نحوه اجرای بادبند در اسکلت فلزی

شاید برای شما نیز سوال پیش آمده باشد که بادبند یا مهاربند چیست؛ بادبند در واقع سیستمی است که از چندین عضو تشکیل می‌ شود و همه اعضا در جهت استحکام و پایداری سازه برای جلوگیری از آسیب‌ های ناشی از نیروهای افقی مانند زلزله کار می‌ کنند. این بادبندها در سازه‌ های فولادی از مهم‌ ترین قسمت‌ های پروژه محسوب می‌ شوند، زیرا یکی از بخش‌ های مهم در مقاوم‌ سازی سازه هستند. هر ساختمان یا سازه ‌ای که ساخته می ‌شود علاوه بر بارهای خود سازه با هر ابعاد و اندازه‌ ای که باشد باید بتواند نیروهای جانبی خارجی احتمالی را نیز تحمل کند. بادبند در این شرایط از فروپاشی کل سازه جلوگیری خواهد کرد.

اهمیت بادبند در ساختمان چیست؟

هدف از قرار دادن بادبند در ساختمان جلوگیری از نیروهای عرضی و بارهای اضافی وارد شده به آن است که می‌ تواند باعث تخریب سازه شود. در واقع بادبند نیروهای تخریب ‌کننده را به‌ خوبی مهار می‌ کند، با این کار دیگر نه‌ تنها تلفات انسانی در اثر زلزله وجود نخواهد داشت بلکه خسارت مالی نیز بسیار کم می ‌شود. طراحی و اجرای انواع بادبندها به ‌خصوص در کشور عزیزمان ایران به دلیل زلزله ‌خیز بودن بیشتر مناطق آن از اهمیت ویژه ‌ای برخوردار است که کارفرمایان باید به آن توجه کامل داشته باشند.

نحوه عملکرد بادبند در ساختمان

به ‌طور کلی نیروهای افقی به دلیل باد، زلزله، سیل و حوادثی از این ‌دست به یک سازه وارد می‌ شوند. در هنگام طراحی یعنی قبل از اجرا مهندس طراح باید تمامی این نیروها را برای پروژه در نظر بگیرد تا با استفاده از تجهیزات و روش‌ های مختلف بتواند به ‌خوبی سازه را مقاوم‌ سازی کند. بادبند در ساختمان یکی از این تجهیزات بسیار مهم است. در صورتی‌ که نیروهای عرضی توسط تجهیزاتی مانند بادبند در ساختمان مهار نشوند روی فونداسیون و پی ساختمان تأثیر گذاشته و به ‌طور عرضی آن را حرکت می‌ دهند یا تخریب می ‌کنند.

بادبندها اکثراً از میله ‌های فولادی یا تیرآهن مثل نبشی و ناودانی و یا کابل‌ها تشکیل می‌ شوند. در واقع بادبندها انواع مختلفی دارند که بسته به نوع آن و کاربردش در سازه قرار می ‌گیرد. در ساختمان‌ ها و پروژه‌ هایی که چندین دهانه دارند بادبند شما در بزرگ ‌ترین دهانه در کلیه طبقات جایگذاری می‌شود. گاهی بسته به نظر مهندس طراح برای طبقه اول و آخر نیز بادبند طراحی خواهد شد. این بادبندها طوری طراحی می‌ شوند که بتوانند نیروی عرضی وارد شده را گرفته و به قاب بعدی انتقال دهند تا بار در قاب‌ ها توزیع ‌شده و فشار شدیدی به ساختمان وارد نکند، در نتیجه از ریزش آن جلوگیری می ‌شود.

در واقع لرزه ‌های ناشی از زلزله باعث می ‌شود در زمین زیر سازه، شتابی عمودی یا افقی ایجاد شود و نیروهایی در مکان ‌های بار متمرکز ایجاد می ‌کند. در این شرایط، اینرسی به‌ طور ناگهانی ساختمان را نگه می‌ دارد و دقیقاً شرایطی مشابه وزیدن باد را ایجاد می ‌کند. به همین دلیل بادبندها می ‌توانند در این زمینه مفید و کاربردی باشند. از طرفی چون زلزله ممکن است از هر جهتی به ساختمان نیرو وارد کند همه قاب‌ ها در بادبند در ساختمان باید در چهار جهت به کار برده شوند. در واقع باید بتوانند از ساختمان در برابر انواع نیروها مانند نیروهای خمشی، برشی، کششی، فشاری و بلند شدن محافظت کنند. در ساختمان ‌های کوچک برای مقاوم‌ سازی تنها از دیافراگم تیرها و سقف استفاده می‌ کنند، اما در ساختمان ‌های بزرگ تقویت اضافی نیز در بادبندها انجام می ‌دهند.

