نحوه اجرای بادبندها و مقاطع اصلی آن ها

در این مطلب از خانه معماری قصد داریم به بررسی نحوه اجرای بادبندها و مقاطع اصلی آن ها بپردازیم. با ما همراه باشید.

مقاطع اصلی بادبندها

مقاطع بادبند توسط طراح سازه تعیین می شود و به طور کلی در ساختمان های مسکونی، مقاطع اصلی بادبند، ناودانی یا همان UNP است که به صورت دوبل در کنار هم بازوی بادبند را تشکیل می دهند. مقاطع بادبند در طراحی ها و سازه های خاص، بسته به نیاز طراحان یا کارخانه های ساخت اسکلت به صورت مقاطع دیگرمانند پروفیل های لوله ای و باکس می باشد. با نظر طراح سازه، بازوهای بادبندی با آرایش های مختلف در داخل قاب مهاربندی قرار می گیرند که این آرایش های بادبندی شامل: بادبند های ضربدری، بادبند های هفتی و هشتی یا ترکیب هفتی و هشتی می باشند که در ادامه بیشتر به آن ها می پردازیم. به طور کلی اجرای بادبند ها در قاب های مفصلی انجام می شود و اگر ستون ها به صورت دوبل IPE باشند، جهت ستونها باید طوری باشد که اتصالات بادبند روی جان ستون ها قرار گیرد.

نحوه اجرای بادبندها: انواع بادبند و اتصالات آن

به طور کلی عملکرد بادبندهای ضربدری نسبت به بادبند های V شکل یا همان بادبندهای هفتی و هشتی بهتر بوده و کاربرد بیشتری در ساختمان سازی دارند. بادبند های هفتی و هشتی معمولا در جاهایی که محدودیت هایی داخل قاب مهاربندی وجود دارد، کاربرد دارند. برای مثال: اگر نیاز به اجرای بازشو در قاب باشد، از این بادبندها استفاده می شود. چرا که بادبند هفتی از نظر بازشوی پنجره، باعث می شود تا فضای بیشتری ایجاد شود، ولی در مقایسه با بادبند هشتی از عملکرد ضعیف تری برخوردار است. استفاده از بادبندهای هفتی و هشتی به طور ترکیبی از نظر سازه ای جهت تعدیل نیروها بهتر است. بدین ترتیب که راس بادبند هفتی و هشتی باید بر روی یک تیر قرار گیرند.

در بادبند های هفتی و هشتی، اتصال میانی بادبند بر روی یک تیر قرار می گیرد که با عنوان تیر پیوند معرفی و شناخته می شود. برای تقویت این تیر پیوند در نقطه اتصال به مقاطع بادبند، از سخت کننده ها در ناحیه جان استفاده می شود. در صورت اجرای بادبند های هفتی و هشتی به صورت پا باز، تیر پیوند باید قوی تری باشد.

بادبندها در سازه های متداول دارای اتصالاتی شامل: پلیت های اتصال گوشه، گاست پلیت و لقمه ها هستند. دانستن و رعایت ضوابط و نکات اجرایی هر کدام از اتصالات بادبندها که منحصر بفرد هستند، ضروری است. چرا که عملکرد صحیح بادبند به عملکرد درست تک تک این اجزا و اتصالات بستگی دارد. اجرای اتصالات بادبندها به صورت جوشی یا پیچ و مهره ای یا ترکیبی از آن ها امکان پذیر است و اتصالات پیچ و مهره ای به صورت فلنجی یا اسپلایسی قابل اجرا می باشد.

نحوه اجرای بادبند ها: مونتاژ و نصب بادبند

آشنایی با ماهیت و عملکرد بادبند ها در سازه ها مهم است، ولی نحوه اجرای صحیح بادبند ها که شامل مونتاژ و نصب آن ها می باشد، امری مهم تر و ضروری است که متاسفانه در ایران به درستی انجام نمی شود. به عبارتی، اجرای بادبندهایی که توسط پیمانکاران صورت می گیرد، فاقد کیفیت لازم است. در حقیقت عملکرد مناسب بادبندها در گرو اجرای صحیح و با کیفیت این المان های ضروری می باشد. در صورت عدم کارکرد درست سیستم های باربر جانبی، نمی توان از تخریب های اساسی در ساختمان ها جلوگیری کرد. سیستم های باربر جانبی که در قاب های خمشی اجرا می شوند، شامل اتصالات و در قاب های مفصلی شامل بادبند ها می شوند.

