برای پایداری سازه‌های ساختمانی نسبت به بارگذاری افقی ناشی از نیروی زلزله و نیروی باد از انواع مختلف سیستم‌های باربر جانبی استفاده می‌شود.

یکی از این سیستم‌ها سیستم مهاربندی جانبی همگرا CBR می‌باشد، در این سیستم که محورها اصلی المان‌های قاب ساختمانی اعم از تیرها و ستون‌ها به همران مهاربندها در یک نقطه تلاقی می‌کنند. به همین دلیل از لحاظ محاسبات تیوری در اعضای مهاربند هیچ مشکلی ایجاد نمی‌شود، و اعضا فقط نیروی کششی و فشاری را تجربه می‌کنند، اما از لحاظ عملی به علت محدودیت‌های اجرایی مقدار بسیار کم برون محوری‌هایی در محل اتصال‌ها به وجود می‌آید که می‌توان از آن‌ها صرف نظر کرد.

این مهاربندها در شکل‌های متفاوتی طراحی می‌شوند، که در شکل‌های ضربدری یا (X Brace)، مهاربندهای بشکل V و بشکل V معکوس یا عدد هشت فارسی، مهاربندهای قطری، مهاربندهای K شکل وشکل‌های دیگر هستند.

بادبندهای (مهاربندهای جانبی) همگرا CBR، ضد کمانش BRBF و واگرای EBF

البته باید توجه داشت که این شکل‌های متفاوت از مهاربندهای جانبی موجب عملکرد‌های متفاوتی نیز می‌شود، مثلا در مهاربندهای V شکل اگر در اثر بارگذاری فشاری عضو مهاربند کمانش کند موجب خیز عمودی تیر متصل به آن می‌شود که ممکن است باعث گسیختگی تیر شود. یا اینکه در مهاربند‌های قطری باید توجه داشت که در دهانه دیگری ولی در همان راستا باید مهاربند قطری دیگری وجود داشته باشد که اگر مهاربند اولی کمانش کند، مهاربند دومی پاسخگوی باربری جانبی باشد.

یا مثلا طراحی بعضی از این اشکال مثل مهاربند K شکل دارای محدودیت‌های فراوانی می‌باشد و حتی استفاده از آن در بعضی مواقع غیر مجاز شمره شده است، لذا قبل از طراحی مهاربندها مراجعه به آیین نامه‌ها و مخصوصا استاندارد 2800 الزامی می‌باشد.

انواع مهاربند

اگر طراحی سازه را بخواهیم بر اساس ایجاد تغییر شکل‌های ارتجاعی بر اثر بارگذاری‌های وارده انجام دهیم و نخواهیم به رفتار خمیری و ظرفیت جذب انرژی اعضای سازه‌ای توجه کنیم طراحی ما یک طراحی غیر اقتصادی خواهد بود.

پس باید با انجام تحلیل غیر خطی به ناحیه غیر خطی و جذب انرژی وارد شویم، و لذا استفاده از سیستم‌های مهار جانبی که رفتار سختی مناسب وشکل پذیری و قابلیت جذب انرژی قابل قبول برای باربری نیروهای جانبی زلزله و باد داشته باشند امری اجتناب ناپذیر است.

حال با در نظر گرفتن اینکه استفاده از قاب‌های خمشی درارتفاع غیر اقتصادی می‌باشد، و با دانستن این موضوع که با نبودن مهاربندهای جانبی وزن فولاد مصرفی در قاب‌های خمشی کاهش نمی‌یابد، چون برای تأمین بارگذاری جانبی تیرها و ستون‌ها در قاب‌های خمشی با مقطع بزرگتری نسبت به قاب ساده با مهاربند جانبی انتخاب می‌شوند و در نتیجه وزن فولاد مصرفی در سازه‌ها با قاب فولادی خمشی معمولا بیشتر است و این امر هزینه‌های مصرفی را بالا می‌برد، لذا طراحی مهاربندهای جانبی بسیار مناسب می‌باشد.

