میانقاب چیست؟

این المان‌ها در سازه‌های بلند برای تقسیم‌بندی فضا یا به عنوان پوشش محیط ساختمان به کار می‌روند. برای درک بهتر میانقاب مقاله زیر را با عناوین ذکر شده مطالعه کنید:

• میانقاب چیست؟
• شرایط دیوار برای بروز عملکرد میانقابی
• اثرات وجود میانقاب در قاب فولادی یا بتنی
• حالت‌های شکست قاب‌ها با میانقاب مصالح بنایی
• تمهیدات پیشنهادی برای تامین مقاومت عرضی دیوارها
• تاثیر میانقاب بر رفتار سازه
• مقاومت جانبی میانقاب به چه عواملی بستگی دارد؟
• نتیجه گیری

میانقاب چیست؟

قاب میانپر به سازه‌ای اطلاق می‌شود که در آن یک یا چند پانل توسط قاب محصور شده‌اند. معمولا واژه قاب میانپر زمانی به کار می‌رود که ابتدا قاب ساخته شود سپس درون میانقاب اجرا شود. بنابراین، به قاب‌های ساختمانی که درون آن‌ها با دیوارهای بنایی پر شده باشد‌، قاب میانپر گفته می‌شود. مصالح ممکن است از نوع آجر‌، بتن‌، بلوک سفالی‌، کناف و .... باشند که به آنها میانقاب نیز می‌گویند.

اشکال بزرگ این المان‌ها آن است که در زلزله به طور ناگهانی ترک می‌خورند و یا به صورت کامل می‌شکنند که در صورت ترک خوردگی مولفه زلزله که در جهت عمود بر دیوار عمل می‌نماید، می‌تواند باعث خروج دیوار از صفحه‌ی خود گردد که همین امر سبب تلفات بسیاری در زلزله‌های کشور شده است.

اثرات میانقاب یکی از مهمترین بندها در محاسبه پریود سازه بوده که متاسفانه مهندسین در اکثر موارد دچار شبهاتی در این مورد می‌شوند و اشتباه در محاسبه پریود به شدت در طراحی سازه تاثیر‌گذار است. میانقاب‌ها تا سال ۱۹۵۰ میلادی به عنوان عناصر غیر سازه‌ای در نظر گرفته می‌شدند و اثر آنها در سازه منظور نمی‌شد ولی در این سال محققین روسی برخی از اثرات آن را در رفتار سازه دریافتند که در واقع نقطه‌ی آغاز تحقیق بر روی این نوع المان بود. به طور کلی وجود میانقاب در داخل قاب، سختی و مقاومت آن را به مقدار قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد. یکی از مسائل بسیار مهم در بررسی رفتار میانقاب و مدلسازی عددی آنها شناخت خواص مصالح آنها است.

شرایط دیوار برای بروز عملکرد میانقابی

• دارای مقاومت عمود بر صفحه باشد.
• ملات موجود در درزهای آن از ماسه سیمان یا باتارد باشد. ‌ملات‌های گل و گل آهک مورد قبول نیستند‌.
• فاصله‌ای بین دیوار و اعضای قاب وجود نداشته باشد و دیوار به طور کامل در تماس با تیر و ستون باشد.
• درزهای قائم دیوار دارای ملات باشد یا با ملات جدید به صورت مناسب پر شده باشد.
• دیوار باید فاقد ترک‌های قطری سرتاسری با عرض بیشتر از ۳ میلیمتر باشد. ضمناً نباید اثر ترک ناشی از نشست خاک نیز در دیوارها مشاهده شود.
• آجر چینی در دیواری که در تامین مقاومت جانبی سازه در نظر گرفته شود ، به صورت هشت گیر انجام شده باشد. به گونه‌ای که هر آجر با‌لایی حداقل ۲۵ آجر پایینی را پوشش داده شود.
• دیوار فاقد شکم دادگی یا کج شدگی باشد.
• ارتفاع دیوار نباید از ۴ متر و طول آن نباید از ۶ متر بیشتر باشد.