نحوه اجرای بادبندها: عملکرد بادبند ها در زمان وقوع زمین لرزه

زلزله یا زمین لرزه را می توان اصلی ترین عامل تحمیل بار جانبی به سازه ها و ساختمان های متداول در شهرها معرفی کرد. زلزله یک نیروی عظیم است ه در مدت کوتاهی منجر به لرزش ساختمان ها در جهات مختلف می شود. در چنین مواقعی می توان عملکرد و کیفیت کار طراحان، مجریان، پیمانکاران و ناظران را مورد سنجش قرار داد. بادبند ها تا قبل از وقوع زمین لرزه احتمالاً هیچ کارایی در اسکلت سازه ندارند. ولی در زمان زلزله، تنها مدافع سازه همین بادبندها خواهند بود. از این رو باید به صورت اساسی و صحیح اجرا شوند. حفظ ایستایی سازه، مهم ترین وظیفه بادبند ها و سایر سیستم های بابر ساختمان است. بدین ترتیب ساکنین زمان کافی برای خروج از ساختمان را خواهند داشت.

همچنین بادبند ها باعث می شوند تا ساختمان از شرایط بهره برداری خارج نشود. بدین معنی که ساختمان بعد از زلزله بدون نیاز به نوسازی یا مقاوم سازی خاصی قابل سکونت باشد. متاسفانه در ایران به دلیل اجرای نامناسب بادبندها و کم کاری پیمانکاران و سازندگان و همچنین چشم پوشی ناظران از برخی موارد، منجر به وقوع اتفاقات فاجعه باری شده است. لازم به ذکر است در صورت اجرا نکردن سخت کننده (stiffner) در تیر پیوند، در آن کمانش و دفرمگی ایجاد می شود. همچنین اگر مقطع تک IPE جایگزین مقطع دوبل UNP شود، پیچش و کمانش بادبند را به همراه خواهد داشت. در صورتی که ورق اتصال و جوش آن دارای ابعاد ناکافی باشد، بازوی ناپیوسته گسیخته خواهد شد و احتمال تخریب وجود دارد.

نکته

در صورت تخصیص مقطع نامناسب IPE تک برای مهاربند، کمانش آن را شاهد خواهیم بود. متاسفانه بسیاری از پیمانکاران برای اینکه مرحله آجر چینی را به سرعت پیش برند، از این مقطع استفاده می کنند، چرا که با استفاده از آن، رگه های آجر به راحتی داخل جان تیر کار می کند. در صورتی که ورق اتصال تنها به جان ستون جوش داده شود و از جوش دادن آن به تیر صرف نظر گردد، منجر به تخریب جان ستون خواهد شد. حتی اگر از مقاطع صحیح نیز استفاده شود، عدم اجرای لقمه ها در طول مقطع منجر به کمانش مقطع می شود. اجرای لقمه ها به منظور کاهش طول مهار نشده UNP ها بوده و در نهایت باعث عملکرد یکپارچه بازوی بادبند می گردد.

به طور کلی عملکرد سازه های فلزی در مقایسه با سازه های بتنی در برابر زلزله بهتر است، حتی اگر نواقصی هم در اجرای بادبندها وجود داشته باشد. به همین دلیل بسیاری از افراد و سازندگان اسکلت فلزی را به سازه های بتنی ترجیح می دهند. دانستن ماهیت عملکردی بادبند ها در کنار دانستن جزییات اجرایی بادبند ها که شامل مواردی از قبیل: مقاطع مورد استفاده، روش های مونتاژ و نصب اصولی بادبند و ضوابط مربوطه است، می تواند ما را به هدف نهایی و اصلی که مقاوم سازی سازه است، سوق دهد. خوب است بدانید اجرای صحیح بادبندها منجر به کاهش بسیار زیاد پرتی مصالح مثل پروفیل و ورق و سیم جوش می گردد و هزینه نیروی انسانی را نیز با صرفه جویی در مدت زمان نصب، کاهش می دهد. هر سازنده و کارفرمایی باید برای بهینه کردن پروژه چنین نکاتی را در نظر گرفته و اجرایی کند.

نکاتی مهم درباره نحوه اجرای بادبندها

اجرای بادبند که شامل مونتاژ و نصب آن است، از مراحلی مانند: اتصالات جوشی، شامل تهیه مقاطع و پلیت های اتصال ، برشکاری و مونتاژ روی زمین، نصب بادبند ها داخل قاب مهاربندی و جوشکاری می باشد که باید به دقت انجام شود تا عملکرد بادبند صحیح باشد. بسیاری از پیمانکاران بدون آگاهی از اجرای درست بادبند ها در مرحله مونتاژ و نصب، این کار را به صورت اصولی انجام نداده و ضوابط آن را به صورت کامل رعایت نمی کنند. برای داشتن نظارت صحیح بر کار پیمانکاران باید نسبت به فوت و فن های اجرای بادبندها آگاهی داشت تا از بروز حوادث خطرآفرین جلوگیری به عمل آید.