اجرای بادبند در ساختمان اسکلت فلزی

رعایت نکات اجرایی و فنی در بستن بادبندی بسیار مهم است و باید حتماً به آن توجه کامل شود تا طبق استانداردهای آیین‌ نامه باشد. علت این اهمیت نقشی است که بادبند در ساختمان ایفا می ‌کند و باید ساختمان را در برابر بلایای طبیعی مثل باد و زلزله حفظ نماید. نکات اجرایی مهم درباره اجرای بادبند در اسکلت فلزی به شرح زیر می‌باشند:

• باید از مصالح با کیفیت استفاده کنید.

خود عضو های بادبند در ساختمان باید استحکام بالایی داشته باشند تا بتوانند نیروهای اضافی را به‌ خوبی انتقال دهند. استفاده از پروفیل ‌های قدیمی یا ضعیف که دچار خم‌ شدگی می‌ شوند و یا استاندارد های لازم را ندارند نمی ‌توانند به ‌خوبی مهاربندی ساختمان را انجام دهند.

• مهاربند باید دقیقاً طبق نقشه طراحی اجرا شود.

یکی از خطاهایی که در اجرای مهاربند ممکن است ایجاد شود اشتباه در فاصله بست ‌ها در بادبند ساختمان است که باعث می ‌شود نتواند به ‌خوبی نیروها را انتقال دهد. بنابراین بسیار مهم است که بادبند دقیقاً طبق نقشه اجرا شود.

• ابعاد و شکل ورق اتصال بادبند

ابعاد و شکل ورق فولادی اتصال بادبند نیز باید دقیقاً طبق نقشه باشد و با توجه به زاویه بادبند در هر دهانه به‌ طور دقیق بریده‌ شده و نصب شود. بنابراین هر فردی نمی ‌تواند این کار را انجام دهد و باید یک نیروی انسانی کاملاً آموزش ‌دیده آن را اجرا نماید.

• عدم وجود وصله و جوش در اعضای بادبند

همان ‌طور که قبلاً هم توضیح دادیم وظیفه بادبند در ساختمان مهار نیروهای زیاد ناشی از باد و زلزله است. بنابراین اگر در عضوهای آن وصله یا جوش وجود داشته باشد احتمال دارد که در هنگام انتقال نیرو از هم‌ گسیخته شود و نتواند وظیفه ‌اش را انجام دهد. تنها زمانی می‌ توانید وصله ایجاد کنید که عضو بادبند بتواند تمام نیرو‌ های کششی و فشاری اضافی را با یک اتصال پوششی یا به‌ صورت مستقیم با جوش شیاری انتقال دهد. همچنین وصله ‌های اجزای قطری نباید دقیقاً در یک مقطع باشند.

• سخت ‌کننده جان تیر

در برخی بادبندها مانند بادبندهای وی شکل یا هشتی و یا بادبندهای واگرا نیروی برشی زیادی به تیرها وارد می‌ شود. برای جلوگیری از گسیختگی تیرها در برابر این نیروهای برشی باید طبق نقشه از سخت‌ کننده‌ های جان تیر استفاده شود تا از نظر مقاومتی تقویت شوند.

• طول تیر پیوند

طول تیر پیوند بسیار مهم است و باید دقیقاً با نقشه برابر باشد. طول تیر پیوند قسمتی از تیر است که در فاصله بین دو نقطه اتصال در بادبندهای واگرا قرار می ‌گیرد.

• نظارت بر اندازه دقیق ابعاد گوشه

اگر این ابعاد دقیقاً طبق نقشه بریده نشوند باعث می ‌شود طول اتصال بادبند کوتاه شده و یا فضای مناسب برای تعداد پیچه ای مورد نیاز نباشد و بادبند نتواند به خوبی نیروها را انتقال دهد. در این شرایط حتی اگر به ‌اندازه کافی پیچ بزنید احتمال گسیختگی ورق‌ ها وجود دارد.

• نظارت بر جوش خوردن دقیق ورق گوشه به ستون

حتی اگر همه موارد گفته شده هم رعایت شود اما ورقه گوشه به ‌خوبی به ستون جوش نخورد به ‌راحتی با مقداری فشار اضافه از ستون جدا شده و کل بادبند کنده می‌ شود.

