انواع قاب های ساختمانی و کاربرد هر کدام

صفر تا صد انواع قاب های ساختمانی

 انواع قاب های ساختمانی برای ایجاد اجزای باربر سازه های بتنی و فلزی بسته به نوع و کاربرد ساختمان استفاده می شود. بنابراین طراحی این اسکلت ها، نحوه استفاده از تیرها ، ستون کوتاه فلزی ، مهاربند ها و در نهایت نحوه ترکیب این اجزا تاثیر زیادی بر ظرفیت باربری سازه دارد.

قاب ساختمانی چیست ؟

قاب ساختمانی یکی از اجزای اصلی در ساخت و ساز ساختمان است. در یک طبقه بندی کلی، این قاب ها به دو نوع اصلی طبقه بندی می شوند: ساختار قاب سخت و ساختار قاب مهاربندی‌ شده. این اشکال به روش‌ های مختلف در ساختمان ها استفاده می شود. به عنوان مثال، در تمام انواع سازه های قاب سخت، قاب صلب ثابت بوده و ساختار قاب سفت و محکم هستند و بر اساس اتصال پین طبقه بندی می شوند.

اما ما در نوع ساختار قاب مهاربندی‌ شده قاب‌ های شیروانی و پورتال داریم. اگر بخواهیم توصیف کلی تری از انواع قاب های ساختمانی داشته باشیم، می توان چیدمان و ترکیب اجزای باربر سازه شامل تیرهای باربر، تیرها، ستون ها و همچنین نحوه اتصال آنها به یکدیگر را قاب نامید که تأثیر مستقیمی در انتقال بارهای عمودی و افقی دارد.

با توجه به استحکام سازه ها، دقت در مواردی مانند ساخت قالب فونداسیون و به دنبال آن قاب و خرپا از اهمیت بالایی برخوردار است. با تعریف دقیق تر، قاب، سازه ای است که در آن اتصال تیر به ستون از طریق اتصالات مختلف انجام می شود. در نوع ساده این اتصالات هیچ گونه لنگری ایجاد نخواهد شد و این گونه اتصالات تنها از جدا شدن تیرها و ستون ها جلوگیری می کند.

زاویه بین تیر و ستون در محل اتصال معمولاً ۹۰ درجه یا کمتر است. انواع قاب ساختمانی باید سازه را در برابر نیروهای ناگهانی مانند باد، زلزله و حتی نیروهای مرده مانند وزن سازه محافظت کنند.

بررسی مشخصات انواع قاب های ساختمانی

بسته به نوع ساخت و نیاز ما به ایجاد انواع قاب، تنوع زیادی در این قاب ها وجود دارد. مهم ترین انواع قاب ساختمانی عبارتند از:

سیستم قاب ساده

در یک سیستم قاب ساده تمامی اتصالات به صورت مفصلی است و به هیچ وجه امکان انتقال نیروهای لنگر وجود نخواهد داشت. وظیفه اصلی تیرها و ستون ها در این نوع قاب انتقال بارهای زنده و ساکن به پی و سپس به زمین است.

سیستم قاب خمشی

قاب خمشی نوعی سازه قاب ساختمانی است که برای مقابله با نیروهای جانبی وارد بر سازه مانند نیروهای ایجاد شده در اثر زلزله استفاده می شود. در واقع، سازه‌ های دارای قاب خمشی نسبت به قاب‌ های ساده در برابر زلزله مقاوم ‌تر هستند. عملکرد اصلی قاب های خمشی در برابر نیروهای جانبی است. انواع مختلفی از قاب‌ های خمشی وجود دارد، از جمله:

قاب خمشی فولادی

به طور کلی در انواع قاب های ساختمانی ، سیستم ‌های قاب‌ های خمشی از دیوارهای برشی یا مهاربند ها استفاده نمی‌کنند و بارهای جانبی فقط به قاب خمشی محدود می ‌شود. این سیستم بیشتر در ساختمان های اداری استفاده می شود. زیرا این ساختمان ها تردد بیشتری دارند و برای انجام کارهای مختلف به فضای انعطاف پذیرتری نیاز است. استفاده از سیستم های قاب خمشی فولادی می تواند فضای معماری بیشتری ایجاد کند. به همین دلیل برای چنین سازه هایی مناسب تر است.

قاب خمشی معمولی

قاب خمشی معمولی دارای اجزای بسیار حساس است. به همین دلیل از تغییر شکل ترانس الاستیک در صورت وقوع زلزله که ممکن است به سازه آسیب وارد کند، جلوگیری می کند. بنابراین، قاب های خمشی معمولی عموما در مناطق زلزله خیز استفاده نمی شوند.