مهاربندهای همگرا با اینکه دارای سختی مناسبی هستند اما اشکال عمده آن‌ها ضعف در شکل پذیری و جذب انرژی می‌باشد.

نکته اصلی که باید در طراحی مهاربندها به آن توجه شود این است که در اثر نیروی زلزله که ماهیتی به صورت رفت و برگشت دارد، اعضای مهاربند جانبی تحت بارگذاری متناوب کششی و فشاری قرار می‌گیرند، حال با توجه به این امر که اعضای مهاربند فولادی در اثر بارگذاری فشاری مستعد کمانش هستند، و در اثر کمانش سختی جانبی سازه به شدت کاهش می‌یابد و این امر سبب نا پایداری سازه می‌شود که حتی ممکن است موجب خرابی آن گردد.

حال برای رفع این مشکل یک تدبیری اندیشیده شده است و ان این است که اعضای فولادی مهاربندها با یک غلاف بتنی محاط شوند تا محصور شدگی لازم جهت عدم کمانش عضو تحت فشار فراهم آید. به مهاربندهایی که از هسته فولادی و غلاف بتنی تشکیل می‌شوند مهاربندهای کمانش تاب یا مهارهای ضد کمانش و یا اصطلاحا BRBF گفته می‌شود.

انواع مهاربند

مهاربندهای واگرا EBF:

 فرق این مهاربندها با مهاربندهای همگرا این است که این مهاربندها با برون محوری قابل ملاحظه‌ای نسبت به نقطه تلاقی محورهای اصلی قاب طراحی می‌شوند. علت اصلی این موضوع در نظر گرفتن ملاحظات معماری می‌باشد، چون در دهانه‌هایی که مهاربندهای همگرا قرار می‌گیرند عملا نمی‌توان در یا پنجره در نظر گرفت، و این امر مسبب بروز مشکلات فراوانی برای طراحی‌های معماری می‌گردد.

مهاربند و درو پنجره

 در این مهار بندها حداقل یکی از دو سر مهاربند برای انتقال نیرو از تیرهایی به نام تیرهای پیوند استفاده می‌کند که عملکرد مهمی در باربری جانبی سازه ایفا می‌کند و لذا ممکن است که مقطع آن با مقطع تیر متصل شده به آن متفاوت طراحی شود.

در طراحی قاب‌هایی که از سیستم مهاربندی جانبی واگرا استفاده شده باشد باید مقدار نیروی برشی ولنگر خمشی در تیر پیوند به دقت محاسبه شود.

عملکرد این تیرها مشابه عملکرد یک تیر ساده با دو نیروی متمرکز که نماینده‌های اعضای مهاربند می‌باشند است. البته واضح است که فقط مولفه‌های قایم اعضای مهاربند در برش وارد به تیر از طرف آن‌ها موثر است، و مولفه‌های افقی فقط تولید نیروی محوری می‌کنند.

حال اگر بخواهیم فرق بین دو سیستم مهارجانبی همگرا و واگرا را بدانیم باید بگوییم که دو تفاوت عمده بین این دو سیستم وجود دارد، اول از نقطه نظر طراحی معماری ساختمان است که سیستم مهار جانبی واگرا دارای انعطاف پذیری بیشتری در این زمینه نسبت به سیستم مهار جانبی همگرا دارد، و تفاوت بعدی از لحاظ عملکرد سازه‌ای می‌باشد. سیستم مهار جانبی همگرا سختی بیشتری از خود نشان می‌دهد، اما در سیستم مهار جانبی واگرا این امر به طول تیرهای پیوند ارتباط دارد بطوریکه هر چه طول تیرهای پیوندی افزایش یابد سختی جانبی قاب کاهش می‌یابد اما انعطاف پذیری بیشتری خواهد داشت.

مهاربندهای همگرا و واگرا