در قاب مهاربندی شده هم محور یا همگرا، محور تمام عضوها (نقاط انتهایی تیر، ستون و بادبند) در یک نقطه مشترک به هم برخورد میکنند. این پیکربندی، باعث ایجاد نیروی محوری در عضوهای تحت بارگذاری میشود.
از انواع سیستمهای مهاربندی همگرا میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- «بادبند قطری» (Diagonal Bracing) با جهتگیری موازی یا متناوب
- «بادبند ضربدری» (Cross Bracing) یا «بادبند X شکل» (X Bracing)
- «بادبند K شکل» (K Bracing)
- «بادبند V شکل» (V Bracing) و «بادبند شورون» (Chevron Bracing) یا بادبند به شکل ۷ و ۸
از معایب بادبندهای همگرا میتوان به عدم توانایی آنها در تغییر شکل غیر الاستیک برگشت پذیر اشاره کرد. پس از کمانش قاب در این سیستم، عضوهای تحت بار محوری، مقاومت خود را از دست میدهند و به شکل اولیه خود بازنمیگردند. از اینرو، به منظور کاهش احتمال رخ دادن مشکلات مختلف، الزامات طراحی عضوهای مهاربندی همگرا سختگیرانهتر است.
نکته: استفاده از قاب همگرای معمولی در نواحی لرزه خیز و سازههایی با ضریب زلزله بالاتر از ۱ (با اهمیت زیاد و خیلی زیاد) مجاز نیست.
بادبند قطری چیست؟
یکی از سادهترین پیکربندیهای بادبند در سازههای قابی، سیستم مهاربندی قطری است. در این سیستم، بادبندها به صورت قطری (مشابه تصویر زیر) در نواحی مستطیلی قابهای سازهای (بین تیرها و ستونها) نصب میشوند و شکلی شبیه به خرپا (مجموعهای از المانهای مثلثی) را به وجود میآورند. وجود بادبندها، پایداری قاب را افزایش میدهد. در صورت استفاده از بادبندهای قطری به صورت منفرد، عضوهای مهاربندی باید توانایی تحمل بارهای فشاری و کششی را داشته باشند.
بادبند منفرد، نوعی از بادبندهای قطری است که برای مقاومت در برابر بارهای فشاری و کششی طراحی میشود. تصویر بالا، نحوه جانمایی بادبندهای منفرد بین دو ردیف ستون را نمایش میدهد. المانهای بادبند معمولا با زاویه حدود 45 درجه نصب میشوند. این زاویه، علاوه بر بهبود عملکرد سیستم، امکان ایجاد یک اتصال مستحکم و فشرده بین المانهای بادبند با تیر و ستون را فراهم میکند. توجه داشته باشید که کاهش زاویه عضوهای بادبند نسبت به راستای عمودی، حساسیت سازه به حرکت جانبی در هنگام اعمال بارهای دینامیک را افزایش میدهد.
بادبند ضربدری چیست؟
بادبند ضربدری یا بادبند X، از روی هم قرار گرفتن دو عضو قطری تشکیل میشود. این سیستم تنها برای مقاومت در برابر بارهای کششی مورد استفاده قرار میگیرد. با توجه به جهت اعمال بارهای جانبی، یکی از بادبندهای قطری، در مقابل بارهای کششی مقاومت میکند. به همین دلیل میتوان از کابلهای فولادی نیز در سیستم مهاربندی ضربدری استفاده کرد.
استفاده از بادبند ضربدری در سطح بیرونی سازه میتواند با محل قرارگیری یا عملکرد پنجرهها تداخل داشته باشد. علاوه بر این، مهاربندی ضربدری، بارهای خمشی بیشتری را به روی تیرهای کف تحمیل میکند.
بادبند K شکل چیست؟
انتهای عضوها در بادبند K شکل به مرکز ستونها متصل میشوند. این سیستم، فضا و انعطافپذیری بیشتری را برای ایجاد بازکننده در نمای بیرونی سازه فراهم میکند. ویژگی مذکور، باعث خمش کمتر تیرهای کف سازه میشود. کمانش و تغییر شکل عضوهای بادبند K شکل میتوانند تغییر شکل جانبی ستونهای درگیر و شکست آنها را در پی داشته باشند. به همین دلیل، استفاده از این سیستم مهاربندی در نواحی زلزلهخیز به هیچ عنوان مجاز نیست.
بادبند V شکل یا بادبند ۷ و ۸ چیست؟
در سیستم مهاربندی ۷ و ۸، دو عضو قطری از گوشههای عضو افقی یک طبقه (تقاطع تیر و ستون) به مرکز عضو افقی در طبقه دیگر (مرکز تیر) وصل میشوند. در صورتی که نحوه قرارگیری بادبندها مشابه عدد ۸ (برعکس حرف V) باشد، اصطلاحا سیستم مهاربندی شورون به وجود میآید.
در سیستم مهاربندی ۷ و ۸، ظرفیت کمانش بادبند تحت فشار به میزان قابل توجهی کاهش مییابد. میزان کاهش کمانش به اندازهای است که مقدار آن به کمتر از ظرفیت کشش تسلیم میرسد. به این ترتیب، هنگام اعمال باری بیشتر از ظرفیت بادبندها، عضو افقی (تیر) به عنوان المان مقاوم در برابر خمش عمل میکند.