 قاب خمشی متوسط

قاب‌ های خمشی متوسط، قاب هایی هستند که می توانند حداقل تغییر شکل متا الاستیک را تحمل کنند. این قاب ها از اتصالات پلاستیکی در انتهای تیر و خارج از اتصال تیر به ستون استفاده می کنند. این اتصالات پلاستیکی ظرفیت چرخشی دارند. به همین دلیل از سیستم قاب خمشی در مناطقی که احتمال وقوع زلزله کم یا متوسط است استفاده می شود.

قاب خمشی ویژه

قاب های خمشی ویژه بسیار بادوام هستند و به خوبی می توانند از تغییر شکل ترانس الاستیک جلوگیری کنند. به همین دلیل از قاب خمشی ویژه در مناطقی که احتمال وزش بادهای بسیار شدید مانند زلزله یا طوفان زیاد است استفاده می کنند.

تفاوت بین قاب خمشی و قاب ساده

تفاوت اصلی بین انواع قاب های ساختمانی خمشی و ساده مقاومت آنها در برابر بارهای مختلف بر روی سازه است. نوع اتصالات قاب‌ های خمشی کاملا با قاب ساده متفاوت است. اتصالات صلب و تکیه گاه های نگهدارنده در سیستم های قاب خمشی استفاده می شود.

اما از اتصالات مفصلی در قاب ساده و مفصلی استفاده می کنند. توجه داشته باشید که تفاوت بین اتصالات صلب و مفصلی در یک دایره توخالی است. اگر این دایره وجود داشته باشد به آن اتصال مفصلی و در غیر این صورت اتصال صلب می گویند.

یکی از تفاوت های اصلی بین قاب خمشی و قاب ساده همین دایره های توخالی است. تفاوت دیگر بین قاب خمشی و قاب ساده اتصالات بین تیرها و ستون ها است. نوع این اتصالات متفاوت خواهد بود، زیرا عملکرد سیستم قاب خمشی تحمل بارهای جانبی و عملکرد سیستم های قاب ساده تحمل بارهای عمودی است.

از آنجایی که میزان تحمل بار جانبی و عمودی در سازه به سختی جانبی سازه بستگی دارد، تفاوت دیگر بین سیستم قاب خمشی و ساده وجود یا عدم وجود سختی جانبی است. قاب خمشی دارای سفتی جانبی در انواع قاب خمشی است که در آن امکان انتقال لنگر از تیر به ستون وجود دارد.

اما در قاب های ساده که در آن اتصالات از نوع مفصلی هستند و نیروهای لنگر منتقل نمی شوند، سازه دارای سختی جانبی نیست. سختی به نوع اتصال تیر و ستون بستگی دارد.

سیستم قاب‌ های مهاربندی‌ شده

قاب های مهاربندی‌ شده نوع دیگری از انواع قاب های ساختمانی با اعضای عمودی، مورب و افقی هستند. اعضای عمودی شامل ستون، اعضای مورب شامل مهاربند ها و اعضای افقی شامل تیرها هستند. قاب های مهاربندی شده، سازه را در برابر نیروهای جانبی محافظت می کند. قاب های مهاربندی‌ شده به دو روش همگرا و واگرا اعمال می شوند.

در مهاربند ها یا بادبند های همگرا، اعضای محوری در نقطه ای از تیر یا ستون در محل تقاطع خود همگرا می شوند. تفاوت اصلی بین مهاربند های همگرا و واگرا یکسان است. بر خلاف مهاربند های همگرا، در مهاربند های واگر قطر ها با هم قطع نمی شوند و از یک نقطه عبور نمی کنند.

بررسی قیمت انواع قاب های ساختمانی

اگر اتصالات و جوشکاری در سیستم خاصی انجام شود حساسیت بیشتری دارد. اما قیمت انواع قاب های ساختمانی عمدتاً به وزن مواد مصرفی بستگی دارد یعنی در تمام سیستم های سازه ای رابطه وزن سازه و قیمت کاربرد تقریبا خطی است سایر معیارها مانند شکل پذیری یا معیارهای کنترل تغییر می کنند طبقات دارای موقعیت نسبی است که باعث می شود بخش هایی نیاز به تقویت داشته باشند.

به عنوان مثال، سازه قاب خمشی ویژه دارای بالاترین ضریب رفتار و در نتیجه کمترین برش پایه است. اما جابجایی نسبی آن نیز در بین سیستم ‌های مختلفی که برای کنترل جابجایی نسبی طبقات باید مقاطع المان‌ ها را افزایش داده و سازه سنگین ‌تر شود، کمترین میزان است. همچنین در سازه قاب خمشی ویژه باید از مقاطع فشرده لرزه ای برای تیرها و ستون ها استفاده کرد که در نتیجه سازه سنگین تر می شود.

