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
- چگونگی تامین مقاومت میانقاب
- تاثیر میانقاب بر رفتار سازه
- عوامل وابسته به مقاومت میانقاب
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 یابه 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 مقاوم آنرا 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 کافی باشد.
- ملات موجود در درزهای آن از ماسه سیمان یا با تارد 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 یاشد 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 درنظر 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، ديوار 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 بنايی 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 می افزایند، اما به طور همزمان از نرمی قاب می کاهند. 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 لزره ای سازه کمکی نمی کند بلکه بیشتر نقش تخریبی را خواهد داشت .
میانقاب ها رفتار خمشی ستون ها را به حالت برشی تبدیل می کنند ( انتقال برش از میانقاب به قاب ) در نتیجه تعداد زیادی از ستون ها از لحاظ برشی جوابگو نخواهند بود.
با توجه به زیاد بودن وزن میانقاب ها، معمولاً به همان میزان باعث افزایش نیروی زلزله می شوند در نتیجه اگر در باربری لرزه ای نقشی نداشته باشند سازه را در مقابل زلزله تضعیف می نمایند .
در سازه هاي با سيستم باربر جانبي قاب خمشي براي آنكه جداگرهاي ميانقاب مانعي براي حركت قابها ايجاد نكنند، جزئيات مناسب در نقشه هاي سازه ارائه شود. شكل كلي زير به عنوان راهنما ارائه مي شود
مورد دیگر خارج از تفکیک سازی اثر میانقاب، مهار مناسب دیوار به اسکلت سازه می باشد.
مقاومت جانبی میانقاب به چه عواملی بستگی دارد؟
مقاومت جانبی قاب میانقاب ها 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 ترتیب های اجرا در ساخت قاب میانقاب ها، آزمایش های متعددی ترتیب داده شده است. ترتیب های مورد مطالعه عبارتند از:
- ابتدا اجرای میانقاب سپس اجرای قاب
- مانند ترتیب دوم ولی به همراه اتصالات برشی
نتیجه گیری
وجود میان قاب ها در قاب های ساختمانی، باعث افزایش سختی اولیه و مقاومت و میزان استهلاک انرژی و کاهش تغییرمکان نهایی می گردد.
حضور بازشو در میان قاب، همواره سبب افزایش شکل پذیری قاب های مرکب دارای بازشو نسبت به نمونه های بدون بازشو نمی شود؛ در حقیقت شکل پذیری قاب های مرکب دارای بازشو، به نوع گسیختگی جرزهای میانقاب بستگی دارد.
وجود بازشوی میانی در دیوار میان قاب، باعث کاهش سختی و ظرفیت باربری قاب های مرکب می گردد.
قرارگیری بازشو در گوشه های دیوار به علت قرارگرفتن بر روی قطر فشاری، کمترین سختی اولیه و مقاومت نهایی را نسبت به سایر حالت ها داراست. به همین دلیل پیشنهاد می گردد که بازشوها در میانه دیوار تعبیه گردند.
قاب های مرکب دارای بازشو با جرز ضعیف-تیر پیشانی قوی، نسبت به نمونه های دیگر با تولید حلقه های هیسترزیس چاق و ایجاد و پخش ترک های زیاد در تیر پیشانی، استهلاک انرژی بالایی را از خود نشان می دهند. استهلاک انرژی در اثر پدیده میرایی اصطکاکی ( کولمب ) در سطح ترک ها اتفاق می افتد.
میان قاب های مصالح بنایی غیرمسلح که دارای رفتاری ترد یا نیمه ترد هستند، در زلزله های شدید عملکرد خوبی را از خود نشان نداده و متحمل خسارت های سازه ای و غیر سازه ای به صورت ترک های جزئی تا خردشدگی و انهدام کامل می شوند؛ زیرا سختی، مقاومت و ظرفیت جذب انرژی در اثر شکست ترد دیوارهای مصالح بنایی دچار زوال می شود. در اینگونه مواقع در اثر خردشدگی 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