• ترکیب انواع بادبندها در ارتفاع و کف

در برخی از پروژه‌ ها شاهد این موضوع هستیم که طراح در یک دهانه به دلیل موارد مربوط به معماری و اجرا از یک بادبند و در قسمتی دیگر از نوع بادبند دیگری استفاده می ‌کند. به‌ عنوان مثال در یک طبقه سیستم واگرا و در طبقه ‌ای دیگر سیستم بادبند همگرا طراحی می‌ شود. طبق آیین ‌نامه این نوع ترکیب‌ ها فقط در شرایط زیر امکان‌ پذیر است:

1. در ساختمان ‌هایی که بیشتر از 5 طبقه باشد می ‌توان در همه طبقات بادبند واگرا و در طبقه آخر بادبند هم ‌محور بدون تیرچه ارتباطی طراحی کرد.
2. در طبقه اول نیز تنها به شرطی می‌ توان از بادبند هم ‌محور استفاده کرد که ظرفیت الاستیک آن 50 درصد بیشتر از ظرفیت تسلیم طبقه بالاتر از طبقه اول باشد.
3. گاهی نیز طراحان در یک طبقه از دو نوع سیستم استفاده می ‌کنند. باید ترکیب این دستگاه ‌ها طوری باشد که در هنگام زلزله یا باد رفتار هم‌ جهتی داشته باشند و متفاوت عمل نکنند. در غیر اینصورت نمی ‌توانند از ساختمان به خوبی محافظت نمایند.

اجرای بادبند در ساختمان یک طبقه و دو طبقه

اجرای بادبند در ساختمان نقش کلیدی در افزایش پایداری و مقاومت سازه در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله و باد دارد. برای انجام صحیح، مراحل اجرای بادبند در ساختمان به صورت مرحله به مرحله به شرح زیر است:

مرحله 1: طراحی و پلان بادبند
ابتدا باید پلان بادبند تهیه شود و محل دقیق قرارگیری بادبندها مشخص شود. در این مرحله نوع بادبند، زاویه و تعداد اعضا بر اساس طول دهانه و ارتفاع ساختمان تعیین می شود. این مرحله برای هر دو نوع ساختمان یک طبقه و دو طبقه حیاتی است.

مرحله 2: انتخاب نوع بادبند
با توجه به شرایط سازه و ارتفاع، انواع بادبند ساختمان انتخاب می شوند. در ساختمان یک طبقه معمولا از بادبندهای قطری یا ضربدری استفاده می شود، در حالی که در ساختمان دو طبقه ممکن است علاوه بر آنها از بادبند واگرا یا مهاربند هم محور نیز بهره گرفته شود تا انتقال نیرو یکنواخت باشد.

مرحله 3: آماده‌سازی مصالح
برای اجرای بادبند، می توان از بادبند با نبشی، میلگرد یا سایر مقاطع فولادی استفاده کرد. انتخاب نوع مقطع به میزان بارگذاری و نوع قاب بستگی دارد و کیفیت مصالح و قیمت ورق فولادی نیز در تصمیم گیری تاثیرگذار است.

مرحله 4: نصب بادبند
بادبندها بین ستون‌ها و تیرها با زاویه مشخص نصب می شوند. در این مرحله باید به صحت اتصالات، جوشکاری یا پیچ‌ها و رعایت زاویه دقیق توجه شود تا مهاربندی ساختمان به طور کامل و موثر انجام شود.

مرحله 5: بررسی و تست سازه
پس از نصب، عملکرد بادبندها بررسی می شود تا اطمینان حاصل شود که قاب ساختمان در برابر نیروهای جانبی مقاوم شده است و هیچ گونه تغییر شکل غیرمنتظره وجود ندارد.

با دنبال کردن این مراحل، نصب بادبند در ساختمان چه یک طبقه و چه دو طبقه به درستی انجام می شود و ایمنی و طول عمر سازه تضمین می شود.

انواع بادبند اسکلت فلزی

مهاربندها بسته به نوع ساختمان و کاربردشان متفاوت هستند اما به دو دسته کلی بادبندهای عمودی و افقی تقسیم می ‌شوند.

مهاربندهای عمودی یا قائم:

این نوع مهاربندها بین ستون‌ ها در صفحات قائم قرار می‌ گیرند تا بتوانند به ‌طور عمودی بار اضافی را به زمین انتقال دهند. در اکثر ساختمان‌ های فلزی برای افزایش مقاومت ساختمان در برابر پیچ‌ خوردگی هنگام وارد شدن نیروهای عمودی اضافی باید از این نوع بادبندها استفاده کرد.

