انواع قاب ساختمانی[ساده،خمشی و مهاربندی شده]

برای آشنایی با مفهوم انواع قاب ساختمانی که شامل قاب خمشی، قاب خمشی فولادی، قاب ساده و قاب مهاربندی می شود، در ابتدا باید با سیستم یا سامانه ساختمانی آشنایی پیدا کنید.

امروزه اکثر سازه ها به صورت اسکلت فلزی یا بتنی بنا می شوند. در یک تعریف کلی نحوه ترکیب و قرارگیری اجزای باربر مانند تیر و ستون و مهاربندها و هم چنین چگونگی اتصال آن ها می تواند بر چگونگی انتقال بارهای قائم و جانبی تاثیرگذار می باشد.

ترکیب تعریف‌شده با نام سامانه یا سیستم ساختمان شناخته می شود. با این مقدمه، در ادامه این نوشته از ساختمانچی با ما همراه باشید تا با انواع قاب ساختمانی آشنا شوید.

انواع قاب ساختمانی

قاب‌ های ساختمانی بخش‌ های زیرساختی و سازه‌ای در ساختمان‌ ها هستند و تأثیر زیادی بر استحکام، ایمنی و ظاهر کلی ساختمان دارند. در اینجا به معرفی انواع قاب‌ های ساختمانی می‌ پردازیم:

سیستم قاب ساده

در سیستمی که کلیه اتصالات در آن به شکل مفصلی می باشد و امکان مبادله لنگر وجود ندارد، سیستم قاب ساده اطلاق می شود. در سیستم قاب ساده وظیفه تیر و ستون ها انتقال بارهای مرده و زنده می باشد.

قاب خمشی

سیستم قاب خمشی نمونه ای از انواع قاب ساختمانی می باشد که از آن ها برای مقابله با نیروهای جانبی وارد بر سازه هم چون نیروی حاصل از زلزله استفاده می شود. به طور کلی بارهای قائم وارد بر سازه در سیستم ساختمانی توسط انواع قاب های ساختمانی مهار می شود.

در این جا وظیفه قاب خمشی ایجاد مقاومت در برابر نیروهای جانبی می باشد. قاب های خمشی به انواع مختلفی تقسیم بندی می شوند که در زیر به آن ها اشاره خواهیم کرد.

انواع قاب خمشی

قاب خمشی فولادی شامل قاب خمشی معمولی، متوسط و ویژه می شود که در ادامه به توضیح در مورد هر یک از آن ها می پردازیم. در سیستم قاب خمشی از دیوار برشی و مهاربند استفاده نمی شود و بارهای جانبی به واسطه قاب خمشی مهار می شوند.

استفاده از این سیستم عموما در ساختمان های اداری به چشم می خورد، چرا که در این گونه ساختمان ها نیاز به فضایی منعطف با کاربری های متنوع می باشد و از آن جایی که استفاده از این سیستم باعث ایجاد فضای آزاد معماری می شود، برای انجام این کار مناسب می باشد.

قاب خمشی معمولی

از ویژگی های قاب خمشی معمولی می توان به استفاده از جزئیات دقیق در ساخت اجزاء آن اشاره کرد. این جزئیات به اندازه ای است که از ایجاد هرگونه تغییر شکل فرا ارتجاعی اندک در هنگام زلزله جلوگیری به عمل می آورد. استفاده از سیستم قاب خمشی معمولی در مناطقی که احتمال وقوع زلزله در آن پایین می باشد، امکان پذیر می باشد.

قاب خمشی متوسط

قاب خمشی متوسط به آن دسته از انواع قاب های ساختمانی اطلاق می شود که می تواند در برابر تغییر شکل های فرا ارتجاعی محدودی از خود مقاومت نشان دهد.

از ویژگی های ساختاری این قاب ها می توان به وجود مفصل های پلاستیکی در انتهای تیر و در خارج از قسمت اتصال تیر به ستون اشاره کرد. این مفاصل پلاستیکی دارای ظرفیت دورانی می باشند. استفاده از سیستم قاب خمشی متوسط در مناطقی که احتمال وقوع زلزله کم یا متوسط می باشد، استفاده می شود.

قاب خمشی ویژه

قاب های خمشی ویژه به قاب های ساختمانی می گویند که می توانند تغییر شکل های فرا ارتجاعی قابل ملاحظه ای را تحمل کنند. از سیستم قاب خمشی ویژه باید در مناطق زلزله خیز استفاده کرد.

تفاوت قاب خمشی و قاب ساده

بدون شک قاب های خمشی و ساده با یکدیگر تفاوت هایی دارند. از جمله اساسی ترین تفاوت های قاب های خمشی و ساده در اتصالات این دو نوع قاب می باشد. در سیستم قاب خمشی از اتصالاتی از نوع صلب و تکیه گاه گیردار استفاده می شود. درحالی که اتصالات قاب ساده، مفصلی است.

در سیستم قاب ها اتصالات صلب و مفصلی با استفاده از یک دایره توخالی از یکدیگر مجزا می شوند که این دایره تو خالی نشان دهنده اتصال مفصلی می باشد. بزرگ ترین تفاوت قاب خمشی و قاب ساده در همین دایره توخالی می باشد.

از دیگر تفاوت های قاب خمشی و قاب ساده می توان به اتصالات بین تیر و ستون اشاره کرد. همان طور می دانید وظیفه سیستم قاب خمشی تحمل بارهای جانبی و وظیفه سیستم قاب ساده تحمل بارهای قائم می باشد.

در سیستم یا سامانه ساختمانی تحمل بارهای قائم و جانبی، به سختی جانبی سازه بستگی دارد؛ از این رو یکی از تفاوت های سیستم قاب خمشی و ساده در دارا یا عدم دارایی سختی جانبی در نظر گرفته می شود.

