای وارده جانبی نظیر باد یا زلزله به کار می رود. بادبند به انگلیسی (Cross bracing) نامیده می شود و این عنصر کلیدی به شکل ضربدری یا هفتی طراحی و اغلب از جنس مقطع فولادی یا بتن مسلح ساخته می شود. کاربرد بادبند پیشگیری از تغییر فرم یا شکل، خرابی سازه بر اثر فشارهای وارده از بارهای جانبی است و با اجرای اصولی و دقیق بادبند در ساختمان اسکلت فلزی می توان از دوام و پایداری سازه مطمئن شد.

بادبند یا مهاربند نوعی باربرجانبی است که در مقایسه با قاب های خمشی سختی بهتری دارد و در برابر بارهای جانبی مقاومت بیشتری دارد. انتقال بارهای جانبی در بادبند با افزایش یا کاهش طول اعضای مهاربند صورت می گیرد اما این مورد میزان مقاومت یا شکل پذیری قاب های خمشی را کم نمی کند. همچنین همانطور که گفته شد با توجه به اینکه انتقال نیروها با افزایش یا کاهش اعضای مهاربندی اتفاق می افتد و سختی در برابر بارها ایجاد می شود. وظیفه بادبند ایجاد محدودیت در تغییر شکل قاب ها و بهبود میزان مقاومت سازه است. در واقع بدون بادبند(مهاربند) سازه در مقابل بارهای افقی آسیب می بیند و در معرض خطر تغییر شکل قرار دارد. به طور کلی استفاده درست از بادبند با توزیع پیوسته و یکنواخت نیروها، میزان تنش را کاهش و در مقابل پایداری و مقاومت سازه را افزایش می دهد.

انواع بادبند اسکلت فلزی

مقاومت بادبند در ساختمان اسکلت فلزی با افزایش یا کاهش طول اعضای مهاربندی موجب ایجاد سختی مورد نیازبرای تحمل بارهای جانبی می شود.

انواع بابند براساس نحوه اتصال اعضای مهاربند به تیر و ستون

به طور کلی انواع بادبند در اسکلت فلزی در دو دسته تقسیم می شود:

⚪قاب مهاربند واگرا (Eccentrically Braced Frame-EBF): قاب مهاربند واگرا نوعی بادبند است که در آن مهاربندی های در هر دهانه با فاصله‌های کم از هم روی تیر یا فاصله کم در گره اتصال بین تیر با ستون ، به تیر متصل می شود. در واقع در مهاربندی های واگرا استهلاک انرژی با تیر پیوند (Link Beam) انجام می شود. تیر پیوند، بخشی کوتاه تر از تیر اصلی است که با هدف ایجاد تغییر شکل پلاستیک در زمان وقوع زلزله طراحی می شود. این موضوع موجب متمرکز شدن آسیب های ناشی از زلزله در این قسمت شده و مانع آسیب به دیگر اجزای سازه می شود.

⚪قاب مهاربند همگرا(Concentrically Braced Frame-CBF): در این نوع قاب های مهاربندی محورهای طولی تیر، ستون و مهاربندها در نقطه ای به هم می رسند و استهلاک انرژی نیز با مهاربندها صورت می گیرد. در واقع مهاربندها با تغییر شکل پلاستیک خود، آسیب های احتمالی ناشی از زلزله را جذب کرده و مستهلک می‌کند.

انواع بادبند (مهاربند) از نظر شکل ظاهری

بادبندهای سازه فلزی از نظر شکل و فرم ظاهری نیز تفاوت هایی دارند که در ادامه به آنها پرداخته ایم:

بادبند ضربدی(X)

این نوع مهاربند دو عضور قطری دارد که به صورت ضربدری بین تیرها قرار می گیرند.

بادبند قطری یا مورب

این نوع بادبند یک عضو قطری دارد که نیروها را از یک طرف منتقل می کند.

بادبند Kشکل

این نوع مهاربند دو عضو قطری دارد که به شکل K وسط ستون روبری هم متصل می شوند.

بادبند شورون هفتی شکل(V)

این مهاربند با عضور مورب به شکل حرف V از بالا به نقطه مرکزی تیر وصل می شوند و شکلی هفت را ایجاد می کنند.

بادبند شورون هشتی(Λ)

بادبند هشتی شکل شامل دو عضور مورب است که در مقایسه با بادبند شورون هفتی، از پایین به نقطه مرکزی تیر وصل می شود. اتصال این اعضاء موحب ایجاد شکل هشت (A انگلیسی) می‌شود.

انواع مهاربند براساس کارایی

براساس کارایی و عملکرد مهاربندها به دو دسته کلی زیر تقسیم می شوند:

بادبند افقی

بادبند افقی به صورت افقی در هر طبقه سازه طراحی می شود و از این طریق مسیری برای انتقال نیروهای جانبی از کف هر طبقه به صفحات عمودی ایجاد می کند. بنابراین نیروهای افقی وارده به سازه در ابتدا از طریق بادبندهای افقی در هر طبقه جمع شده و به صفحات عمودی منتقل می شود و در نهایت به زمین هدایت می‌شوند.

