امروزه دانش معماری و ساخت و ساز با پیشرفت علم و تکنولوژی به اوج خود رسیده است. هر بار ساختمان های جدید با امکانات و مقاومت بیشتر در مقابل حوادث مختلف ساخته می شوند. ساختمان های جدید نقص های قبل را ندارند و حتی در مقابل شدید ترین حوادث مثل زلزله مقاوم هستند و آسیب خیلی کمتری می بینند. دلیل آن هم اسکلت مقاوم آنهاست که با دقت خیلی زیادی ساخته می شود.
برای مقاوم کردن اسکلت ساختمان از سیستم های مختلف استفاده می شود که یکی از آن ها سیستم قاب خمشی نام دارد. در سیستم خمشی از اعضای خمشی به عنوان اتصالات تیرها به ستون استفاده می شود. اعضای خمشی تیرها نیز بخشی از تیرهای سیستم قاب خمشی هستند که در برابر سنگینی مثل موم تغییر شکل می دهند ولی شکسته نمی شوند و اگر به صورت نادرست به کار گرفته شوند باعث خسارت جبران ناپذیری در کل اسکلت ساختمان خواهد شد. این سیستم و اعضای خمشی آن معمولا برای ساختمان هایی که در مناطق زلزله خیز هستند استفاده می شود. همچنین برای ساختمان هایی که باید نمای به خصوصی داشته باشند از سیستم قاب خمشی و اعضای خمشی بهره گرفته می شود. در ادامه می خواهیم کمی بیشتر راجع به اعضای خمشی و اعضای خمشی تیرها صحبت کنیم پس با ادامه مطلب همراه ما باشید.
اعضای خمشی در واقع اتصالات سخت و صلبی هستند که سیستم قاب خمشی را به هم متصل می کنند. عملکرد این اتصالات یا اعضای خمشی به گونه ای مانند مفاصل بدن انسان عمل می کند، به این معنا که بدون تغییر مکان عضو آن را در جای خود تکان می دهند. این اعضا با داشتن این ویژگی می توانند بارهای جانبی را کنترل کرده و از تغییر شکل ناگهانی سیستم قاب خمشی و جدا شدن اعضای تشکیل دهنده آن جلوگیری کنند. سیستم قاب خمشی از تیرها و ستون هایی تشکیل شده که توسط اتصالات یا اعضای خمشی به هم متصل شده اند و روی هم رفته یک سیستم مقاوم به انواع بارهای جانبی ایجاد می کنند که در برابر زلزله و تنش های ناگهانی از خود مقاومت نشان می دهند.
تیرها بخش های مهم سیستم قاب خمشی است که توسط اعضای خمشی و اتصالات صلب و سخت به ستون ها متصل می شود. اعضای خمشی تیرها باید به اندازه کافی محکم باشد تا اعضای سیستم قاب خمشی از هم به هنگام اعمال بار جانبی جدا نشود. و همچنین به اندازه کافی خاصیت کششی داشته باشد تا به هنگام قرار گرفتن در معرض بار جانبی بتواند فشار وارده را تقسیم کند. این اعضا به صورت نود درجه بارگذاری می شوند و بایستی این میزان درجه آن ها به هیچ عنوان تغییر نکند. خود تیرها نیز در بخش هایی خاصیت خمشی داشته که به آن ها اعضای خمشی تیر گفته می شود. تیرها در سیستم قاب خمشی در قسمت میانی خود دارای حالت خمشی بوده و این حالت خمشی این اجازه را به آن ها می دهد که بارهای ثقلی را تحمل کند بدون اینکه شکسته شود. این عضو در همه سیستم های قاب های خمشی یکسان نیست و از معمولی تا ویژه متفاوت می باشد.
