شاید پس از وقوع زلزله‌های هولناک چندین سال اخیر در بم یا کرمانشاه، با خود اندیشیده باشید که چطور می‌توان سازه‌ای ایمن و مقاوم در برابر زلزله طراحی کرد تا در حین وقوع چنین حوادثی از جان و مال ساکنین ساختمان محافظت کرد؟
سال‌هاست که شاخه‌های متفاوت مهندسی، به خصوص مهندسی ساختمان و لرزه در این مورد تحقیق می‌کنند و یکی از نتایج این تحقیقات سیستم قاب خمشی است.
قاب‌های خمشی که وظیفه‌ی تحمل بارهای جانبی و ثقلی سازه را برعهده دارند، تنها از ستون، تیر و بست‌هایی با نام صلب تشکیل شده‌اند. همین موضوع باعث می‌شود تا ساختمان‌ها در حین زلزله انعطاف پذیر باشند و دچار فروپاشی نشوند.
قاب خمشی چیست؟
قاب خمشی که در زبان انگلیسی با نام(moment resisting frame) شناخته می‌شود، نوعی سیستم ساختمانی است که از ستون، صلب و تیر تشکیل شده است. وظیفه‌ی این قابها تحمل بارهای ثقلی و جانبی وارد بر سازه است.
از آنجا که در این سیستم از المان‌های نگهدارنده‌ای همچون مهاربند و دیوار برشی استفاده نمی‌شود، سازه دربرابر نیروهای وارده انعطاف‌پذیر شده و در عکس‌العمل به این نیروها تغییر شکل می‌دهد.
درنتیجه احتمال تخریب ساختمان در جریان حوادث طبیعی همچون طوفان یا زلزله به حد چشمگیری کاهش پیدا می‌کند.
انواع قاب خمشی از نظر جنس
سیستم قاب خمشی نیز مانند سایر سیستم‌ها و متریال‌های مورداستفاده در ساختمان سازی، از انواع گوناگونی برخوردارند که هر یک از آنها بسته به جنس یا کارکردشان برای نوع خاصی از سازه مورد استفاده قرار می‌گیرند.
معمولا قاب‌های خمشی در دو نوع کلی زیر ساخته می‌شوند:
· بتنی
· فولادی
· انواع سیستم‌های قاب خمشی
قابها از نظر کارکرد و میزان مقاومت در مقابل زمین لرزه دارای سه سیستم متفاوت هستند که در ادامه قصد داریم به معرفی این سیستم‌ها و بررسی تفاوت‌های‌شان بپردازیم:
قاب خمشی معمولی
قاب خمشی معمولی دارای جزییاتی است که آن را برای تغییرشکل‌های فرا ارتجاعی در برابر نیروهای ناشی از زلزله مناسب نمی‌سازد. همین موضوع باعث می‌شود تا این سیستم برای مناطقی با لرزه خیزی بالا مناسب نباشد. برای پیاده‌سازی سیستم باربری در مناطقی که به دفعات بیشتری دچار لرزه می‌شوند می‌توان از سایر سیستم‌های باربری ساختمان استفاده کرد.
قاب خمشی متوسط
این نوع از سیستم‌های قاب خمشی توانایی محدودی در تغییرشکل فرا ارتجاعی در برابر نیروهای حاصل از لرزش زمین دارند.
معمولا در طراحی این سیستم خاص، از مفاصل پلاستیکی در یک یا دو انتهای تیر استفاده می‌کنند.
این مفاصل پلاستیکی در خارج از محدوده‌ی اتصال دو تیر تشکیل می‌شوند و دارای ظرفیـت دورانی هستند.
این ظرفیت دورانی باید برای تغییرشکل‌هایی همچون تغییر مکان جانبی نسبی طبقه به حداقل میزان دو صدم رادیان برسد و نزدیک به یک صدم این مقدار باید متعلق به ناحیه‌ی فرا ارتجاعی باشد.
قاب خمشی ویژه
این نوع از قابها می‌توانند در برابر نیروهای ناشی از زلزله، تغییر شکل فرا ارتجاعی خوبی داشته باشند.
این سیستم نیز همچون سیستم قاب خمشی متوسط دارای مفصل پلاستیکی در یک یا دو تیر است و مفصل‌هادر خارج از محدوده‌ی تیرها تشکیل می‌شوند.
تفاوت این سیستم با سیستم ویژه در این است که ظرفیت دورانی سیستم قاب خمشی ویژه به حداقل میزان چهار صدم رادیان است و چیزی حدود سه صدم رادیان از این مقدار به ناحیه‌ی فرا ارتجاعی تعلق دارد.
مزایا و معایب
سیستم قاب خمشی نیز همچون هر سیستم دیگری دارای مزایا و معایبی است که آشنایی با آنها به عملکرد هرچه بهتر شما در اجرای این قاب برای ساختمان‌تان منجر خواهد شد. از مزایای این سیستم می‌توان به ایجاد فضای آزاد برای طراحی و درنتیجه افزایش آزادی عمل در معماری و انعطاف‌پذیری بسیار بالای قابها و درنتیجه افزایش استحکام و امنیت سازه اشاره کرد. یکی دیگر از مزایای این سیستم این است که قاب‌های خمشی برای سازه‌های بلند مرتبه (تا ۲۵ طبقه) نیز مناسب هستند.
از طرفی وزن بالای اتصالات و پیچیدگی بیش از آنها موجب بالا رفتن وزن سازه و همچنین افزایش قیمت تمام شده در فرآیند ساخت ساختمان خواهد شد، بنابراین استفاده از این سیستم در ساختمان‌های کوچکتر چندان توجیه اقتصادی ندارد.
تغییر مکان‌های جانبی با دریفت زیاد نیز یکی از عیب‌های نهایی سیستم قاب خمشی است.
منبع: وب‌سایت سازه گستر فلق