قبل از اجرای بادبندها باید پیش نیاز هایی را مورد توجه قرار داد که مهم ترین آن ها، شاغول بودن صحیح ستون ها است. تنها با شاغول بودن صحیح ستون ها می توان مقاطع را داخل قاب مهاربندی اجرایی کرد. هرگز نباید به مقاطع فلزی و پلیت های اتصال، آسیبی وارد کرد، چرا که منجر به دفرمه شدن، پارگی مقطع یا سوراخ شدن آن ها می شود. توجه داشته باشید، دفرمگی یا پارگی مقاطع در قسمت های موثر در تنش ها، هیچ توجیهی نداشته و باید تعویض یا اصلاح شود.

نحوه اجرای بادبندها: نکاتی درباره سوراخ کاری در بادبند ها

قطعاتی که دارای اتصالات پیچی هستند، معمولاً در کارخانه به صورت ناقص سوراخ کاری شده و یا جای سوراخ ها به صورت درست تعبیه نشده است. در برخی موارد نیز پیمانکاران نصب، به منظور اتصال متعلقات باربرداری مانند قلاب یا طناب یا سیم بکسل یا شِگِل ناچار به سوراخ کردن مقطع هستند. نکته ای که در این جا مطرح است، این که در صورت نیاز به سوراخ کاری در بادبندها قبل از نصب، باید این کار به صورت اصولی انجام شود. بادبند های ضربدری به صورت کامل یا نیمه ، روی زمین مونتاژ می شوند، از این رو ورق گاست باید به منظور حفظ تعادل در هنگام لیفت سوراخکاری شود.

البته این دلیلی برای توجیه کار پیمانکاران نصب است. چون برای بستن بادبند از ناحیه ورق گاست ، نیازی به سوراخ کردن آن نیست و با استفاده از یک قطعه اتصال کمکی تعادل را حفظ کرد. اگر سوراخکاری غیرقابل احتراز است، نباید به روش هوابرش انجام شود تا بتوان سوراخ ایجاد شده را بعد از اتمام کار پُر کرد. روش هوابرش منجر به تضعیف مقاومت در قطعات فلزی شده و به همین دلیل برای برشکاری و سوراخ کاری توصیه نمی شود. توجه داشته باشید، گاست پلیت در بادبند های ضربدری به منزله قلب اتصال است و در صورتی که آسیبی به آن وارد شود، کل بادبند را تضعیف می کند.

ترمیم سوراخ کاری در مقاطع فلزی: در صورت ضرورت سوراخ کاری در قطعات، سوراخ کاری باید به صورت سرد انجام شود. اگر سوراخ ایجاد شده موقتی است و یا موقعیت آن باید تغییر کند، باید سوراخ اولیه را با ذوب سیم جوش در داخل آن، پر نمود. برای صاف و صیقلی شدن جای سوراخ و هم تراز شدن با سطوح مجاور باید آن قسمت را سنگ زنی کرد. در نهایت باید رنگ آمیزی شده و یا ضد زنگ زده شود.

موارد استفاده تیرهای لانه زنبوری (CPE)

تیرهای لانه زنبوری به شکلی مونتاژ می شوند که نسبت به تیرهای ساده معادلشان از ارتقاع بیشتری برخوردارند. این منجر به به ایجاد ممان اینرسی بیشتر و بهبود عملکرد در خمش می شود. جان این تیرها به صورت شبکه شبکه است و به همین دلیل ضعیف هستند و استفاده از آن ها با محدودیت هایی همراه است. از تیرهای لانه زنبوری تنها می توان به عنوان تیرهای فرعی و تو دلی برای سقفهای کامپوزیت یا عرشه فلزی و همچنین در قاب های مفصلی ساده که فاقد بادبند هستند، استفاده کرد. این تیرها در قاب های مفصلی ساده المان های افقی صرفاً به منظور تکمیل قاب سازه اجرا می شوند و این قاب ها بار جانبی را تحمل نکرده و همچنین بار ثقلی زیادی به آن ها وارد نمی شود.

جهت تیرچه ها در تیرچه ریزی ها، معمولا طوری است که سر تیرچه ها روی تیرهای قاب خمشی قرار می گیرند و بار ثقلی سقف به آن ها انتقال می یابد. همچنین بارهای جانبی در جهت قاب مفصلی توسط دهانه های بادبندی شده تحمل می شوند. بار دیوار اجرا شده تقریبا تنها باری است که در این قاب ها به تیرها وارد می شود و در این قاب ها می توان از تیرهای لانه زنبوری استفاده کرد. در قاب های بادبندی شده از تیرهای لانه زنبوری استفاده نمی شود و در صورت استفاده، تخلف محسوب می شود.