اعضای خمشی به قسمت هایی از سیستم قاب خمشی اطلاق می شود که خاصیت خمشی و ارتجاعی داشته و برای ساخت انواع سیستم قاب خمشی معمولی، متوسط و ویژه به کار گرفته می شود. بسته به نوع سیستم قاب خمشی، اعضای خمشی نیز متغیر هستند. به عنوان مثال در سیستم قاب خمشی معمولی، اعضای خمشی تیرها خاصیت کششی بالایی نداشته و توانایی تحمل سنگینی بارهای جانبی ناشی از زلزله را ندارد. بنابراین می توان نتیجه گرفت که این اعضا و همچنین اعضای خمشی تیرها برای هر سیستم کاربردهای به خصوصی دارند.
سیستم قاب خمشی در انواع مختلفی برای کاربردهای متفاوتی طراحی می شود و اعضای خمشی مورد استفاده در آن نیز متفاوت عمل می کند. در ادامه انواع سیستم قاب خمشی و کاربرد آن را بیان می کنیم.
سیستم قاب خمشی معمولی: این سیستم نوعی سیستم خمشی با اعضای خمشی ساده است که توانایی بالایی در تحمل بارهای جانبی ناشی از زلزله ندارد. این نوع سیستم معمولا برای مناطق غیر زلزله خیز مورد استفاده قرار می گیرد و بیشتر برای ساختمان هایی استفاده می شود که صرفا نیاز به انعطاف پذیری بیشتر در ساخت اسکلت دارد. از آنجا که با استفاده از سیستم قاب خمشی و اعضای خمشی دیگر نیاز به سیستم های مهاربند وجود ندارد، بنابراین اسکلت ساختمان با انعطاف پذیری بیشتری ساخته می شود. اعضای خمشی تیرها در سیستم قاب خمشی معمولی خاصیت کششی کمتری دارد.
سیستم قاب خمشی متوسط: در این نوع سیستم نیز اعضای خمشی فقط کمی از نوع معمولی بالاتر بوده و همچنان توانایی آنچنانی در مهار بارهای جانبی ندارد. سیستم قاب خمشی و اعضای آن برای ساختمان های کوچک و کم طبقه به کار گرفته می شود. اعضای خمشی این سیستم تغییر شکل های ارتجاعی خیلی زیاد ناشی از زلزله را تحمل نمی کند.
سیستم قاب خمشی ویژه: این سیستم و اعضای خمشی تیرهای آن برای ساختمان هایی که در مناطق زلزله خیز ساخته می شود مناسب است. قدرت دورانی اتصالات اعضای خمشی بسیار بیشتر از نوع معمولی و متوسط بوده، بنابراین می تواند تغییر شکل فرا ارتجاعی ناشی از زلزله و طوفان را تحمل کند. دلیل استفاده از اعضای خمشی برای ساختمان های در معرض زلزله این است که در صورت لرزش زمین، اعضای خمشی به جای شکستن و خرد شدن تغییر مکان جزئی می دهد. به زبان ساده تر ساختمان دارای اعضای خمشی به حالت فنری تکان می خورد و جلوی نابودی و خرد شدن ساختمان را می گیرد.
استفاده از سیستم قاب خمشی و اعضای خمشی مزایایی به همراه دارد که بررسی می کنیم. یک مزیت اعضای خمشی تیرها این است که به هنگام استفاده در اسکلت ساختمان، این اجازه را به مهندسان می دهد تا اسکلت را هر طور بخواهند طراحی کنند. این مزیت آزادی عمل در ساخت اسکلت باعث می شود بیشتر از همین سیستم قاب خمشی برای مقاوم سازی ساختمان استفاده شود. بنابراین زیبا جلوه دادن یک ساختمان از مزیت های اعضای خمشی تیرها در این نوع سیستم است. از دیگر مزایای استفاده از اعضای خمشی انعطاف پذیری بالای آن است که به راحتی می تواند بارهای ارتجاعی را تحمل کند. از دیگر مزایای مهم اعضای خمشی و سیستم خمشی این است که تعمیر و بازسازی ساختمان های تخریب شده به دلیل طوفان و زلزله به مراتب هزینه های بسیار سنگینی به دنبال دارد و استفاده از آن ها این مزیت را به همراه دارد که جلوی این هزینه های سنگین را بگیرد.