اثرات وجود میانقاب در قاب فولادی یا بتنی

روش‌های رايج در طرح و آناليز ساختمان‌ها معمولاً بر اين پايه استوار است كه يک اسكلت مشتمل بر قاب‌های فولادی يا بتنی وظيفه حمل بارهای قائم را بر عهده داشته و نيروهای افقی مثل باد يا زلزله توسط مهاربند، دیوار برشی يا سيستم‌های مشابه تحمل می‌شود. معمولاً در دهانه‌هايی كه به صورت ضربدری مهاربندی شده‌اند، امكان گذاشتن درب و احتمالاً پنجره‌های بزرگ از بين می‌رود‌ واكثر اين دهانه‌ها توسط مصالح بنایی پر می‌شوند. از آنجا كه عضو مهاربند در داخل ديوار مصالح بنايی قرار می‌گيرد، لذا به نظر می‌رسد كه عملاً رفتار لرزه‌ای اين نوع قاب مهاربندی شده، متفاوت از قاب مهاربند شده بدون ميانقاب داخل آن باشد. از آنجا كه مهاربند در داخل ديوار بنايی مستقر است، لذا انتظار می‌رود ضريب لاغری آن كمتر شده و مقاومت فشاری آن افزايش يابد. همچنين وجود ديوار باعث بالا رفتن سختی و مقاومت مهاربند می‌شود، كه اين عامل نيز به نوبه خود می‌تواند باعث تقليل تغيير شكل نسبی طبقات و زمان تناوب ساختمان شود.

حالت‌های شکست قاب‌ها با میانقاب مصالح بنایی

حالت خردشدگی گوشه‌ها

نشان دهنده خرد شدگی میانقاب در حداقل یکی از موقعیت‌های بارهای متمرکز گوشه‌ها است. در میانقاب‌های با مصالح بنایی محاط شده با قاب با اتصالات ضعیف و اعضای قاب (تیر و ستون) قوی روی می‌دهد.

حالت لغزش برشی

نشان دهنده لغزش ناشی از برش در راستای افقی و بین اجرای دیوار میانقاب است. در میانقاب‌های مصالح بنایی با ملات ضعیف و اعضای قاب (تیر و ستون) قوی روی می‌دهد.

حالت فشاری قطری

نشان دهنده خردشدگی میانقاب در ناحیه مرکزی دیوار میانقاب است. در میانقاب‌های لاغر به دلیل ناپایداری در کمانش خارج از صفحه میانقاب روی می‌دهد.

حالت ترم قطری

نشان دهنده ایجاد ترک قطری بین دو گوشه دیوار میانقاب است. در قاب‌های ضعیف یا قاب با اتصالات ضعیف و اجزای پر کننده (مصالح بنایی) قوی نسبت به میانقاب روی می‌دهد.

حالت گسیختگی قاب

نشان دهنده ایجاد مفصل پلاستیک در ستون یا در اتصالات تیر به ستون است. در قاب‌های ضعیف یا قاب با اتصالات ضعیف و اجزای پر کننده قوی نسبت به میانقاب روی می‌دهد.

تمهیدات پیشنهادی برای تامین مقاومت عرضی دیوارها (جهت عمود بر صفحه)

برای تامین پایداری عرضی دیوار در ساختمان باید لااقل یکی از تمهیدات زیر فراهم شود.

• استفاده از لایه پوشش بتن آرمه
• ‌استفاده از نبشی
• ‌استفاده از ستونک‌های نگهدارنده
• اتصال دیوار به قاب با استفاده از تعدادی آرماتور
• استفاده از کلاف قائم

تاثیر میانقاب بر رفتار سازه

اگر چه خود میانقاب بر سختی و مقاومت سازه می‌افزاید، اما به طور همزمان از نرمی قاب می‌کاهد. در نتیجه بر رفتار سازه تحت بارهای متناوب نظیر زلزله تاثیر منفی خواهند داشت. اندرکنش این دو خیلی پر اهمیت است در نتیجه نه تنها به مقاومت لزره‌ای سازه کمکی نمی‌کند، بلکه بیشتر نقش تخریبی را خواهد داشت .

میانقاب‌ها رفتار خمشی ستون‌ها را به حالت برشی تبدیل می‌کنند ( انتقال برش از میانقاب به قاب ) در نتیجه تعداد زیادی از ستون‌ها از لحاظ برشی جوابگو نخواهند بود.

