بادبند یا مهاربند، یک سیستم ساختاری بسیار پرکاربرد است که معمولاً در سازه های تحت بارهای جانبی مانند باد و فشار لرزه ای استفاده می شود. اعضای موجود در یک قاب مهاربند به طور کلی از فولاد سازه ای ساخته شده اند که می توانند هم در تنش و هم در فشار کارایی داشته باشند.

انواع بادبند و یا مهاربند

تیرها و ستون هایی که قاب را تشکیل می دهند بارهای عمودی را حمل می کنند و سیستم مهاربندی بارهای جانبی را حمل می کند. مکان قرارگیری بادبند می تواند در ساختمان های تجاری و یا مسکونی کمی مشکل ساز باشد، اما برای برطرف کردن این مشکل مهندسین از مهاربندهای مختلفی استفاده می کنند تا در طراحی نمای ساختمان و نیز موقعیت پنجره ها تداخل ایجاد نکند.

ساختمان هایی که از سبک های پیشرفته یا پست مدرنیستی استفاده می کنند. مزایای استفاده از مهاربندها به اندازه ای بیشتر است که مهندسان همواره برای جلوگیری از صدمات ناشی از نیروهای جانبی مانند زلزله از این سیستم کمک می گیرند.

اهمیت بادبند در ساختمان چیست؟

مهمترین وظیفه بادبند یا مهاربند، تقویت یک سازه از نظر ساختاری است، به طوری که برای مقابله با نیروهای جانبی مانند، باد و زلزله ایده آل ترین گزینه می باشد. این نوع سیستم توسط متخصصان این عرصه مورد تایید بوده و همواره استفاده از آنها را در دنیای شاهد هستیم.

نحوه عملکرد بادبند در ساختمان به چه شکل است؟

همانطوری که گفته شد مهمترین دلیل برای استفاده از بادبند، مقابله با نیروهای وارد شده به ساختمان مانند، سیل، زلزله، باد و حوادثی از این دست می باشد. نحوه عملکرد مهاربندها به این شکل است که آنها با یک طراحی فنی دقیق در بخش های مختلف یک ساختمان، نیروی عرضی وارد شده از سوی محیط مانند زلزله و باد را گرفته و به قاب اصلی و یا همان ستون های نگهدارنده انتقال می دهند.

انتقال نیروهای وارده به قاب‌ ها، باعث کاهش فشار های شدید و توزیع نیروها در قاب اصلی ساختمان می شود. با استفاده از این سیستم می توان به خوبی از ریزش های احتمالی در حوادث جلوگیری کرد.

اجزای تشکیل دهنده بادبند کدام است؟

معمولا برای ساخت بادبند، از آلیاژهای فولادی مانند کابل‌ های مخصوص، تیرآهن، میله ‌های فولادی یا نبشی و ناودانی سایر مصالح نوین امروزی استفاده می شود. انتخاب نوع آلیاژ و نیز ابعاد آن به نوع سازه و نیز عملکرد ساختمان بستگی دارد و این مواد توسط مهندس محاسب و بر اساس رفتارهایی سازه ای انتخاب و در قالب نقشه سازه ارائه می شود.

انواع سیستم مهاربند یا بادبند در دنیا

سیستم های مهاربندی شده مقاومت در برابر نیروهای افقی توسط دو سیستم مهاربندی ایجاد می شود که عبارتند از:

1. بادبند قائم یا عمودی

این نوع بادبند از متداول ترین مهاربندهای مورد استفاده در سیستم ساخت و ساز است که سال های زیادی است توسط انسان ها استفاده می شود. این نوع مهاربند با استفاده از ساختار عمودی مانند تیر آهن یا پروفیل های دیگر نیروهای افقی وارده را به سطح پایینی خود انتقال می دهد. مهاربندهای قائم یا عمودی برای مقابله با نیروی پیچش، معمولا به سه صفحه مهاربند عمودی مقاوم و مستحکم نیاز دارند.

2. بادبند افقی

مهاربند در هر طبقه (در صفحه های افقی) مسیرهای بار را برای انتقال نیروهای افقی به صفحه های مهاربندی عمودی فراهم می کند. مهاربندی افقی در هر سطح کف مورد نیاز است، با این حال، سیستم کف ممکن است مقاومت کافی را داشته باشد. معمولا اکثر سازه های فلزی نیاز به مهاربند مناسب خود دارند.

ویژگی انواع بادبند

از نظر ساختاری نیز بادبند یا مهاربند به چند دسته مختلف تقسیم می شود و هر کدام از آنها متناسب با سازه یک ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند مانند:

۱. مهاربند مورب منفرد (Single diagonals)

به این نوع بادبند خرپا یا مثلث سازی نیز گفته می شود، با قرار دادن اعضای سازه ای مورب در مناطق مستطیل شکل یک قاب ساختاری ثبات ایجاد می شود. اگر از یک مهاربند مورب منفرد استفاده می شود، باید به اندازه کافی در برابر کشش و فشار مقاوم باشد.

۲. مهاربندی متقاطع (Cross-bracing)

مهاربندی متقاطع (یا مهاربند X) به بادبند ضربدری نیز معروف هستند، از دو عضو مورب که از یکدیگر عبور می کنند تشکیل می شوند. این نوع مهاربندها فقط باید در برابر کشش مقاوم باشند،توجه داشته باشید که می توان از کابل های فولادی برای مهاربندی متقاطع نیز استفاده کرد.

۳. مهاربندی K شکل (K-bracing)

مهاربندهای K در اواسط ارتفاع به ستون ها متصل می شوند. این قاب انعطاف پذیری بیشتری برای تهیه دهانه های نما دارد و باعث کمترین خم شدن تیرهای کف می شود.