بادبند عمومی

بادبندهای عمودی نیز بین ستون و قاب های سازه قرار گرفته و بارهای وارده را به زمین انتقال می دهند. در سازه‌های فلزی، مهاربندها برای مقاومت در برابر نیروهای عمودی نقش مهمی دارند و درست مثل اسکلت حمایتی از آسیب و تنش سازه در برابر این نیروها مراقبت می کند.

نقش بادبند در اسکلت فلزی

کار بادبند چیست؟ مهم ترین کاربرد بادبند ایجاد مقاومت و بهبود ایمنی سازه و اسکلت فلزی است. درادامه به بحث در خصوص نقش‌های بادبند در اسکلت فلزی پرداخته‌ایم:

👈ایجاد پایداری و مقاومت سازه در برابرتغییر شکل اجزای سازه یا آسیب بر اثر زلزله

👈کنترل و هدایت نیروی باد در سازه های مرتفع و بزرگ

👈ایمنی سازه‌های صنعتی با دهانه‌های بزرگ

👈مقاوم‌سازی سازه های قدیمی در مرحله بازسازی

👈مقاوم‌سازی و ایمنی ساختمان‌های بیمارستانی، نیروگاه ها و نگهداری تجهیزات آنها در زمان حادثه‌هایی نظیر زلزله

👈قابل استفاده در سازه‌هایی مثل پل، برج‌ها و موارد مشابه که هم نیروهای عمودی و هم نیروهای افقی بر آن وارد می‌شود.

مزایا و معایب بادبند

مزایای مهاربند در اسکلت فلزی

✔️مقرون به صرفه تر نسبت به سایر روش های مقاوم سازی از جمله دیوار برشی

✔️افزایش مقاومت و پایداری سازه

✔️جلوگیری از تغییر شکل سازه به مرور زمان

✔️طراحی و اجرای سریع در مدت زمان کوتاه در مقایسه با قاب‌ خمشی

✔️سهولت نصب در مقایسه با قاب‌ خمشی

معایب مهاربند در سازه های فلزی

✔️زمینه ساز محدودیت هایی در طراحی معماری سازه

✔️پیاده سازی پیچیده تر در سازه های بتنی با نیاز به تقویت اضافی

✔️افزایش وزن سازه فلزی

✔️تحمیل باراضافی به سازه در صورت اجرای نادرست اتصالات اعضای قطری

✔️مقاومت کم بادبندهای همگرا در مقابل زلزله های شدید

طریقه اجرای بادبند در اسکلت فلزی

اجرای بادبند در اسکلت فلزی در اغلب مواقع توسط تیم‌های غیر متخصص صورت می گیرد که شاهد عدم رعایت نکات فنی در طراحی و اجرای آن هستیم. در ادامه مراحل و طریقه اجرای بادبند در اسکلت فلزی را شرح داده‌ایم:

👈در اولین گام، صفحات اتصال در تیر و ستون‌ها قرار می‌گیرند و با استفاده از جوش به تیر و ستون‌ها متصل می‌شوند.

👈صفحات اتصال باید در آکس تیر و ستون قرار گرفته و نصب شوند تا از ایجاد پیچش در ستون‌ها بر اثر نیروی وارده جلوگیری شود.

👈صفحات اتصال مهاربندها در راستای تیر و ستون نصب می‌شود تا جوشکاری به تیر صحیح انجام شود.

👈اعضای بادبند از جنس پروفیل دوبل نبشی و با طول مناسب برش می‌خورد.

👈اعضای مهاربند با خال جوش در جای درست خود ثابت می‌شوند.

👈مونتاژ مهاربند، کنترل کیفیت نحوه نصب و جوش‌های اتصال

جمع بندی

بادبند یا مهاربند یکی از مهم‌ترین سیستم‌های باربر جانبی در ساختمان‌های اسکلت فلزی و سوله‌ها است که نقش اصلی آن افزایش سختی، کنترل تغییرمکان جانبی و بهبود عملکرد سازه در برابر باد و زلزله است. انتخاب نوع مناسب مهاربند با شناخت انواع سوله فلزی، طراحی دقیق اتصالات و اجرای صحیح آن، علاوه بر افزایش ایمنی سازه، می‌تواند هزینه‌های تعمیر و نگهداری در آینده را نیز کاهش دهد.

اگر قصد اجرای پروژه سوله سازی دارید، کارشناسان سوله کاوه پارس زرین با بهره‌گیری از تجربه، طراحی مهندسی و اجرای استاندارد، آماده ارائه مشاوره تخصصی برای انتخاب بهترین سیستم مهاربندی متناسب با نیاز پروژه شما هستند. همچنین پیشنهاد می‌شود پیش از آغاز پروژه، با اجزای سوله و نقش هر یک در عملکرد سازه آشنا شوید. برای برآورد دقیق هزینه‌ها نیز می‌توانید از بخش استعلام قیمت سوله استفاده کنید و با محاسبه وزن سوله، وزن تقریبی اسکلت فلزی و میزان مصرف فولاد پروژه را بررسی نمایید.

سوالات متداول