معرفی قاب خمشی دوگانه

قاب خمشی دوگانه چیست؟
در «سیستم دوگانه» (Dual System)، سیستم ترکیبی یا سیستم مرکب، تحمل بارهای ثقلی بر عهده اسکلت سازه و مقاومت در برابر بارهای جانبی وظیفه ترکیبی از قاب خمشی با قاب مهاربندی شده یا دیوار برشی است.

این سیستم سازه ای با بهره گیری از مزایای سیستم های مختلف، معایب آن ها را برطرف می کند. به طور کلی، از اجرای ترکیبی سیستم ها، ایجاد تعادل بین سختی و شکل پذیری سازه است.

در سال های اخیر، بسیاری از ساختمان های بلند با خطر نسبی زلزله زیاد از سیستم های دوگانه استفاده کرده اند.

قاب های خمشی در ساختمان های دارای سیستم های ترکیبی به گونه ای طراحی می شوند که بتوانند حداقل 25 درصد از نیروی زلزله را تحمل کنند.

سیستم دوگانه قاب خمشی و مهاربند:
قاب مهاربندی شده، یکی از سیستم های باربر جانبی لرزه ای است که به کارگیری آن، استحکام، سختی و هدررفت انرژی سازه را بهبود می بخشد.

مشکل اصلی قاب های مهاربندی شده، سختی فرا ارتجاعی پایین آن ها است. این مسئله می تواند تغییرشکل های باقی مانده، شکل پذیری بیش از حد و کاهش ظرفیت باربری سازه پس از رخ دادن زلزله های شدید را در پی داشته باشد.

به منظور حل این مشکل، ترکیبی از قاب های خمشی متوسط یا ویژه به همراه قاب های مهاربندی شده واگر یا همگرا در ساخت سازه مورد استفاده قرار می گیرد.

به این ترتیب، امکان کنترل تغییر مکان جانبی نسبی طبقات و بهینه کردن عملکرد قاب های مهاربندی شده فراهم می شود.

سیستم دوگانه قاب خمشی و مهاربند اغلب در اسکلت های فولادی به کار می رود.

سیستم دوگانه قاب خمشی و دیوار برشی:
دیوار برشی، از دیگر سیستم های باربر جانبی است که معمولا در ساختمان های بزرگ و بلند در نواحی لرزه خیز مورد استفاده قرار می گیرد.

این دیوار، به عنوان یک عضو سازه ای، در برابر نیروهای جانبی هم راستا با سطح خود مقابله می کند. با وجود عملکرد مناسب این سیستم، مصالح مصرفی مورد نیاز در آن نسبتا بالا و ظرفیت هدررفت انرژی آن نسبتا پایین است.

به علاوه، دیوار برشی باعث محدودیت در اجرای نمای بیرونی، فضای داخلی و بازکننده ها می شود. با ترکیب سیستم قاب خمشی و دیوار برشی، میزان مصالح مصرفی برای ساخت دیوار کاهش پیدا می کند.

اجرای همزمان این دو سیستم، عملکرد لرزه ای سازه (تعادل بین سختی و شکل پذیری) را بهبود می بخشد؛ چراکه راستای مقاومت آن ها در برابر بارهای جانبی یکسان است.

در سیستم دوگانه، با جانمایی دیوارهای برشی در محل قرارگیری راه پله، آسانسور و میانه های محیط خارجی ساختمان (تصویر زیر)، امکان بهره گیری از انعطاف پذیری معماری قاب های خمشی فراهم می شود.

علاوه بر این، وجود دیوارهای برشی می تواند احتمال تخریب ناشی از تشکیل طبقه نرم را کاهش می دهد.

سیستم دوگانه قاب خمشی و دیوار برشی در اسکلت های فولادی و بتن آرمه قابل استفاده است. با این وجود، این سیستم، سازگاری بهتری با ساختمان های بتن آرمه دارد.

در ساختمان های اسکلت فولادی می توان از مصالح بتنی یا ورق های فولادی برای اجرای دیوار برشی استفاده کرد.