بررسی سیستم باربر جانبی

به طور کلی بارهای وارده بر یک سازه، شامل بارهای ثقلی و جانبی می باشند که باید در یک مسیر مطمئن، به شالوده و در نهایت به زمین انتقال پیدا کنند. نمونه هایی از بارهای ثقلی و جانبی وارد بر سازه ها عبارتند از:
بارهای ناشی از وزن اجزای سازه، کف سازی، وسایل و تاسیسات موجود و بارهای جانبی. بارهای ثقلی عمدتا به کف سازه وارد می شوند و سپس از طریق کف و تیرهای متصل به آن، به سمت ستون ها و دیوارهای سازه منتقل شده و در نهایت به شالوده می رسند. اما موضوع مهم در طراحی مناسب سازه ها، نحوه انتقال براهای جانبی در سازه می باشد. سیستم باربر جانبی، قسمتی از یک سازه است که وظیفه دارد در برابر بارهای جانبی مقاومت کرده و آنها را در یک مسیر پیوسته و ایمن به سمت شالوده و زمین هدایت کند. از طرفی به عنوان یک موضوع مهم باید دقت شود که عمده بارهای جانبی وارد بر یک سازه ناشی از اثر باد و زلزله می باشند و این نیروها در تمام جهات جانبی می توانند بر سازه اثر کنند. با توجه به این موضوع، در طراحی سازه ها عنوان می شود که سازه باید بتواند در دو جهت عمود بر هم نیروهای جانبی را تحمل کند و به همین منظور باید در دو جهت متعامد، مجهز به سیستم باربر جانبی باشد.

سیستم قاب ساختمانی ساده با دیوار برشی

در بحث تحلیل و طراحی سازه این گونه قاب ها را قاب ساختمان ساده می نامیم. قاب ساختمانی ساده عملا بارهای ثقلی (در راستای قائم) را به سادگی با کمک تیرها و ستون ها تحمل می کند، ولی توانایی تحمل بارهای جانبی را نداشته و در اثر اعمال بار جانبی ناپایدار می شود. برای تحمل بارهای جانبی به عنوان یک راهکار می توان از اعضای جدیدی مانند دیوارهای برشی در این سازه استفاده کرد. به طور کلی دیوارهای سازه ای در یک قاب ساختمانی ساده می توانند در هنگام وقوع زمین لرزه، تمام نیروی برشی ایجاد شده در طبقات ساختمان در اثر زلزله را تحمل کنند و از همین رو است که به آنها دیوارهای برشی گفته می شود.

سیستم قاب ساختمانی ساده با مهاربندی فولادی

در قاب های ساده ساختمانی که از مصالح فولادی ساخته می شوند، یکی از متداول ترین راه کارهایی که برای انتقال بار جانبی وارد بر سازه به فونداسیون به کار می رود، استفاده از مهاربند در قاب ها می باشد. به طور کلی مهاربندهای فولادی بر اساس محل تقاطع محور طولی مهاربند با محور طولی تیر (و یا ستون)، به دو دسته مهاربندهای همگرا و مهاربندهای واگرا تقسیم می شوند. استفاده از مهاربندهای فولادی در قاب های بتنی چندان مرسوم نمی باشد و اغلب برای طرح های مقاوم سازی به کار می روند.

سیستم قاب خمشی

یکی دیگر از سیستم باربر جانبی سیستم قاب خمشی می باشد که از سیستم های رایج در سازه های فولادی و بتنی هستند که در آنها برای رفع مشکل قاب های ساختمانی ساده برای تحمل بارهای جانبی، به جای اتصالات مفصلی از اتصالات صلب تیر به ستون استفاده می شود. در یک سیستم قاب خمشی به دلیل استفاده نکردن از مهاربند یا دیوار برشی در قاب ها، فضای بین چشمه های قاب محدود نشده و امکان بسیار مناسبی برای ارائه طرح های دلخواه در اختیار مهندس معمار قرار می گیرد. البته باید دقت داشت که جزییات اجرایی سیستم های قاب خمشی غالبا بیشتر از سایر سیستم های باربر جانبی است و به همین دلیل این سیستم ها معمولا هزینه ساخت بالاتری دارند.
ویژگی اصلی و متمایز کننده سیستم قاب خمشی با سایر سیستم های سازه ای، اتصال صلب تیر به ستون و همچنین ستون به فونداسیون می باشد که در نتیجه عملکرد این نوع از اتصالات، نیروهای جانبی ناشی از زلزله به صورت رفتار خمشی-برشی در ستون ها و تیرها تحمل می شوند.