مهاربندهای افقی:

ممکن است بادبند در ساختمان به ‌صورت افقی طراحی شود. این بادبندها در هر طبقه مسیری برای انتقال نیروهای افقی اضافی به مهاربندهای قائم ایجاد می ‌کنند. بنابراین در ساختمان ‌های مقاوم در هر طبقه از مهاربندهای افقی استفاده می‌ شود. در بعضی پروژه‌ها بام ساختمان نیز به مهاربند افقی نیاز داد.

انواع بادبند از نظر شکل ظاهری

تا اینجا انواع کلی مهاربندها را شناختیم اما هر کدام از مهاربندهای عمودی و افقی خود به زیر گروه‌ های دیگری تقسیم می ‌شوند که با استفاده از نوع خاصی مقاطع فولادی ساخته می شوند و به شکل زیر می‌ باشند:

• بادبند مورب منفرد

بادبند مورب منفرد نوعی بادبند در ساختمان است که نام  ‌های دیگر آن سیستم خرپا یا مثلث است. این بادبند یک عضو دارد که به‌ صورت مورب درون قاب قرار می‌ گیرد و وظیفه آن مقاوم ‌سازی ساختمان در برابر نیروهای تنشی و جانبی است.

• طراحی بادبند ضربدری

بادبند ضربدری که به نام X نیز شناخته می‌ شود دارای دو عضو است که به ‌صورت مورب در محل تلاقی تیر و ستون قرار گرفته و به شکل ضربدری هستند. در این نوع مهاربندها معمولاً از کابل‌ های فولادی، تیرآهن ‌های ناودانی یا نبشی برای مهار نیروهای تنشی استفاده می‌ کنند. همچنین این بادبند در ساختمان با محدود کردن فضای داخل نما حداکثر نیروی خمشی را در تیرهای کف ایجاد می ‌کند.

• بادبند قطری

بادبند قطری دقیقا مشابه بادبند ضربدری عمل می کند، با این تفاوت که تنها یکی از اعضای بادبند ضربدری را در قطر قاب قرار می دهد و به همین دلیل در برخی سازه ها به عنوان یک گزینه اقتصادی و سبک تر مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع بادبند همچنان می تواند نیروهای جانبی ناشی از باد یا زلزله را به ستون ها و تیرها منتقل کرده و از تغییر شکل قاب جلوگیری کند، اما به دلیل کاهش تعداد اعضا، مقاومت جانبی آن نسبت به بادبند ضربدری کامل کمتر است.

در طراحی و اجرای بادبند اسکلت فلزی، انتخاب بین بادبند قطری، ضربدری یا سایر مدل ها به شرایط بارگذاری، ارتفاع ساختمان و نوع زمین بستگی دارد. انواع بادبند فلزی شامل بادبند ضربدری، بادبند قطری، بادبند مورب و بادبند واگرا هستند و هر کدام کاربرد خاص خود را دارند. اجرای باد بند فلزی با رعایت زاویه مناسب، استفاده از اتصالات استاندارد و انتخاب متریال با کیفیت، از جمله قیمت ورق فولادی مناسب، می تواند ایمنی و پایداری سازه را تضمین کند و از خطرات ناشی از نیروهای جانبی جلوگیری کند.

• دتایل بادبند همگرا (CBF)

در این نوع بادبندها امتداد همه اعضا مثل تیر، ستون و مهاربند دقیقاً از یک نقطه عبور می ‌کند. نام دیگر این بادبند در ساختمان بادبندهای هم‌ محور می ‌باشد. در این مهاربندها تیرها مانند تیرهای معمولی و تحت بارهای ثقلی تعبیه و طراحی می ‌شوند. این کار باعث می ‌شود در هنگام زلزله نیروی کمتری به تیرها وارد شود. این نوع بادبند مقاومت بالایی برای ساختمان ایجاد می‌ کند و باعث کنترل تغییر مکان ‌های جانبی سازه خواهد شد. اما این سیستم معایبی هم دارد.

به ‌عنوان ‌مثال در معماری سازه محدودیت ایجاد می‌ کند و در صورت استفاده از آن طراح نمی ‌تواند در برخی قاب ‌ها پنجره قرار دهد. از طرفی شکل‌ پذیری پایینی در ساختمان ایجاد می‌ کند و اجازه نمی ‌دهد سازه نیروی زلزله را دفع کند. در نتیجه پس ‌لرزه‌ ها را بیشتر احساس خواهید کرد.