۴. مهاربندی V شکل (V-bracing)

دو عضو مورب که شکل V را تشکیل می دهند از دو گوشه بالایی یک عضو افقی به سمت پایین امتداد یافته و در یک نقطه مرکزی روی عضو افقی پایین قرار می گیرند. مهاربندی V وارونه شامل ملاقات دو عضو در یک نقطه مرکزی روی عضو افقی فوقانی است.

هر دو سیستم می توانند به طور قابل توجهی ظرفیت کمانش بادبند فشرده سازی را کاهش دهند تا از ظرفیت بازده کششی مهاربند کششی کمتر باشد.

مهاربند مرکزی به طور معمول در مناطق لرزه ای استفاده می شود. این شبیه به مهاربندی V است اما اعضای مهاربند در یک نقطه مرکزی ملاقات نمی کنند. این بدان معنی است که در اتصال بالا فاصله ای بین آنها وجود دارد . اعضای بادبند به نقاط جداگانه در تیرهای افقی متصل می شوند. بنابراین “پیوند” بین اعضای مهاربند انرژی ناشی از فعالیت لرزه ای را از طریق تغییر شکل پلاستیک جذب می کند. برای مهاربندی قاب می توان از تک قطرهای غیر عادی نیز استفاده کرد.

مهمترین تفاوت بادبند واگرا و بادبند همگرا چیست؟

مهمترین تفاوت بادبند واگرا با بادبند همگرا در این است که در مهاربند واگرا معمولا یک انتهای مهاربند به تیر اصلی متصل است در حالی که انتهای دیگر مهاربند به تیر و ستون وصل نمی ‌شود. افراد زیادی این نوع مهاربند را با نام مهاربندهای برون ‌محور می شناسند. اما مهاربند همگرا طوری طراحی و ساخته می شود که امتداد اعضای مهم مانند تیرها، ستون ها از یک نقطه عبور کند. به این نوع مهاربند بادبندهای هم‌ محور نیز گفته می شود.

نحوه عملکرد بادبند در ساختمان

بادبندها در قاب‌های سازه‌ای و معمولا به صورت مورب اجرا می‌شوند. اساس کار این سیستم ساختاری با توجه به خاصیت مثلث انجام می‌شود. یکی از دلایل پر اهمیت در استفاده بادبند یا مهاربند، مقابله با نیروهای جانبی وارد آمده بر ساختمان از جمله باد، زلزله، سیل و حوادث طبیعی مانند این‌ها است.

نحوه عملکرد سیستم بادبند در ساختمان به گونه‌ای است که قبل از طراحی و اجرا باید تمامی نیروهای جانبی شناسایی شده تا بتوان با استفاده از تجهیزات مناسب، سازه را در برابر آن‌ها مقاوم نمایید. در واقع بادبندها این نیروهای عرضی وارد آمده بر ساختمان را مهار کرده تا فونداسیون و پی ساختمان در برابر آن‌ها محافظت شوند و از تخریب احتمالی آن‌ها جلوگیری شود.

هنگامی که بادبندهای تشکیل شده از میله‌های فولادی، تیرآهن، نبشی، ناودانی یا کابل در قاب سازه‌ای به صورت مورب قرار می‌گیرند و یک یا چند مثلث را ایجاد می‌کنند موجب کاهش فشارهای شدید شده و نیروهای جانبی وارد آمده را در قاب توزیع می‌نمایند. علاوه بر این در هنگام پیش آمد حوادث، ساختمان را از فروپاشی و ریزش‌های احتمالی محافظت می‌کند.

انواع مختلف بادبندها با توجه به نوع کاربری در سازه مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال در سازه‌هایی که چندین دهانه دارند این سیستم ساختاری در بزرگ‌ترین دهانه در تمامی طبقات اجرا می‌شود. متناسب با نظر مهندس پروژه، بادبند می‌تواند تنها در طبقه اول و آخر طراحی و اجرا شود.

به منظور اجرای هر چه بهتر مهاربندی در ساختمان‌ها نیاز است تا نکات و مواردی مورد توجه قرار گیرد. این اصول اجرایی بر اساس استانداردهای بین المللی انجام می‌شود.

از جمله این قوانین عبارت‌اند از:

• طراحی بادبند در ساختمان‌های کوتاه با ارتفاع کمتر از 30 متر و تعداد 8 طبقه برای تحمل 100 درصدی نیروهای جانبی
• استفاده از قاب‌های ویژه و سیستم دوگانه به منظور مهاربندی در ساختمان‌های با ارتفاع بیشتر از 50 متر و تعداد حداقل 15 طبقه ( عدم تحمل قاب‌های بادبند در برابر نیروهای جانبی در این ارتفاع)
• ساختمان‌های با ارتفاع مجاز 50 متر نیاز به مهاربند برون محور فولادی با ضریب رفتاری 7
• ساختمان‌های با ارتفاع مجاز 150 متر در صورت استفاده از قاب خمشی فولادی ویژه نیاز به مهاربند برون محور فولادی با ضریب رفتاری 10
• ساختمان‌های با ارتفاع مجاز 50 متر نیاز به مهاربند هم محور فولادی با ضریب رفتاری 6
• استفاده از میلگردهای با سطح مقطع 14 در صورت به کار بردن بادبند ضربدری تیرآهن‌های سقف
• ساختمان‌های یک و دو طبقه از بادبند K شکل استفاده می‌کنند
• استفاده از سیستم مهاربند فولادی در صورت عدم کفایت بتن دیافراگم

و … که موجب می‌شود تا با توجه به این قوانین و اصول، بادبند مناسب نصب و اجرا شود.