مهاربندی کلان یا Mega Bracing در سازه های بلند

• تاریخچه سازه های بلند :

اصولاً ساختمان ها را نمی توان بر حسب ارتفاع یا تعداد طبقه دسته بندی کرد. بلندی خود یک حالت نسبی است و بستگی به شرایط اجتماعی و تصورات فرد از محیط دارد. از نقطه نظر مهندسی هنگامی می توان سازه را بلند نامید که ارتفاع آن باعث شود که نیروهایِ جانبی ناشی از باد و زلزله بر طراحی آن تاثیر قابل توجهی گذارند.

با گسترش سریع ساختمان های آجری بلند در اواخر قرن نوزدهم در سال 1891 مرتفع ترین ساختمان آجری با 16 طبقه در شهر شیکاگو ساخته شد. این ساختمان (مونادناک) که آخرین سازه بلند با مصالح سنگین می باشد در پائین ترین طبقه دارای دیوارهائی به ضخامت 2 متر است که این دیوارها فضای عمده این طبقه را اشغال نموده اند.

روند رشد در این مرحله که به دوران طلائی آسمان خراش سازی معروف است، در سال 1931 با اجرای ساختمان 102 طبقۀ Empire State به اوج خود رسید (با ارتفاع 381 متر). پس از جنگ جهانی دوم، به جای تلاش در افزایش ارتفاع، متخصصین به معرفی سیستم های جدید سازه ای، مواد با کارائی و کیفیت بهتر و روش های طراحی و ساخت پیشرفته تر پرداختند و با طی این روند در سال 1973 با استفاده از سیستم سازه ای قاب های لوله ای (Framed Tube) برج های 110 طبقه World trade Center نیویورک به ارتفاع 412 متر ساخته شد.

با توجه به اینکه برج های تجارت جهانی نزدیک به 40 سال بعد از از ساختمان امپایر استیت ساخته شدند، پیش بینی می شد مدت زمان زیادی رکورد دار بلندترین ساختمان های دنیا باشند. امّا یک سال بعد یعنی در سال 1974 برج sears در شیکاگو با ارتفاع 442 متر این به تصور پایان داد.

نماسازی های خاص، بریدگی های معماری و عقب نشینی در طبقات بالا برای تامین نور از ویژگی های معماری مدرن است.

نیاز به مقاومت و سختی در سازه ها با در نظر گرفتن موارد فوق باعث گردید که پیشرفت های اساسی در فرم های سازه ای ایجاد شود و شکل جدیدی از قاب ها شامل قاب های مهاربندی شده، انواع قاب های لوله ای شامل لوله در لوله، لوله های دسته بندی شده، قاب با خرپای متناوب، سیستم های قاب-دیوار و قاب های با مهاربند کمربندی (Outrigger-Braced Structures) معرفی گردند.

آخرین نسل از سازه های فوق مدرن و با شکل های متنوع و نامنظم تر پیوند دو یا سه سیستم از سیستم های سازه ای مذکور هستند.

• Mega Bracing :

سیستم مهاربندی فولادی از جمله سیستم هایی هستند که در برابر نیروهای جانبی مقاومت می کنند. هدف از این تحقیق معرفی نحوه نوینی ازچیدمان مهاربند ها می باشد که به Mega Bracing معروف است.

• مهاربندی کلان چیست؟

مهاربندهای که امروزه در سازه های فولادی مورد استفاده قرار می گیرد، مهاربندهایی هستند که در یک طبقه و در یک دهانه خاص انجام می پذیرد. اما در این شکل از مهار بندی مقیاس مهاربندی به طور قابل توجی افزایش می یابد و یک مهاربند در چند طبقه و چند دهانه گسترش می یابد. عملکرد کلی این مهاربند ها نیز مانند دیگر نوع مهاربندها، فراهم نمودن سختی لازم برای ساختار سازه ای است.

شکل مهاربندی بکاربرده شده می تواند باتوجه به طرح همانند تمامی انواع مهاربند های عادی باشد، اما در عین حال شکل X در این بین از تمامی انواع دیگر رایج تر است.

همچنین از این نوع مهاربندی ها می تواند هم در داخل سازه و هم در قسمت بیرونی و یا خارج سازه استفاده شوند.

• این نوع مهار بندی در دو نوع سازه های با ارتفاع متوسط و بلند مرتبه کاربرد دارد:

1-  در سازه های با ارتفاع متوسط: شکل مهاربندی می تواند همانند تمامی انواع مهاربندهای عادی باشد. کارکرد مهاربند مانند سیستم های رایج مهاربندی می باشد اما دارای مزایای بهتری است که نگاهی اجمالی خواهیم داشت.

2- در سازه های بلند مرتبه به دلیل کاربردی نبودن سیستم های رایج مهاربندی همانند مهاربندی همگرا یا واگرا و جوابگو نبودن سیستم قاب خمشی از سیستم مختص سازه های بلند مرتبه همچون سیستم لوله ای به همراه مهاربندی کلان به نام سیستمBraced-tube  یا Braced Framed Tube  به عنوان یکی از سیستم های رایج استفاده می شود.

مزیت کلی این سیستم برای مقاوم سازی را می توان به صورت زیر دسته بندی نمود:

• عدم افزایش وزن سازه به طور قابل توجه
• قابلیت ایجاد بازشو در و پنجره در قاب های مهار بندی شده
• عدم نیاز تخلیه کلی سازه و عدم مختل نمودن کاربری در طول امر مهاربندی