در سال‌های اخیر به دلیل تخریب سازه‌های عمرانی توسط زلزله‌ها باعث خسارت عظیمی بوده است. مهندسین عمران سعی در مهارکردن این پدیده طبیعی بوده‌اند و استفاده از مصالح باکیفیت‌تر و فولادی مانند میل‌گردها برای مهار این نوع تخریب‌ها کافی نبوده است. درواقع سیستم‌های مهاربندی نشان مهمی در پایدار بودن و ایمن بودن سازه‌های مدرن دارند. سیستم مهاربندی یک عامل سازهایی برای مقاوم‌بودن در برابر نیروهای جانبی مانند باد، زمین‌لرزه و باقی بارهایی بوده است که توانسته‌اند باعث تاب‌خوردن و یا فروریختن ساختمان شوند. یک سازه مهاربندی با یک طراحی خوب می‌تواند ساختمان را برای مقاومت در برابر نیروها بهبود بخشد و آسیب‌هایی که به یک سازه و ساکنان آن وارد می‌شود را به حداقل برساند. این مقاله به سیستم مهاربند یا بادبند در سازه‌های عمرانی می‌پردازد.
مهاربند یا بادبند که در زبان انگلیسی building bracing نامیده می‌شود در واقع یک سیستم سازه‌ای بسیار محکم و مقاوم است که طبق معمول در سازه‌های تحت بارهای جانبی مانند باد و فشار لرزه‌ای استفاده می‌شود. یک سیستم مهاربندی شده در واقع از فولاد سازه‌ای ساخته می‌شود که بتواند در کشش و در فشار به‌صورت مؤثر عمل کنند. ستون و تیرها که قاب‌های این سیستم را تشکیل می‌دهند بارهای عمودی و بارهای جانبی را حمل می‌کنند. این در حالی است که قرارگرفتن مهاربندها می‌تواند مشکل بسازد؛ چون در طراحی نما و موقعیت‌دهی بازشوها اختلال ایجاد می‌کند.
هدف از مهاربندی در واقع ایجاد پایدارکردن سازه‌ها در برابر بارهای جانبی که به آن وارد می‌شود و وظیفه آن انتقال نیروهای افقی از قاب به فونداسیون سازه است که باعث ایمنی سازه‌ها می‌شود.
مقاومت در برابر نیروهای افقی در سیستم‌های مهاربندی به دو نوع مهاربندی افقی و مهاربندی عمودی صورت می‌گیرد.
سیستم مهاربندی افقی:
سیستم مهاربندی افقی در واقع متشکل از مهاربندی است که در هر طبقه در روی یک صفحه افقی است که مسیر بارگذاری را برای نیوهای جانبی برای انتقالشان به صفحه‌های مهاربندی عمودی بیان می‌شود. این در حالی است که سیستم کف بتواند مقاومت کافی را در هر سطح طبقه ایجاد کنند سقف‌ها ممکن است به مهاربندی نیاز داشته باشند. هدف این نوع از سیستم مهاربندی انتقال بارهای جانبی از ستون‌ها در یک محیط سازه به صفحه‌های مهاربندی عمودی است. فشار نیروهای باد روی روکش‌های سازه موجب ایجاد نیروهای افقی روی ستون‌هایی که در لبه قرار دارند می‌شود.
سیستم مهاربندی افقی دو نوع اصلی دارد که برای سازه‌های فولادی چندطبقه به‌صورت منظم انجام می‌شوند.
1.دیافراگم
2. مهاربندی مثلثی گسسته
دیافراگم
سیستم‌ها کف می‌توانند متفاوت باشند درحالی‌که بعضی از آنها دیافراگم‌های افقی عالی مانند کف‌های کامپوزیت را عرضه می‌کنند . ولی در مقایسه با دال‌های بتنی پیش‌ساخته نیاز به اقدامات دقیقی دارند تا هدف خود را به طور رضایت‌بخش برآورده کنند. برای نمونه، فولاد و دال بتنی پیش‌ساخته باید به‌درستی به یکدیگر متصل شوند تا از حرکات نسبی جلوگیری شود.
مهاربندی مثلثی گسسته
سیستم مهاربندی مثلثی گسسته در حالی مورداستفاده قرار می‌گیرد که امکان استفاده از سیستم‌های کف به‌عنوان سیستم مهاربندی افقی وجود نداشته باشد. این نوع مهاربندی شامل مهاربندی‌های فولادی مثلثی است که در هر جهت متعامد قرار گرفته‌اند. سیستم مهاربندی افقی بین تکیه‌گاه‌ها قرار می‌گیرند که تماماً سیستم مهاربندی عمودی هستند. درباره مهاربندی در سطح سقف، از یک تیر باد برای مقاومت در برابر نیروهای افقی در بالای ستون‌ها استفاده می‌شود.
سیستم مهاربندی عمودی:
یک سیستم مهاربندی عمودی در یک صفحه عمودی در وسط خطوط ستون استفاده می‌شود که مسیرهای بار را برای انتقال بارهای جانبی به سطح زمین ارائه می‌دهد. این سیستم با انتقال بارهای افقی به شالوده‌ها پایداری جانبی می‌دهد و در برابر نوسانات کلی سازه مقاومت می‌کند. مهاربندی‌های عمودی بین خطوط دو ستون قرار می‌گیرند.