اتصالات تیر و ستون کمترین وزن اتصالات را در ساختار خمشی معمولی قاب دارند. از آنجایی که شکل پذیری این سازه کم است، اتصالات تیر و ستون در این سازه برای نیروهای موجود طراحی شده است، اما در سازه قاب خمشی متوسط، اتصالات تیر و ستون به دلیل بار لرزه ای برای کمترین مقدار تشدید می شود که ظرفیت خمشی تیر به گونه ای طراحی شده است که وزن اتصالات افزایش یابد.

در یک سازه دوگانه، طراحی نیروی اعضا غالب است و تیرها و ستون‌ هایی که در دهانه مهاربندی قرار نمی‌ گیرند، به دلیل سهم بادبند ها در بار لرزه‌ای سازه، دارای حاشیه بسیار کمی از نیروی لرزه‌ای جانبی هستند و تقریباً بارهای ثقلی تقسیمات آنها را تعیین می کند. بنابراین، سازه های دوتایی برای ساختمان های با ارتفاع های مختلف بسیار سبک تر از سایر سیستم های سازه ای هستند.

با توجه به اینکه قیمت انواع قاب های ساختمانی فولادی در لیست ساختمان ها، بیشتر به فولاد مصرفی بستگی دارد، با مقایسه وزن سازه های مورد بررسی، با افزایش ضریب رفتار و در نتیجه کاهش نیروی جانبی وارده به سازه، مقرون به صرفه ترین سیستم ساخت و ساز را می توان یافت.

ابعاد مقاطع تیر در تمامی سازه ها کاهش می یابد اما ستون ها، بر اساس آیین نامه از مقاطع لرزه ای فشرده می باشد، اگرچه نیروی طراحی کاهش می یابد، اما ابعاد ستون ها باید برای برآوردن معیارهای تراکم لرزه ای در مقایسه با ابعاد به دست آمده از تحلیل نیرو افزایش یابد.

در ساختمان های شش و هشت طبقه، کنترل جابجایی جانبی نسبی سازه بر طراحی در همه سیستم های باربر فرضی به جز سیستم دوگانه غالب بود. بنابراین، هنگامی که مقاطع برای نیروهای وارده طراحی شدند، کنترل جابجایی جانبی نسبی سازه منجر به افزایش قابل توجهی در ابعاد مقاطع، وزن قاب سازه و در نتیجه افزایش هزینه می شود.

با این حال، چنین رویدادی در سیستم دوگانه دیده نمی شود و سازه طراحی شده برای بارهای ورودی در عمل نیز معیارهای کنترل جابجایی را برآورده می کند. به عنوان مثال، یک سیستم دوگانه باید برای ۳۰٪ برش پایه بیشتر به دلیل تفاوت در ضریب رفتار در مقایسه با قاب خمشی ویژه طراحی شود.

اما با ۴۰ درصد جابجایی جانبی کمتر و ۴۰ درصد مواد مصرفی کمتر، این برش پایه را تحمل می کند. بنابراین به راحتی می توان نتیجه گرفت که سیستم دوگانه برای ساختمان های شش و هشت طبقه مقرون به صرفه تر است.

قاب های ساختمانی نورد گرم در کدام ساختمان ها به کار برده می شوند؟

برای استفاده از این نوع سیستم باید به نوع ساختمان و معماری و مزایای نورد گرم توجه داشت. به عنوان مثال، سیستم مهاربندی فولادی باید در ساختمان های چند جداره و سیستم قاب خمشی در ساختمان های چند پنجره ای استفاده شود. در ساختمان های بلند بهتر است از دو نوع سیستم استفاده شود.

قاب سازه ای نورد سرد

به این سازه ها سازه های قاب بندی با نورد سرد نیز می گویند که برای ساخت مخازن مایعات و ساختمان های ویلایی استفاده می شود. قطعات آهنی تولید شده توسط دستگاه نورد سرد حاوی قطعات نازک و قاب گالوانیزه هستند که سرعت ساخت را افزایش داده و مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی محیطی دارند. این سازه ها قیمت نسبتا پایینی دارند و فضای بسیار کمی را اشغال می کنند. از آنجایی که این قطعات پیش ساخته هستند، پسماند بسیار کمی در هنگام استفاده تولید می شود.

استفاده از انواع قاب ساختمانی برای افزایش مقاومت سازه های بتنی و فلزی در برابر نیروهای دینامیکی مانند زلزله و باد اجتناب ناپذیر است. بسته به عملکرد ساخت انواع قاب در سازه ها، همیشه می توان از یک یا چند نوع قاب ساختمانی استفاده کرد. این امر باعث استحکام سازه و کاهش خطر حوادث، تلفات جانی و مالی تا حد امکان می شود. در این نوشتار سعی کردیم نکات مهمی برای خرید انواع قاب های ساختمانی را برای شما بیان کنیم امیدواریم مفید بوده باشد.

اینستاگرام آهنات را دنبال کنید .