با اجرای مهاربند یا بادبند، می توان مقاومت ساختمان ها را در برابر زلزله و نیرو های جانبی افزایش داد. وقوع زلزله همیشه خسارت های جبران ناپذیری به ساختمان ها وارد می کند، برای کم شدن این آسیب ها، لازم است از مصالح مرغوب استفاده شود. اما استفاده از مصالح مرغوب به تنهایی برای مقاوم سازی ساختمان کافی نیست، بلکه باید با ارائه روش های مختلف، مقاومت ساختمان را در برابر نیروهای جانبی افزایش داد. یکی از این روش ها اجرای مهاربند یا بادبند است. از طریق این سازه ها، نیرو های وارده به پی و فونداسیون سازه منتقل می شود.
یکی از دیدگاه های مقابله ساختمان با تحریکات لرزه ای، بالا بردن قابلیت شکل پذیری غیر الاستیک و مقاومت سازه ها است. در این دیدگاه، از اجزای سازه ای مختلف مثل دیافراگم ها، دیوارهای برشی و... استفاده می شود. در ساخت این سازه ها باید از مصالح شکل پذیر مانند فولاد بهره گرفت. دیدگاه دوم، اجرای مهاربند در ساخت و ساز ها است. امروزه ترکیب بتن و فولاد در ساخت سازه ها رواج یافته و این سازه ها در طیف وسیعی از ساخت و ساز ها استفاده می شوند. از جمله مزایای بتن و فولاد که باعث رواج استفاده از آن ها در ساخت سازه ها شده است، می توان به سختی بالای بتن، قیمت پایین و مقاومت آن ها در برابر آتش سوزی اشاره کرد. مصالح فولادی نیز به علت شکل پذیری و انعطاف پذیری بالا در ساخت سازه ها به کار گرفته می شوند.
قاب مهاربندی شده
از قاب مهاربندی شده به شکل خرپایی قائم، جهت افزایش مقاومت ساختمان و جذب نیروهای وارد شده بر آن استفاده می شود. انواع بادبند شامل قاب های مهاربندی شده هم محور و قاب های مهاربندی شده برون محور می شود. اعضای قاب های مهاربندی شده هم محور در یک نقطه مشترک گره می خورند. میزان برون محوری در این قاب ها بسیار ناچیز است، اما در اجرای مهاربند برون محور، مقدار برون محوری بیشتر خواهد بود. قاب مهاربندی شده هم محور از نظر اقتصادی به صرفه تر هستند. علاوه بر این، سرعت به کارگیری این قاب ها بسیار بالا بوده و در برابر نیروهای جانبی مقاومت بالایی دارند، اما به کارگیری این قاب ها در مناطق زلزله خیز توصیه نمی شود، چرا که در سیکل های پی در پی بارگذاری و باربرداری، از مقاومت آن ها کاسته می شود. به عبارت ساده تر، با وجود اینکه این قاب های مهاربندی شده مقاومت بالایی دارند، اما به علت عدم شکل پذیری مناسب، بارهای ناشی از تحریکات لرزه‌ای را به خوبی جذب نمی کنند. اما در مقابل، قاب مهاربندی شده برون محور مقاومت بالاتری در برابر زلزله از خود نشان می دهند.
اجرای مهاربند دارای مقطع مرکب
مهاربند یا بادبند دارای مقطع مرکب، مقاومت ساختمان ها را در برابر زلزله و باد های شدید بالا می برند. بادبند ها در سازه هایی مانند پل ها، سازه های مهندسی و ساختمان ها کاربرد دارند. از جمله مشکلاتی که بادبند های مقطع مرکب با آن روبرو هستند، وقوع کمانش در هنگام وارد شدن فشار است. همین مسئله باعث کاهش پایداری مهاربند می شود. یکی از راهکارهای جلوگیری از این مشکل، پر کردن قوطی های فولادی با بتن است. هسته فولادی در مقطع کامپوزیت شکل پذیر بوده و برای حذف کمانش استفاده می شود. این هسته درون یک غلاف فولادی قرار گرفته و برای پرکردن غلاف از بتن استفاده می شود. مقاومت کششی مقطع فولادی بسیار بالا است، چرا که پوسته فولادی هسته بتنی را احاطه کرده است. برای هسته می توان از بتن های خود تراک یا معمولی استفاده کرد.
قاب های مهاربندی شده مقطع مرکب چه مزایایی دارند؟
قاب های مهاربندی شده مرکب نسبت به خمشی یا قاب های مهاربندی شده معمولی مزایا و معایب زیادی دارند که در ادامه آن ها را تشریح می کنیم:
- سختی الاستیک این مهاربندها در برابر تحریکات لرزه‌ای بالا است.
- زمان وارد شدن این مهاربندها به محدوده رفتار خمیری دیرتر بوده و از سختی جانبی بالایی برخوردار هستند.
- این مهاربند ها از طریق پیچ و مهره متصل می شوند و نیازی به جوشکاری ندارند، پس هزینه نصب آن ها بسیار پایین بوده و سرعت کار به میزان چشمگیری افزایش خواهد یافت.
- این مهاربند ها در صورت خرابی، قابلیت جایگزینی با مهاربند های جدید را دارند.
با وجود مزایای فوق، سازه های مهاربندی مقطع معایب نه چندان مهمی نیز دارند، به عنوان مثال، در هنگام طراحی نسبت به سایر مهاربند ها نیازمند دقت بیشتری هستند.
تاریخچه استفاده از مهاربند
سابقه استفاده از مهاربند یا بادبند به اواخر قرن نوزدهم میلادی برمی گردد. ابتدا این مهاربند ها به همراه یک قاب خمشی و قاب هایی با میان قاب های بنایی مورد استفاده قرار می گرفتند. در سال های ۱۹۶۰ تا ۱۹۷۰ در طراحی مهاربند ها از متدهای پیشرفته تری استفاده شد و به کارگیری آن ها به علت پایین بودن هزینه ها و امکان جابجایی بسیار گسترش یافت.