مهاربندی بین خطوط ستون (در صفحات عمودی) مسیرهای بار را برای انتقال نیروهای افقی به سطح زمین فراهم می‌کند. ساختمان‌های قاب‌دار حداقل به سه صفحه مهاربندی عمودی برای مهار هر دو جهت در پلان و مقاومت در برابر پیچش حول یک محور عمودی نیاز دارند.
بر اساس شکل مهاربندها ممکن است به شرح زیر طبقه‌بندی شوند:
1.قطرهای تکی
2. مهاربندی k
3.مهاربندی v
4.مهاربندی شورون
5. مهاربندی غیرعادی
قطرهای تکی:
در این نوع مهاربندی، مثلث‌بندی یا خرپایی با قراردادن اجزای سازه‌ای مورب در قسمت‌های مستطیلی یک قاب سازه برای تثبیت‌شدن سازه ایجاد می‌شود. در صورت استفاده از مهاربندی منفرد بایستی به‌اندازه کافی در برابر کشش‌ها و همچنین فشار مقاوم باشد.
در این نوع مهاربندی برنامه‌ریزی‌شده است که در مقابل نیروهای فشاری و کششی مقاومت کند همچنین نحوه چینش مهاربندهای مورب در تصویر زیر نشان‌داده‌شده است.
اجزای مهاربندی که معمولاً حدود 45 درجه قرار می‌گیرد. زیرا آنها یک سیستم مؤثر نسبت به سایرین ارائه می‌دهند. آنها اتصالات فشرده و محکم را بین المان مهاربندی و محل اتصال تیر به ستون ایجاد می‌کند. اگر که شیب جزئی از مهاربندی کمتر از 45 درجه نسبت به عمودی باشد، آنگاه ممکن است حساسیت نوسان سازه افزایش یابد.
مهاربندی k:
این بادبندها در ارتفاع وسط به ستون‌ها متصل می‌شوند. قاب با این بادبندها انعطاف‌پذیری بیشتری دارد و در قسمت بیرونی منافذ ایجاد می‌کند و در نتیجه خمیدگی کمتری در تیر کف ایجاد می‌کند. در مناطق لرزه‌خیز جلوگیری می‌شود. زیرا در مواردی که مهاربندهای فشاری معمولاً از مهاربندی k کمک می‌شوند احتمال خرابی ستون وجود دارد.
مهاربندی V:
این مهاربندی شامل دو جزء مورب است که از دو گوشه بالای یک قسمت افقی به پایین حرکت av می‌کنند در مرکز قسمت افقی پایینی به هم می‌رسند و شکل را تشکیل می‌دهند. معکوس که مهاربندی شورون نیز نامیده می‌شود دارای 2 جزء است که در مرکز روی v مهاربندی عنصر افقی بالایی به هم می‌رسند.
مهاربندی غیرعادی:
این نوع مهاربندی معمولاً در مناطق لرزه‌خیز ارائه می‌شود و با مهاربندی v قابل‌قیاس هست. حال اجزای مهاربندی در نقطه میانی به هم نمی‌رسند و در اتصال بالایی بین آنها شکاف وجود دارد.
اجزای مهاربندی به نقاط مشخص روی تیرهای افقی می‌پیوندد. اتصال بین عناصر مهاربندی به جذب انرژی ناشی از فعالیت لرزه‌ای از طریق تغییر شکل پلاستیک کمک می‌کند. برای مهاربندی یک قاب، می‌توان از مورب‌های منفرد غیرعادی نیز استفاده کرد.
1. مهاربندی به مقاوم‌سازی و تقویت سازه موجود کمک می‌کند.
2. سیستم مهاربندی به طور قابل‌توجهی بر محدودیت تغییر مکان جانبی نسبی کف به طبقه تأثیر می‌گذارد.
3. سیستم مهاربندی به کاهش قابل‌توجهی از رانش بین طبقه کمک می‌کند.
4. مهاربندی به مقاومت در برابر باد و نیروی لرزه‌ای به روشی عالی کمک می‌کند.
5. این انعطاف‌پذیری برای طراحی و دستیابی به استحکام و سفتی موردنیاز را دارد.
6. مزیت قابل‌توجه ارائه مهاربندی، کاهش جابه‌جایی جانبی است. در این حالت مهاربندی‌های v بهتر از مهاربندی‌های خارج از مرکز x متحدالمرکز عمل می‌کند.
7. نصب آن بسیار آسان است و فضای کمتری را درگیر می‌کند و مقرون‌به‌صرفه است.
نتیجه‌گیری:
مهاربندی در سازه‌ها عمرانی اکنون بسیار اهمیت دارد؛ زیرا باعث انتقال بارهای جانبی به فونداسیون انجام می‌شود و مقاومت سازه‌ها را افزایش می‌دهد. قاب‌های سیستم مهاربندی به دو نوع همگرا و واگرا تقسیم می‌شود. مهاربند از نوع واگرا می‌تواند بهترین نوع برای جلوگیری از بارهای لرزه‌ای می‌باشند و می‌توانند به‌راحتی بارهای جانبی را تحمل کنند.