استفاده از سیستم قاب خمشی و اعضای آن قطعا معایبی به همراه دارد که آن ها را بایستی بررسی کنیم. یکی از معایب این سیستم بالا رفتن وزن سازه است. زیرا بیشتر اعضای خمشی از جنس فولاد بوده به همین جهت استفاده از آن ها وزن سازه را افزایش می دهد. از دیگر معایب این نوع مقاوم سازی حساسیت در طراحی آن ها می باشد. قبل از نصب و بارگذاری، این اعضا باید توسط افراد متخصص بررسی و محاسبه شود. استفاده از اتصالات سخت و سنگین و همچنین پیچیدگی در نصب اعضای خمشی یکی دیگر از عیب های آن است. در نهایت هم هزینه خیلی زیاد در طراحی و نصب اعضای خمشی می تواند یکی دیگر از معایب آن باشد که البته با توجه به شرایط ویژه مثل احتمال طوفان یا زلزله باید توجهی به میزان هزینه مصرفی وجود نداشته باشد. حتی با در نظر گرفتن معایب این سیستم باز هم نمی توان از استفاده از آن چشم پوشی کرد زیرا بهترین راه حفظ سلامت انسان ها و سازه ها به هنگام زلزله همین سیستم قاب خمشی و اعضای آن می باشد.
تیرها بخش مهم تشکیل دهنده سیستم قاب خمشی هستند و محاسبه میزان خمش آن ها بسیار حائز اهمیت است. نحوه محاسبه میزان خمش تیر هم به صورت دستی و هم به صورت نرم افزاری انجام می پذیرد. به هنگام محاسبه خمش اعضای خمشی تیرها عوامل زیادی در نظر گرفته می شود. نمونه این عوامل شامل نوع سیستم قاب خمشی، تعداد طبقات ساختمان، نوع منطقه جغرافیایی، اندازه و طول تیرها، نحوه اتصال آن ها به ستون، نوع تیر و غیره است. طبیعتا میزان خمش تیر در سیستم قاب خمشی معمولی یا ویژه کاملا متفاوت است و یا اینکه طول و شکل تیرها بر میزان خمش آن ها تاثیر می گذارد. مهندسین فرمول های خاصی را برای محاسبه میزان خمش اعضای خمشی در نظر می گیرند.
مقاوم سازی یک سازه در مقابل بلایای طبیعی مثل زلزله هر چند ممکن است کمی هزینه بر باشد ولی اگر بتواند جلوی خسارات ناشی از حوادث طبیعی را بگیرد ارزش هزینه کردن هم دارد. مقاوم سازی ساختمان ها نه تنها می تواند از خرابی ساختمان جلوگیری کند بلکه ایمنی افراد داخل ساختمان را نیز تامین می کند که این امر بسیار حائز اهمیت است. نکته قابل توجه در مورد اعضای سیستم قاب خمشی این است که باید توسط افراد متخصص و مهندسان عمران و معماری محاسبه شود و افراد معمولی قادر به طراحی چنین سیستم های پیچیده ای نیستند.
ما در این مقاله توانستیم به زبانی ساده و قابل فهم اعضای خمشی و اعضای خمشی تیرها را توضیح دهیم. لازم دانستیم که انواع سیستم قاب خمشی و اعضای آن ها را نیز برای فهم هر چه بهتر اعضای خمشی تیرها بررسی کنیم. در ادامه مزایا و کاربردهای این اعضا را نیز ذکر کردیم پس نتیجه می گیریم که استفاده از سیستم قاب خمشی، میلگرد درجه یک، تیرآهن با کیفیت و... به عنوان مقاوم در برابر زلزله بسیار حائز اهمیت بوده و مهم تر از آن طراحی اینگونه سازه ها است که باید به دست افراد خبره انجام بپذیرد. برای مشاهده قیمت میلگرد به صورت آنلاین به سایت مرکزآهن مراجعه کنید.