• جزئیات بادبند واگرا (EBF)

در بادبند واگرا یک انتهای بادبند به تیر متصل است و حداقل یکی از انتهاهای آن به محل تقاطع تیر و ستون وصل نمی ‌شود. به این نوع بادبند در ساختمان برون ‌محور نیز می ‌گویند. نکته بسیار مهم در طراحی این نوع بادبند در ساختمان طراحی صحیح تیرچه ارتباطی یا تیر پیوند است. در واقع طراحی باید طوری باشد که نیروی برشی و لنگر خمشی که به تیر وارد می ‌شود، باعث گسیختگی تیر نشود. مزیت این نوع مهاربند این است که قابلیت شکل ‌پذیری بیشتری داشته و با این ویژگی نیروی برش پایه زلزله که باعث تخریب ساختمان می ‌شود را کاهش خواهد داد.

• بادبند وی شکل (V)

این بادبند از دو عضو مورب تشکیل شده که دقیقاً مانند حرف V انگلیسی از گوشه ‌های بالای عضو عمودی متصل شده و در وسط یک تیر زیری به هم می‌ رسند تا شکل V تشکیل شود. بر عکس این بادبند در ساختمان نیز وجود دارد که به آن بادبند هشتی گفته می ‌شود. بادبندهای وی شکل و هشتی به‌ محض رسیدن هر دو عضو به نیروی مقاومت، نیروی خمشی اصلی را از تیر افقی دفع می ‌کنند.

• بادبند کا شکل (K)

در این نوع بادبند در ساختمان مانند حرف K دو عضو در میانه ستون به هم متصل می‌ شوند. معمولاً از این بادبند در ساختمان برای ایجاد انعطاف‌ پذیری بیشتر در دهانه ‌ها استفاده می‌ شود تا بتوان پنجره نیز در آن قرار داد. همچنین تیرهای افقی در این بادبندها نیروی کمتری را باید تحمل کنند. اما این مهاربند برای مناطق زلزله‌ خیز مناسب نیست، زیرا احتمال خرابی ستون‌ ها به دلیل نیروهای افقی بیشتر وجود دارد.

حذف بادبند در ساختمان

حذف بادبند در ساختمان می‌تواند خطرات جدی برای ایمنی سازه ایجاد کند، زیرا بادبند نقش اصلی در مقاومت ساختمان در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله و باد شدید دارد. در صورت حذف بادبند در ساختمان، قاب فلزی توانایی تحمل تغییر شکل و انتقال نیروهای افقی را از دست می‌دهد و احتمال آسیب جدی یا تخریب کامل افزایش می‌یابد، حتی اگر قیمت آهن اولیه کاهش یابد.

اجرای بادبند در اسکلت فلزی باعث توزیع یکنواخت نیروها و افزایش پایداری ساختمان می‌شود. برای ساختمان‌های یک طبقه، بادبند ساختمان یک طبقه معمولاً با میلگرد یا نبشی اجرا می‌شود تا مقاومت کافی ایجاد شود. در ساختمان‌های دو طبقه، بادبند ساختمان دو طبقه اهمیت بیشتری دارد و اجرای صحیح آن با توجه به ارتفاع و بارگذاری اهمیت ویژه‌ای دارد.

انواع بادبند اسکلت فلزی شامل بادبند ضربدری (X شکل)، بادبند مورب و بادبند واگرا هستند و بسته به شرایط سازه، انتخاب می‌شوند. اجرای بادبند با نبشی یا اجرای بادبند با میلگرد هر کدام مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند، اما حذف آنها باعث کاهش ایمنی کلی سازه و افزایش خطر در برابر نیروهای جانبی می‌شود. رعایت اصول طراحی و اجرای درست بادبندها برای هر نوع ساختمان، از یک طبقه تا چند طبقه، ضروری است.

همان طور که ملاحظه کردید وجود بادبندها در ساختمان ها به خصوص ساختمان های مسکونی بسیار ضروری است. اما در کنار آن طراحی و اجرای بادبندها نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بنابراین باید هم نوع سیستم به درستی انتخاب شود و هم در اجرا با دقت و توسط افراد کار بلد اجرا شوند تا به خوبی بتوانند وظیفه خود را انجام دهند. در انتخاب مصالح نیز باید به پارامترهایی مانند قیمت ناودانی توجه شود تا علاوه بر صرفه اقتصادی، کیفیت و مقاومت بادبندها حفظ شود و بتوان از بادبند همگرا و واگرا، مهاربند ساختمان و اجرای صحیح بادبند اطمینان حاصل کرد.

سوالات متداول