با توجه به زیاد بودن وزن میانقاب‌ها، معمولاً به همان میزان باعث افزایش نیروی زلزله می‌شوند. در نتیجه اگر در باربری لرزه‌ای نقشی نداشته باشند، سازه را در مقابل زلزله تضعیف می‌نمایند .

در سازه‌هاي با سيستم باربر جانبي قاب خمشي براي آنكه جداگرهاي ميانقاب مانعي براي حركت قاب‌ها ايجاد نكنند، جزئيات مناسب در نقشه‌هاي سازه ارائه می‌شود. شكل كلي زير به عنوان راهنما ارائه مي‌گردد.

مورد دیگر خارج از تفکیک سازی اثر میانقاب، مهار مناسب دیوار به اسکلت سازه می‌باشد.

مقاومت جانبی میانقاب به چه عواملی بستگی دارد؟

مقاومت جانبی قاب میانقاب‌ها به عوامل مختلفی نظیر: ضخامت میانقاب، فاصله آزاد بین قاب و میانقاب، ضریب اصطکاک سطوح تماس، استفاده یا عدم استفاده از اتصالات برشی، تسلیح میانقاب، سختی قاب، نوع مصالح به کار رفته، ترتیب اجرا و وجود بازشوها در میانقاب بستگی دارد. برای مطالعه تاثیر ترتیب‌های اجرا در ساخت قاب میانقاب‌ها، آزمایش‌های متعددی ترتیب داده شده است. ترتیب‌های مورد مطالعه عبارتند از:

• ابتدا اجرای میانقاب سپس اجرای قاب
• مانند ترتیب دوم ولی به همراه اتصالات برشی

نتیجه گیری

وجود میانقاب‌ها در قاب‌های ساختمانی، باعث افزایش سختی اولیه و مقاومت و میزان استهلاک انرژی و کاهش تغییر مکان نهایی می‌گردد.

حضور بازشو در میانقاب، همواره سبب افزایش شکل پذیری قاب‌های مرکب دارای بازشو نسبت به نمونه‌های بدون بازشو نمی‌شود؛ در حقیقت شکل پذیری قاب‌های مرکب دارای بازشو، به نوع گسیختگی جرزهای میانقاب بستگی دارد.

وجود بازشو میانی در دیوار میان قاب، باعث کاهش سختی و ظرفیت باربری قاب های مرکب می‌گردد.

قرارگیری بازشو در گوشه‌های دیوار به علت قرار گرفتن بر روی قطر فشاری، کمترین سختی اولیه و مقاومت نهایی را نسبت به سایر حالت‌ها داراست. به همین دلیل پیشنهاد می‌گردد که بازشوها در میانه دیوار تعبیه گردند.

قاب‌های مرکب دارای بازشو با جرز ضعیف تیر پیشانی قوی، نسبت به نمونه‌های دیگر با تولید حلقه‌های هیسترزیس چاق و ایجاد و پخش ترک‌های زیاد در تیر پیشانی، استهلاک انرژی بالایی را از خود نشان می‌دهند. استهلاک انرژی در اثر پدیده میرایی اصطکاکی ( کولمب ) در سطح ترک‌ها اتفاق می‌افتد.

میانقاب‌های مصالح بنایی غیرمسلح که دارای رفتاری ترد یا نیمه ترد هستند، در زلزله‌های شدید عملکرد خوبی را از خود نشان نداده و متحمل خسارت‌های سازه‌ای و غیر سازه‌ای به صورت ترک‌های جزئی تا خرد شدگی و انهدام کامل می‌شوند؛ زیرا سختی، مقاومت و ظرفیت جذب انرژی در اثر شکست ترد دیوارهای مصالح بنایی دچار زوال می‌گردد. در اینگونه مواقع در اثر خرد شدگی دیوار و نیروهای عمود بر سطح مقطع میانقاب، ممکن است قطعاتی از دیوار به سمت خارج از صفحه قاب پرتاب شود و ایمنی جانی ساکنین داخل و خارج ساختمان را به مخاطره بیندازد.

تهیه شده در گروه تولید محتوای فولاد 24