بادبند ساختمان چیست و انواع آن
بادبند یکی از روش‌های ایمن‌سازی ساختمان در برابر حوادثی مثل زلزله و طوفان است. استفاده از این ابزار در سازه، نیروهای ناشی از حوادث را به‌صورت متعادل تقسیم می‌کند و آن‌ها را به تیرهای اصلی ساختمان منتقل می‌کند، در نتیجه احتمال تخریب ساختمان تاحد زیادی کم‌تر می‌شود. بادبند را با استفاده از مقاطع فولادی مختلف مانند میلگرد، نبشی، ناودانی و تیرآهن ساخته می‌شود و انواع مختلفی هم دارد. در این مقاله ابتدا بررسی میکنیم بادبند چیست، سپس درباره انواع آن‌ها و هرکدام از انواع بادبندها توضیح می‌دهیم.
بادبند ساختمان چیست؟
بادبند یا مهاربند، یکی از اجزای کلیدی سازه‌های فولادی و بتنی است که برای افزایش پایداری و مقاومت در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله یا باد استفاده می‌شود. این سازه معمولاً به‌صورت ضربدری یا به شکل ۷ طراحی شده و از مقاطع فولادی یا بتن مسلح ساخته می‌شود. وظیفه اصلی آن، جلوگیری از تغییر شکل یا خرابی اسکلت سازه در برابر فشارهای جانبی است. اجرای دقیق و اصولی بادبند، نقش مهمی در ایمنی و دوام سازه‌ها دارد.
اهمیت بادبند در ساختمان
بخش‌هایی مثل تیرها و ستون‌ها که بار اصلی ساختمان را تحمل می‌کنند، برای نیروهای عمودی هستند. بادبندها برای توزیع و انتقال نیروی افقی به تیرها و ستون‌ها کاربرد دارند. وجود بادبند برای ساختمان‌هایی که در مناطق زلزله‌خیز یا دارای بادهای شدید بسیار بیشتر است. مهاربندها همچنین طول عمر سازه را نیز افزایش می‌دهند؛ سازه‌ها در معرض نیروهای محدود اما همیشگی قرار دارند. این تداوم تحمل نیرو ممکن است مشکلاتی مثل کمانش در دیوارها ایجاد کند. سازه‌های مجهز به مهاربند با چنین مشکلاتی مواجه نمی‌شوند و حتی در دراز مدت هم تغییر شکل پیدا نمی‌کنند. برخلاف تصور بعضی از مهندسان، استفاده از بادبند نه تنها هزینه اضافی نیست؛ بلکه با پیشگیری از بسیاری از هزینه‌های تعمیرات و بازسازی، به‌عنوان یک راهکار اقتصادی برای محافظت از سازه در برابر آسیب‌های مختلف عمل می‌کند.
انواع بادبند
بادبندها بر اساس شیوه طراحی و نوع انتقال نیرو تقسیم‌بندی می‌شوند. این سازه‌ها در حالت کلی به دو نوع همگرا و واگرا یا مرکب تقسیم‌بندی می‌شوند. در ادامه درباره ویژگی‌های هرکدام از انواع این بادبندها توضیح می‌دهیم و تفاوت آن‌ها را مشخص میکنیم:
- مهاربند همگرا: در این نوع بادبند همه قسمت‌ها به‌صورت مستقیم به گره‌های قاب متصل مي‌شوند. گره‌ها محل اتصال تیرها و ستون‌ها هستند. بنابراین مهاربند فشارها را مستقیم به تیرها وارد می‌کند و تیرها نیز آن را به زمین منتقل می‌کنند. این نوع بادبندها ساختار ساده‌تری دارند، هزینه آن‌ها کم‌تر است، ساده‌تر نصب می‌شوند و مقاومت قابل قبولی دربرابر تنشها دارند.
- مهاربند مرکب: در این سازه‌ها، اجزا به جای اتصال مستقیم به گره‌ها، با فاصله از گره‌ها نصب می‌شوند. به این فاصله «لینک» می‌گویند و انرژی تنش‌هایی ناشی از اتفاقاتی مثل لرزش زلزله را تاحد زیادی کاهش می‌دهد. هزینه ساخت مهاربند مرکب یا واگرا بیشتر است و مقاومت بالاتری نسبت به بادبند همگرا دارد. به همین دلیل معمولا فقط در مناطق زلزله‌خیز یا بادخیز از این نوع مهاربند استفاده می‌کنند.