نحوه اجرای بادبندها: نقش بادبند در مقاوم سازی سازه ها

بادبندها یکی از المان های بسیار مناسب برای طرح های مقاوم سازی و افزایش مقاومت به خصوص سازه های بتنی در زلزله هستند. نحوه اتصال بادبند ها در سازه های بتنی معمولا به دو صورت است: اجرای غلاف های فولادی دور ستون ها و اتصال مقاطع بادبند به غلاف ها و کاشت بولت، در بدنه تیرها و ستون های بتنی و که پلیت های اتصال مقاطع فولادی به آن پیچ می شود.

بادبند های ضد کمانش: بادبندها در زمان وقوع زلزله از نظر کمانش آسیب پذیر هستند. به لطف پیشرفت تکنولوژی نوعی از بادبند وجود دارد که کمانش ناپذیر یا کمانش تاب است و در ساخت آن از مقطع مرکبی استفاده شده که این نقطه ضعف را برطرف می سازد. استاندارد خاصی برای طراحی سازه با این نوع بادبند در حال حاضر وجود ندارد و بسیاری از کشورها از جمله ایران این نوع بادبند را می سازند.

بادبند های هیدرولیکی: یکی دیگر از انوع جدید بادبند که امروزه ساخته می شود، بادبند هیدرولیکی است که با عنوان میراگر های لرزه ای نیز معرفی می شود. امروزه تکنولوژی بازوهای هیدرولیکی در انواع مختلف برای بادبندها در سازه های بزرگ و پیشرفته مورد استفاده قرار می گیرد. عملکرد این سیستم ها طوری است که انرژی حاصل از زلزله را پس زده و بدین ترتیب از میزان لرزش و آسیب به سازه می کاهد و آن را به حداقل می رساند. ترکیب این نوع بادبند ها با بادبندهای ضد کمانش گزینه ای خوب برای تقویت هر چه بیشتر سیستم باربر جانبی می باشد.

تفاوت های سیستم باربر جانبی بادبندی و قاب خمشی

سیستم های باربر جانبی مختلف در طراحی سازه بر اساس متد طراحی و مشخصات سازه مورد استفاده قرار می گیرند.

قاب های خمشی که شامل: اتصالات گیردار، دیوار برشی بتنی یا فولادی، یا سیستم های ترکیبی، به سیستم هایی اطلاق می شود که در حالت های معمولی، متوسط و ویژه بر اساس اهمیت ساختمان کاربرد دارند. ضریب رفتار قاب های خمشی در زلزله نسبت به قاب مهاربندی بزرگتر است. این ضریب در محاسبات نیروی زلزله تاثیرگذار است و منجر به کاهش آن می شود. لازم به ذکر است، پارامتر تعیین کننده دیگر در این قاب ها، دریفت است که افزایش می یابد و باید تحت کنترل باشد. کنترل دریفت در طراحی قاب های خمشی، بزرگتر و سنگین تر شدن مقاطع به خصوص افزایش عمق تیرها را به همراه دارد که از معایب سیستم قاب خمشی محسوب می شود. قاب های خمشی، بازشو ها را به صورت کامل تامین کرده که یک مزیت نسبت به بادبندها به ویژه در برج ها است که در چهار طرف نورگیر هستند.

خوب است بدانید، با استفاده از بادبند ها، محدودیت هایی در تامین نور ساختمان ایجاد می شود و اجرای آن نیز کمی دشوار است. همین باعث شده تا بسیاری از سازندگان در پروژه های خود از این سیستم سازه ای استفاده نکنند و سیستم سازه ای قاب خمشی همراه با یک هسته متشکل از دیوار های برشی در مرکز سازه را ترجیح می دهند. به طور کلی استفاده از بادبند در ساختمان هایی با سازه های فلزی که از دو سمت با ساختمان همسایه مجاور هستند و امکان تامین نور از آن سمت ها نیست، گزینه اول است.

نکته

مدل سازه و نقشه معماری موقعیت بادبند را تعیین می کند. به طور کلی جانمایی بادبند ها باید به گونه ای باشد که کمترین پیچش در سازه به وجود آید. با استفاده از تجربه می توان موقعیت بادبند ها با توجه پلان ستون گذاری و دهانه های موجود را به خوبی تعیین کرد. این کار برای طراحان با تجربه بسیار آسان است و آن ها با توجه به پیش فرض هایی که در ذهن خود از پلان های سازه ای دارند، بهترین موقعیت قرار گیری بادبند ها در پلان سازه را به راحتی تعیین می کنند. لازم به ذکر است، تعیین موقعیت و جانمایی مناسب بادبندها در سازه های نامنظم دشوارتر از سازه های منظم است و دقت و تجربه زیادی را می طلبد.