در قاب های خمشی که لنگر از تیر به ستون منتقل می شود قاب دارای سختی جانبی است و اما در قاب ساده که اتصالات مفصلی هستند و لنگری منتقل نمی شود سیستم سازه ای فاقد سختی جانبی است.

به طور کلی می توان تفاوت سیستم قاب خمشی و ساده را در نوع اتصالات در نظر گرفت، چرا که سختی جانبی قاب، به نوع اتصالات بین تیر و ستون بستگی دارد.

قاب های مهاربندی شده

قاب های مهاربندی‌شده متشکل از اعضای قائم، افقی و قطری می باشند. اعضای قائم شامل ستون ها، اعضای افقی همچون تیرها و اعضای قطری شامل مهاربندها می باشند.

وظیفه قاب های مهاربندی‌شده مقابله با نیروهای جانبی است و از کج‌شدن اسکلت ساختمان در هنگام بروز نیروهای جانبی جلوگیری به عمل می آورد.

امکان قرارگیری مهاربندها به دو شکل واگرا و هم گرا وجود دارد. از ویژگی های بادبند همگرا می توان به نزدیک‌بودن محور اعضای قطری در نقطه ای از تیر یا ستون در محل تقاطعشان اشاره کرد.

تفاوت مهاربندهای هم گرا و واگرا نیز در همین نکته می باشد. به گونه ای که در مهاربندهای واگرا امکان عدم عبور قطرها از یک نقطه وجود دارد.

عوامل موثر بر قیمت قاب ساختمانی

قیمت انواع قاب‌ های ساختمانی به عوامل مختلفی وابسته است که از میان آن‌ ها می‌ توان به نوع مصالح، وزن مواد مصرفی و نوع اتصالات اشاره کرد. یکی از مهم‌ترین عوامل در این زمینه، وزن سازه است که تأثیر مستقیم بر هزینه‌ ها دارد. در اینجا به تشریح نکات و عوامل مؤثر در تعیین قیمت قاب‌ های ساختمانی می پردازیم:

1. وزن مصالح و رابطه هزینه

قیمت قاب‌ های ساختمانی معمولاً با افزایش وزن مصالح افزایش می‌ یابد. بنابراین، رابطه تقریباً خطی بین وزن سازه و قیمت آن وجود دارد. این بدان معناست که هر چه وزن اعضای سازه بیشتر باشد، هزینه کلی بالاتر خواهد بود.

2. اهمیت اتصالات و جوشکاری

اتصالات و نوع جوشکاری انجام شده در قاب‌ ها نیز تأثیر زیادی بر قیمت دارند. سیستم‌ هایی که دارای اتصالات حساس‌ تری هستند، معمولاً نیاز به دقت و تجهیزات بیشتری برای نصب خواهند داشت که می‌ تواند هزینه‌ ها را افزایش دهد.

برای مثال، در سازه‌های قاب خمشی ویژه که دارای بالاترین ضریب رفتار و کمترین برش پایه هستند، طراحی اتصالات با دقت بالاتری انجام می‌ شود که این امر می‌ تواند منجر به افزایش هزینه شود.

3. مقاطع و کنترل تغییرات

مقاطع تیرها و ستون‌ ها بر اساس نوع شکل‌ پذیری و نیروهای جانبی طراحی می‌ شوند. در قاب‌ های خمشی ویژه، باید از مقاطع فشرده لرزه‌ای برای تیرها و ستون‌ ها استفاده شود، که به افزایش وزن و هزینه سازه منجر می‌ گردد. در مقابل، اتصالات تیر و ستون در سازه‌های خمشی معمولی از کمترین وزن برخوردارند، اما پایداری کمتری دارند.

4. طراحی بر اساس جابجایی جانبی

در ساختمان‌ های شش و هشت طبقه، کنترل جابجایی جانبی برای سیستم‌ های باربر مهم است. مقاطع اعضای سازه‌ها بر اساس نیروهای وارده طراحی می‌ شوند و اگرچه کنترل جابجایی ممکن است باعث افزایش ابعاد اعضا و بنابراین افزایش وزن و هزینه شود، سیستم‌ های دوتایی به گونه‌ای طراحی می شوند که به‌ راحتی معیاری برای کنترل جابجایی را برآورده کنند.

5. اثر برش پایه و نیروی رانش جانبی

سیستم‌ های دوتایی باید برای تحمل برش پایه بیشتری طراحی شوند، اما به دلیل طراحی مناسب و بهینه، می‌ توانند با نیروی جانبی کمتری در مقایسه با سایر سیستم‌ ها هزینه را کاهش دهند. این مسئله باعث می‌ شود که سیستم‌ های دوتایی به‌ عنوان گزینه‌ای مقرون به صرفه برای ساختمان‌ های با ارتفاع متوسط انتخاب شوند.

با توجه به تأثیراتی که وزن مصالح، طراحی اعضا و نوع اتصالات بر هزینه‌ ها دارند، می‌ توان به این نتیجه رسید که انتخاب نوع مناسب قاب بر اساس تحلیل اقتصادی و مهندسی می‌ تواند به کاهش هزینه‌ ها و افزایش کارایی سازه منجر شود. به ویژه، سیستم‌ های دوگانه به دلیل صرفه‌جویی در هزینه‌ های ایجاد و مصالح، گزینه‌ای جذاب برای ساختمان‌ های شش و هشت طبقه محسوب می‌ شوند.

کلام پایانی

ما در این نوشته از ساختمانچی به بیان جزئیاتی در خصوص معرفی انواع قاب ساختمانی و ویژگی های هر کدام پرداختیم. در صورت تمایل می توانید نظرات خود در این زمینه را با ما در میان بگذارید.

سوالات متداول