انواع مهاربند ساختمان
بادبندهای مرکب و همگرا بر اساس شکل ظاهری به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که در ادامه درباره هرکدام از آن‌ها توضیح می‌دهیم. انواع بادبندهای همگرا عبارتند از:
- بادبند ضربدری (X-Bracing): دو بخش ضربدری دارد که به‌صورت قطری بین تیرها قرار می‌گیرند.
- بادبند قطری (Diagonal Bracing): فقط یک بخش قطری دارد و فشارها را از یک جهت تحمل می‌کند.
- بادبند k (K-Bracing): در این سازه دو بخش قطری به وسط ستون مقابل جوش می‌خورند و ساختاری شبیه به K انگلیسی ایجاد می‌کنند.
- بادبندهای V یا 8 شکل (Chevron Bracing): شبیه به بادبند K هستند، اما به‌جای اتصال به وسط ستون روبروی از عرض، به ستون روبرویی از طول متصل می‌شوند.
- مهاربندهای واگرا نیز ساختارهای متفاوتی دارند که در ادامه درباره هرکدام از آن‌ها توضیح می‌دهیم:
- یک عضو قطری و یک تیر پیوند: ساده‌ترین نوع بادبند مرکب است که عضو قطری به یک تیر پیوند متصل می‌شود.
- دو عضو قطری و دو تیر پیوند: این نوع مهاربند برای دهانه‌های بزرگ‌تر کاربرد دارد و هر عضو قطری به یک تیر پیوند متصل می‌شود.
- دو عضو قطری و یک تیر پیوند: عضوهای قطری به یک تیر مشترک متصل می‌شوند. این سازه مهاربند نسبت به سازه‌های دارای دو تیر پیوند ساده‌تر است و نسبت به سازه‌های تک عضو قطری و تک تیر، عملکرد بهتری دارد.
- یک عضو قطری و دو تیر پیوند: یک عضو قطری به دو تیر پیوند متصل می‌شود. پیچیده‌ترین نوع مهاربند است و فقط در سازه‌های خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد.
عملکرد انواع بادبند
بادبندهای مرکب تیر پیوند در ساختار خود دارند. این تیر در هنگام ورود تنش و نیروهای لرزه‌ای به شکل کنترل‌شده‌ای تغییر شکل می‌دهد و نیروهای واردشده را خنثی می‌کند. تغییر شکل تیر پیوند از خم شدن، کمانش یا تغییر شکل سایر اجزای سازه پیشگیری می‌کند و سازه در برابر شدیدترین تنشها هم بدون آسیب یا با آسیب محدود باقی می‌ماند. این دسته از بادبندها بخاطر انعطاف بیشتر، رفتار سازه‌ای نرم‌تری از خود نشان می‌دهند و ایمنی بلند مدت سازه را تأمین می‌کنند.
بادبندهای همگرا ساختار ساده‌تری دارند، آسان‌تر اجرا می‌شوند و هزینه طراحی و ساخت آن‌ها نیز بسیار کم‌تر از بادبندهای مرکب است. در سازه‌های همگرا هرچقدر بار سازه بیشتر و دهانه بزرگ‌تر باشد، تعداد عضوهای قطری بیشتر می‌شود. به‌عنوان مثال مهاربند ضربدری که دو عضو قطری دارد، در دهانه‌های بزرگ و سازه‌هایی که تنش بالایی را تحمل می‌کنند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. حال اگر در این دهانه‌ها به فضای باز نیاز باشد؛ مثلا در نقشه دیوار، پنجره وجود داشته باشد، عضوهای قطری به‌صورت هفت یا هشت به تیر اصلی سازه متصل می‌شوند تا فضای کافی برای قرار گرفتن پنجره وجود داشته باشد. مهاربندهای تک‌قطری نیز برای سازه‌های سبک‌تر مانند ساختمان‌های صنعتی یا سازه‌های موقت مورد استفاده قرار می‌گیرند.
