قاب ساختمانی چیست + معرفی 3 نوع قاب ساختمانی

در صنایع ساخت و ساز و به‌طور کلی عمران، بخش‌های مختلفی گرد یک دیگر می‌آیند تا یک جزء مستحکم را حاصل شوند. به عنوان مثال ساختمان چه از نوع فلزی و چه از نوع بتنی باشد، اسکلت در آن مهم‌ترین نقش را ایفا می‌کند؛ چراکه علاوه بر دریافت و تحمل بارهای وارده، در زمان مناسب آن را به زمین انتقال می‌دهد.

انتقال نیرو منجر به عدم آسیب رسیدن سازه می‌گردد. به همین علت طراحی اسکلت، اجزای آن و چگونگی اتصال آن‌ها به هم‌دیگر، تاثیر مستقیم بر روی توان تحمل سازه خواهد گذاشت. باتوجه به مطالب ارائه شده، از انواع قاب ساختمانی برای ایجاد اجزای باربر استفاده می‌شود. در ادامه مطلب انواع قاب‌های ساختمانی و کاربردهای آن را بررسی خواهیم کرد. با شاهین فلز سپاهان همراه شوید.

قاب ساختمانی چیست؟

قاب‌های ساختمانی یکی از اجزای اصلی سازه به حساب می‌آیند و به‌طور کلی به چگونگی قرارگیری، ترکیب اجزای باربر سازه (شامل مهاربند، تیر، ستون و غیره) و نحوه اتصال آن‌ها به یک‌دیگر، قاب ساختمانی گفته می‌شود که مستقیما بر انتقال بارهای عمودی و افقی تاثیر خواهند گذاشت.

قاب‌های ساختمانی در دسته‌بندی کلی به 2 نوع زیر تقسیم می‌شوند:

• ساختار قاب سخت- قاب صلب ثابت و دارای ساختار قاب سفت و محکم، طبقه‌بندی با اتصال پین
• ساختار قاب مهاربندی شده- استفاده از شیروانی و پورتال

برای ایجاد مقاومت در سازه، دقت در اجرای قالب‌بندی فونداسیون، قاب و خرپا اهمیت بسیاری دارد. در حقیقت به سازه‌ای که ساخت آن از اتصال تیر به ستون به کمک انواع مفصل صورت گیرد، قاب گفته می‌شود. این نوع اتصال بسیار آسان انجام می‌گردد و سبب جلوگیری از جدایی تیر و ستون از یک‌دیگر خواهد شد.

در این هنگام هیچ‌گونه لنگری ایجاد نمی‌شود و زاویه‌ای در حدود 90 درجه میان آن‌ها بوجود می‌آید. مهم است که قاب‌های ساختمانی توانایی محافظت از سازه در برابر نیروهایی همچون زلزله، باد و نیروهای مرده را دارا باشند.

انواع قاب ساختمانی کدام است؟

هر سازه باتوجه به مشخصات و ویژگی‌های مخصوص به خود، انواع مختلفی از قاب ساختمانی را می‌طلبد که در ادامه به معرفی هر کدام خواهیم پرداخت:

• قاب ساده

در قاب ساده شیوه اتصالات به صورت مفصلی می‌باشد و تحت هیچ شرایطی نمی‌توان نیروهای لنگری را انتقال داد. تیرها و ستون‌ها در این قاب وظیفه انتقال بارهای زنده و مرده را به فونداسیون و پس از آن از فونداسیون به زمین دارا هستند.

• قاب های مهاربندی شده

یکی دیگر از انواع قاب‌های ساختمانی، قاب‌های مهاربندی شده هستند. قاب‌های مهاربندی شامل اعضای قائم، اعضای قطری و اعضای افقی هستند و از ساختمان در برابر انواع نیرو محافظت می‌کنند. اعضای قائم شامل انواع ستون، اعضای قطری شامل انواع مهاربند و اعضای افقی شامل انواع تیر هستند.

این قاب‌ها به 2 صورت زیر اجرا می‌شوند:

1. قاب‌های مهاربندی شده همگرا- در این قاب محور اعضای قطری در قسمتی از تیر یا ستون در محل تقاطع خود به یک‌دیگر نزدیک می‌شوند.
2. قاب‌های مهاربندی شده واگرا- در این مهاربند قطرها یک‌دیگر را قطع نمی‌کنند و عبور آن‌ها نیز از یک نقطه نخواهد بود.

• قاب خمشی

قاب خمشی یکی از انواع قاب ساختمانی می‌باشد که از آن برای مقابله با نیروهای جانبی وارد شده بر سازه مانند نیروهای به‌ وجود آمده از زلزله استفاده می‌شود. در تعریف بهتر، استحکام سازه با قاب‌های خمشی در برابر زلزله نسبت به قاب‌های ساده بیش‌تر است. وظیفه‌ اصلی قاب‌ خمشی، مقابله در برابر نیروهای جانبی می‌باشد و خود در انواع مختلفی که در ادامه به معرفی آن خواهیم پرداخت، وجود دارد.

