سیستم مهار بندی فولادی در سازهی بتنی
عملکرد نیروهای ناشی از زلزله در سازهها ایجاد تغییر مکان در طبقات سازه بوده که در صورت زیاد بودن میتواند باعث خرابی در سازه شود. در بیشتر سازهها جهت مقابله با نیروهای جانبی زلزله، سیستمهای مقاوم در برابر نیروهای جانبی، طراحی میشوند که با ایجاد سختی جانبی تغییر شکلهای نسبی را محدود میسازند. این سیستمها نیروهای افقی زلزله را به صورت عمل درون صفحهای تحمل نموده و انتقال میدهند. سیستمهای مقاوم لرزهای بر حسب نوع سازه میتوانند متفاوت باشند، بطوری که در سازههای بتن مسلح عمدتاً از اتصالات صلب و دیوار برشی به عنوان عناصر مقاوم لرزهای استفاده میشود و در سازههای مدرن فولادی نیز اتصالات صلب و مهاربندهای فولادی مرسوم هستند.
با توجه به وجود برخی از مسائل اجرائی، مشکلات معماری، وزن نسبتاً زیاد و هزینه نسبتاً بالای اجرای دیوار برشی در سازههای بتن مسلح، اخیراً بحث استفاده از مهاربندهای فولادی در سازههای بتن مسلح مطرح شده و پژوهشهایی نیز در این زمینه صورت گرفته است. در تحقیقات به عمل آمده، استفاده از سیستم مهاربند فولادی در مسائل مقاوم سازی لرزهای ساختمانهای بتن مسلح موجود و آسیب دیده مناسب معرفی شده است. با توجه به کارایی نسبتاً بالای مهاربند فولادی در مقاوم سازی ساختمانهای بتنی موجود، به نظر میرسد، استفاده از این سیستم در طراحی سازههای بتن مسلح نیز مناسب باشد و میتواند در بسیاری از موارد جایگزین دیوار برشی شود.
انواع روشهای اتصال سیستم مهاربندی
از نظر اجرایی، اتصال سیستم مهاربند فولادی به قابهای بتن مسلح میتواند به دو روش صورت گیرد.
- روش خارجی Bracing External Method
- روش داخلی Method Bracing Internal
در روش خارجی، سیستم مهاربندی به قابهای بتن مسلح یک ساختمان متصل میشود بطوری که سیستم قاب بتنی و مهاربندی با یکدیگر هم محور نیستند. در این روش سیستم مهاربندی عمدتاً به قابهای پیرامونی ساختمان متصل میشود. از این نظر بیشتر در ساختمانهای قدیمی که سیستم مقاوم جانبی آنها در محیط بیرونی ساختمان و در قابهای کناری قرار داشته و بوسیله عملکرد تیرهای عمیق و ستونهای کوتاه (Beams Spandrel) تامین میشد، مرسوم بود. در حال حاضر بدلیل رفتار برشی و شکست ستونهای کوتاه در این سیستمها تحت اثر زلزله، این سیستم کارایی چندانی ندارد.
از این روش برای مهاربندی قابهای داخلی ساختمان نیز استفاده شده است. در روش داخلی، سیستم مهاربندی در داخل قابهای بتن مسلح و بصورت هم محور با آنها اجرا میشود. از این نظر این سیستم میتواند در داخل کلیه قابهای یک سازه اعم از داخلی و خارجی مورد استفاده قرار گیرد. این روش بر حسب اتصال سیستم مهاربند فولادی به قاب بتنی به دو صورت غیر مستقیم (Indirect) و مستقیم (Direct) تقسیم بندی میشود. در روش اتصال غیر مستقیم سیستم مهاربند فولادی در داخل یک قاب فولادی قرار داده میشود و قاب فولادی در نقاطی به تیرها و ستونهای قاب متصل میشود. تجربه نشان داده که اضافه شدن قاب فولادی بجز اضافه کردن هزینهها، مشکل بودن اتصال دو قاب به همدیگر و ایجاد اندرکنش بین دو سیستم، سود چندانی ندارد. ناتوانیهای این روش با اتصال مستقیم مهاربند به قاب بتنی حل شده است.
استفاده از مهاربند فولادی در قابهای بتن آرمه یک سیستم ترکیبی ایجاد میکند که تقریباً از نظر خصوصیات رفتاری با سازههای بتن آرمه موجود متفاوت است. بررسی دقیق رفتار این سیستم نیاز به مدلسازی آزمایشگاهی و عددی آن دارد تا بر اساس آن چگونگی عملکرد سیستم مهاربندی در داخل قاب بتن مسلح، عملکرد اتصالات مهاربند به قاب بتنی، اندرکنش ایجاد شده بین مهاربند و قاب بتنی، تاثیر اتصالات در اندرکنش و افزایش مقاومت قاب بتنی بواسطه اضافه شدن سیستم مهاربندی و اتصالات مهاربند به قاب مورد ارزیابی قرار گبگیرد. همچنین قاب بتن مسلح با سیستم مهاربند فولادی به درستی طراحی شود.