سیستم های دوگانه

سیستم های دوگانه (یا ترکیبی) در سازه های فولادی و بتنی، متشک از قاب های خمشی به همراه دیوار برشی یا مهاربند می باشند. در این نوع سیستم سازه ای، بارهای ثقلی عموما توسط قاب های ساختمانی تحمل شده و دیوار برشی یا قاب های مهاربندی شده عمده سختی و مقاومت جانبی سازه را در برابر براهای جانبی ایجاد می کنند.
در سیستم های دوگانه، بارهای جانبی توسط عملکرد همزمان مجموعه ای از دیوارهای برشی یا قاب های مهاربندی شده به همراه مجموعه ای از قاب های خمشی تحمل می شوند. به بیان بهتر باید گفت که سهم هر یک از این دو مجموعه از کل نیروی برشی وارد بر یک طبقه از سازه، متناسب با سختی جانبی هر کدام از آنها می باشد و از آنجا که سختی مجموعه اول (دیوارهای برشی یا قاب های مهاربندی شده) غالبا بیشتر از سختی مجموعه دوم (قاب های خمشی) است، مجموعه اول عمده سختی و جذب نیروی جانبی را در یک سیستم دوگانه بر عهده می گیرد.

سیستم کنسولی

شاید اولین تصویری که با شنیدن واژه کنسول به ذهن هر مهندس عمران می رسد تصویر یک تیر طره است که در یک سمت دارای تکیه گاه گیردار و در سمت دیگر بدون تکیه گاه است. از طرفی باید گفت که ستون ها نیز می توانند مانند تیرها عملکردی طره ای داشته باشند، به طوریکه این ستون ها در پای خود به صورت گیردار به فونداسیون متصل هستند و هیچگونه تیر و یا مهاربندی به عنوان تکیه گاه جانبی در ارتفاع ستون به آن متصل است. سازه های کنسولی با استفاده از این ایده طراحی می شوند و در آنها ستون ها عملکردی مشابه یک ستون طره دارند و به عنوان تنها عنصر باربر، بارهای جانبی ناشی از زلزله مستقیما از سقف به ستون منتقل می شود.

سیستم باربر جانبی|

انواع سیستم باربر جانبی|

سیستم سازه ای مهاربندی|

دانش فنی مشابه

طراحی سازه چوبی

یکی از تخصص های تیم سازه مهندسین مشاور دکتر سرور و همکاران طراحی سازه چوبی می باشد که نمونه آن را می توان در طراحی سازه ویلای چوبی مهندس شیخ الاسلامی مشاهده کرد. طراحی و ساخت کلبه های چوبی قطعا یکی از خاص ترین انواع ویلاها می باشند. شبیه ترین و...

10493

طراحی سازه فولادی

سازه فولادی یا بتنی چنانچه طراحی یک ساختمان با اسکلت فولادی یا بتنی براساس اصول آیین نامه ای انجام گیرد، تفاوت خاصی در بحث پایداری آنها در برابر نیروهای ثقلی و جانبی وجود نداشته و هر دوی آنها سازه هایی امن محسوب می شوند. به همین دلیل شاید بتوان گفت که ملاک...

6682

انواع نامنظمی در سازه

انواع نامنظمی در سازه یکی از مسائل مهم در طراحی سازه می باشد که هر طراحی باید تسلط کاملی روی این موضوع داشته باشد. براساس ویرایش چهارم استاندارد 2800، در صورت وجود هر یک از موارد زیر در پلان سازه، ساختمان در پلان دارای نامنظمی است: 1- نامنظمی هندسی 2- نامنظمی پیچشی 3- نامنظمی...

9326

طراحی دیافراگم

در طراحی سازه دیافراگم های یک ساختمان، از اجزای بسیار مهم در انتقال نیروی جانبی به قاب های باربر جانبی محسوب می شوند که در طراحی اصولی آنها، تدابیر ویژه ای باید اندیشید. به طور کلی در طراحی سازه هایی که تحت بار جانبی زلزله قرار دارند، باید از سیستم های...

6732

طراحی سازه ساختمان بتنی

طراحی سازه بتنی یکی از زیر مجموعه های طراحی سازه می باشد. طراحی سازه بتنی تفاوت هایی با طراحی سازه فولادی دارد. طراحی سازه های بتنی متعارف به نسبت چالش های کمتری نسبت به طراحی سازه های فولادی دارند. چرا که صفر تا صد یک سازه بتنی را می توان با...

8621