1. قاب خمشی فولادی

به‌ طور کلی در قاب‌های خمشی از دیوارهای برشی و یا مهاربندها استفاده نمی‌‌شود و بارهای جانبی تنها توسط قاب خمشی، مهار می‌شوند. در ساختمان‌های اداری معمولا از این قاب استفاده می‌گردد؛ چراکه عبور و رفت و آمد زیادی در این ساختمان‌ها اتفاق می‌افتد. علت آن‌ نیز به ایجاد فضای آزادتر توسط این قاب بازمی‌گردد.

2. قاب خمشی معمولی

اجزای ساخت در این قاب بسیار دقیق است. همین امر نیز منجر به آن می‌شود که از ایجاد تغییر شکل‌های فرا ارتجاعی به هنگام زلزله جلوگیری شود که خود امکان وارد کردن آسیب به سازه را فراهم خواهد کرد. به همین علت قاب‌های خمشی معمولی انتخاب مناسبی برای مناطق زلزله‌خیز نخواهند بود.

3. قاب خمشی متوسط

این قاب‌ها در برابر تغییر شکل‌های فرا ارتجاعی به میزان کمی مقاومت می‌کنند و در آن‌ها از مفصل‌های پلاستیکی در آخر تیر و در بیرون قسمت اتصال تیر به ستون مورد استفاده قرار می‌گیرد. این قاب در مناطقی که احتمال زمین لرزه شدید نباشد، کاربرد دارد؛ چراکه مفاصل پلاستیکی دارای ظرفیت دورانی می‌باشند.

4. قاب خمشی ویژه

قاب خمشی ویژه دارای مقاومت قابل توجهی است و از تغییر شکل‌‌های فرا ارتجاعی به‌ خوبی جلوگیری می‌کند. باتوجه به این مورد، در مکان‌هایی که احتمال وقوع زلزله یا وجود نیروهای شدید باد وجود داشته باشد، قاب‌های خمشی ویژه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تفاوت قاب ساختمانی ساده و سیستم قاب خمشی در چیست؟

پیش‌تر به تعریف قاب ساختمانی ساده و خمشی پرداختیم. حال قصد داریم به بررسی آن بپردازیم که تفاوت میان این دو سیستم در چه مواردی می‌باشد؟ اولین تفاوت این دو 2 قاب با یک‌دیگر نوع اتصال در آن‌ها است. در قاب ساختمانی ساده از اتصالات مفصلی استفاده می‌شود. این در حالی است که در قاب خمشی تکیه‌گاه گیردار و اتصالات صلب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تفاوت این 2 اتصال با یک‌دیگر به وجود یا عدم وجود دایره توخالی برمی‌گردد. چنان‌چه دایره توخالی وجود داشته باشد به آن مفصلی گفته می‌شود و در صورتی که دایره‌های توخالی وجود نداشته باشند، صلب نامیده می‌شوند.

تفاوت دیگر این دو قاب در اتصالات میان تیر و ستون می‌باشد. قاب ساده بارهای عمودی را تحمل می‌کند و در مقابل قاب خمشی تحمل بارهای جانبی را بر عهده دارد. لازم به ذکر است که تحمل این بارهای عمودی و جانبی به سختی جانبی بنا وابسته است.

وجود یا عدم وجود سختی جانبی از دیگر تفاوت‌های قاب ساختمانی ساده و خمشی است. در قاب ساختمانی خمشی که انتقال لنگر از تیر به ستون امکان‌پذیر است، قاب ساختمانی سختی جانبی خواهد داشت. در مقابل در قاب‌های ساده که نیروهای لنگری انتقال داده نمی‌شوند، سازه سختی جانبی نخواهد داشت.

قاب صلب چیست؟

قاب‌های اسکلت فلزی در 3 نوع زیر وجود دارند:

• گروه 1

گروه اول از قاب‌های اسکلت فلزی، قاب‌های پیوسته یا قاب‌های خمشی هستند که در آن‌ها فرض می‌شود اتصالات تیر و ستون به اندازه کافی صلب می‌باشد؛ به طوری که در تغییر شکل قاب، زاویه اولیه میان تیر و ستون بدون تغییر باقی می‌ماند.

• گروه 2

گروه دوم شامل قاب‌های ساده هستند که در آن‌ها فرض می‌شود اتصالات تیر به ستون بدون صلبیت بوده و اتصال تیرها و شاه‌تیرها به ستون تنها برای انتقال برش ناشی از بار قائم طراحی می‌شود و می‌تواند تحت تاثیر آن، آزادانه دوران نماید.

• گروه 3

آخرین گروه قاب‌های نیمه صلب می‌باشند. به آن معنا که تیرها دارای صلبیت تیر به ستون بدون صلبیت نسبی در دو انتها هستند. در این گروه از قاب‌ها فرض بر آن است که اتصال تیرها و شاه‌تیرها به ستون تنها دارای ظرفیت خمشی به مقداری مشخص مابین صلبیت گروه اول و انعطاف پذیری گروه دوم می‌باشد.

جمع بندی

قاب ساختمانی به چگونگی قرارگیری، ترکیب اجزای باربر سازه و نحوه اتصال آن‌ها به یک‌دیگر گفته می‌شود و مستقیما بر انتقال بارهای عمودی و افقی تاثیر می‌گذارد. انواع قاب‌های ساختمانی شامل قاب ساده، قاب مهاربندی شده و قاب خمشی می‌شود که هر یک ویژگی‌های منحصر به خود را دارا می‌باشند.

منبع(Resource): framed building

سوالات متداول