واگرا و همگرا در سازه فضاکار چیست و چه می کند؟

مهاربند واگرا :

مزایا :مهاربند واگرا در سازه فضاکار

•  استفاده بهینه از فضای ایجادشده برای ایجاد بازشو در قاب مهاربندی‌شده مهاربند واگرا در سازه فضایی
• دارای شکل‌پذیری و سختی مناسب جهت استهلاک انرژی زله

معایب

• عدم توجه کافی طراحان و حتی مجریان این مهاربند در طراحی و اجرای آن به دلیل ضوابط خسته‌کننده آیین‌نامه‌ای
• سخت بودن یا عدم امکان تعویضتیر پیوند این مهاربند، بعد از زله‌های شدید و سازه فضاکار ورزشگاه

مهاربند همگرا : مهاربند واگرا در سازه فضاکار

مزایا

• سختی بالای سیستم
• کنترل شدن تغییر مکان جانبی سازه تا حد زیاد به دلیل سختی بالا

معایب مهاربند واگرا در سازه فضاکار

• ایجاد محدودیت ازنظر معماری برای ایجاد بازشو (در مهاربندهای نوع ی و قطری)
• قابلیت جذب و استهلاک کمتر انرژی زله نسبت به بادبند واگرا به دلیل شکل‌پذیری پایین‌تر

 

اعضای مهاربند واگرا به همراه نکات اجرایی :

یک قاب مهارشده با مهاربند شورون دارای 4 عضو می‌باشد که در شکل زیر آنها را مشاهده می کنید.

1. اعضای قطری مهاربند
2. تیر پیوند
3. تیر خارج از ناحیه پیوند مهاربند همگرا
4. ستون

اما علت اجرای مهاربند واگرا به این صورت چیست؟ کمی به شکل زیر دقت کنید، نظر شما در رابطه با عملکرد بادبند واگرا با استفاده از تیر پیوند چیست؟

هنگام وقوع زله در قاب‌ های مهاربندی واگرا، نیروی زله باید توسط اعضای این قاب مستهلک شود. در زمان استهلاک انرژی توسط یک عضو، به دلیل وقوع تغییرشکل‌ های بزرگ، عضو باید به ‌صورت انعطاف ‌پذیر طراحی شود. مهاربندهای واگرا گزینه‌ی مناسبی برای استهلاک انرژی زله هستند زیرا دارای انعطاف‌پذیری خوبی هستند. سختی این مهاربندها نسبت به قاب‌های خمشی بیشتر ولی نسبت به مهاربندهای همگرا کمتر می‌باشد.

برای روشن شدن مفهوم سختی و مقایسه‌ی آن بین قاب خمشی و مهاربند همگرا، سه قاب با طول‌دهانه و ارتفاع یکسان در نظر بگیرید. این قاب‌ها عبارت‌اند از: قاب خمشی (قاب 1) و قاب مهارشده واگرا (قاب 2) و قاب مهارشده‌همگرا (قاب 3). مهاربند همگرا

اگر اعضای این قاب برای یک نیروی جانبی یکسان، طراحی‌ شده باشند و تحت اثر این نیروی جانبی جابه ‌جایی نسبی قاب ‌ها را با یکدیگر مقایسه کنیم، مشاهده می‌شود که قاب خمشی جابه ‌جایی نسبی بیشتری نسبت به دو قاب مهاربندی داشته و قاب مهاربندی واگرا جابه‌جایی بیشتری نسبت به مهاربندی همگرا دارد؛ بنابراین:

 

F=K∆ → K = F/∆

F₁ = F₂ = F₃ .   ∆₁ > ∆₂ > ∆₃  →  K₃ >  K₂ > K₃

 مهاربند همگرا

توضیحات بالا نشان می‌دهد که قاب خمشی تمایل دارد با انعطاف‌پذیری بالای خود (به ‌جای سختی بالا) و قاب مهاربندی همگرا با سختی بالای خود انرژی زله را مستهلک نماید. مقایسه‌ی قاب مهاربندی واگرا با دو سیستم دیگر نشان می‌دهد که رفتار این سیستم، برای مقابله با نیروی زله ترکیبی از سختی و انعطاف ‌پذیری می‌باشد.

رفتار قاب های واگرا :

همان‌طور که قبلاً اشاره شد رفتار قاب‌ های واگرا را با 3 آیتم می توانیم بررسی کنیم: مهاربند همگرا

1. تیر پیوند مشابه‌با فیوز سازه ای عمل نموده و وظیفه تغیر شکل و تأمین انعطاف‌پذیری قاب را به‌منظور مستهلک نمودن انرژی زله بر عهده دارد؛ بنابراین طراحی تیر پیوند به‌گونه‌ای است که زودتر تسلیم شود؛ بنابراین اولین و مهم‌ترین عضو در قاب‌های با مهاربندی واگرا، در استهلاک انرژی تیر پیوند است.
2. دومین عضو اعضای قطری مهاربند هستند که باید در ناحیه الاستیک باقی بمانند و با کوتاه شدگی یا بلند شدگی خود به استهلاک انرژی زله کمک کنند. ضوابط مبحث دهم مقررات ملی ساختمان نیز به‌گونه‌ای ست که از کمانش اعضای قطری مهاربند واگرا جلوگیری شود.
3. مورد بعدی‌که در استهلاک‌انرژی دراین نوع‌قاب‌ها نقش‌دارد کرنش‌محوری در ستون‌های‌قاب می‌باشد که‌به دلیل‌نیروی‌فشاری اعمال‌شده ازجانب اعضای‌مهاربند به‌ستون‌می‌باشد.(شکل زیر).