میانقاب در سازه چیست؟

در سازه های مدرن، میانقاب ها از اجزای مهم و تأثیرگذار به شمار می روند. هرچند در نگاه اول ممکن است تنها به عنوان دیوارهای پرکننده دیده شوند، اما در واقع نقش پنهان اما بسیار حیاتی در پایداری و رفتار لرزه ای ساختمان دارند. میانقاب ها پلی میان معماری و مهندسی اند؛ عناصری که هم در زیبایی و تقسیم فضا نقش دارند و هم در ایمنی سازه.

تعریف میانقاب و نقش آن در سازه ها

میانقاب به دیواری گفته می شود که درون قاب های سازه ای، معمولاً بین ستون ها و تیرها، قرار می گیرد. این دیوار جزئی از سیستم باربر اصلی نیست اما در هنگام زلزله یا باد، بخشی از نیروهای جانبی را جذب می کند. میانقاب ها معمولاً از مصالح بنایی، بلوک، بتن سبک، فولاد یا حتی شیشه ساخته می شوند. آن ها علاوه بر نقش معماری، باعث افزایش سختی جانبی سازه نیز می گردند.

برای اجرای میانقاب های فلزی و قاب های مقاوم، اطلاع از قیمت روز آهن به مهندسان کمک می کند تا برآورد دقیقی از هزینه ساخت داشته باشند.

تفاوت میانقاب با دیوار باربر

دیوار باربر وظیفه اصلی تحمل بارهای قائم و جانبی ساختمان را بر عهده دارد، در حالی که میانقاب صرفاً به عنوان پرکننده قاب عمل می کند و به صورت رسمی در طراحی سازه لحاظ نمی شود. با این حال، در عمل، میانقاب ها می توانند مسیر انتقال نیرو را تغییر دهند و رفتار واقعی سازه را نسبت به تحلیل اولیه متفاوت کنند. به همین دلیل است که در طراحی دقیق سازه های مدرن، تأثیر میانقاب نادیده گرفته نمی شود.

اهمیت میانقاب در طراحی سازه

میانقاب ها نقش پنهان اما بسیار مؤثری در سختی، شکل پذیری و عملکرد لرزه ای سازه دارند. حذف یا جابجایی آن ها بدون محاسبه دقیق می تواند باعث تمرکز تنش و آسیب های جدی در هنگام زلزله شود. در واقع، مهندسان امروزی میانقاب را یک عضو غیرباربر نمی دانند، بلکه آن را جزئی از رفتار کلی سازه تلقی می کنند.

انواع میانقاب در ساختمان

میانقاب در ساختمان انواع گوناگونی دارد که در ادامه با آن ها آشنا می شویم:

میانقاب بنایی (آجر یا بلوک)

رایج ترین نوع میانقاب در ساختمان های سنتی و حتی بسیاری از سازه های جدید، میانقاب های بنایی هستند. این دیوارها با آجر فشاری، سفالی یا بلوک سیمانی ساخته می شوند. مقاومت فشاری نسبتاً بالایی دارند و به خوبی در برابر نیروهای جانبی کوچک مقاومت می کنند. البته در زلزله های بزرگ ممکن است دچار ترک یا خردشدگی شوند.

میانقاب بتن سبک یا هبلکس

میانقاب های ساخته شده از بتن سبک (AAC یا هبلکس) به دلیل وزن پایین و خاصیت عایق حرارتی، در ساختمان های مدرن کاربرد زیادی دارند. این نوع میانقاب فشار کمتری به سازه وارد می کند و در صورت شکست، خطر کمتری برای ساکنان دارد. از نظر انرژی نیز عملکرد بهتری دارند و در طراحی های سبز بسیار مورد توجه اند.

میانقاب فولادی یا فلزی

در سازه های صنعتی و ساختمان های مدرن، گاهی از صفحات فلزی به عنوان میانقاب استفاده می شود. این میانقاب ها سبک، مقاوم و قابل نصب سریع هستند. همچنین در صورت طراحی مناسب، می توانند به بهبود عملکرد لرزه ای قاب کمک کنند. البته هزینه ساخت و نگهداری آن ها بیشتر از انواع بنایی است.

میانقاب شیشه ای یا پرده ای در نما

در برج ها و ساختمان های اداری، میانقاب ها گاه به صورت دیوار پرده ای شیشه ای طراحی می شوند. این نوع میانقاب ها علاوه بر زیبایی، در عایق سازی صوتی و حرارتی نقش دارند. اما برخلاف میانقاب های سنتی، معمولاً در برابر نیروهای جانبی نقشی در پایداری سازه ندارند و صرفاً به قاب اصلی متصل می شوند.

در طراحی و اجرای میانقاب های بنایی یا قاب های بتنی، آگاهی از قیمت میلگرد امروز نقش مهمی در برآورد اقتصادی پروژه و انتخاب مصالح دارد.

رفتار میانقاب در برابر نیروهای جانبی

تأثیر میانقاب بر مقاومت جانبی سازه

میانقاب ها می توانند با انتقال بخشی از نیروهای جانبی به ستون ها و تیرها، سختی قاب را افزایش دهند. این موضوع سبب کاهش تغییرمکان جانبی (Drift) می شود. اما در عین حال، تمرکز نیرو در برخی نقاط ممکن است باعث شکست موضعی شود، به ویژه در محل اتصال میانقاب و ستون.

رفتار میانقاب در برابر زلزله

در هنگام زلزله، میانقاب ها معمولاً اولین عناصری هستند که وارد فاز ترک خوردن و خرد شدن می شوند. با وجود این، حضور آن ها می تواند مسیر نیرو را تغییر دهد و از تغییرشکل بیش از حد قاب جلوگیری کند. در بسیاری از ساختمان هایی که در زلزله ها پابرجا مانده اند، میانقاب نقش مؤثری در کاهش آسیب کلی سازه داشته است.

اثر سختی میانقاب بر عملکرد قاب

اگر میانقاب ها در نقاط مختلف سازه به صورت نامتقارن اجرا شوند، سختی قاب ها متفاوت می شود و در نتیجه پیچش (Torsion) در سازه ایجاد می گردد. به همین دلیل، طراحی منظم و یکسان میانقاب ها در طبقات و قاب ها اهمیت زیادی دارد تا سازه رفتار متقارن و کنترل شده ای در برابر نیروهای جانبی داشته باشد.

مزایا و معایب استفاده از میانقاب

مزایای میانقاب در سازه

میانقاب ها علاوه بر زیبایی و تقسیم بندی فضا، در افزایش سختی جانبی سازه مؤثرند. همچنین باعث کاهش نوسانات طبقات، بهبود عایق حرارتی و صوتی و حتی افزایش دوام سازه در برابر باد می شوند. از دید اقتصادی، میانقاب می تواند گزینه ای مقرون به صرفه برای تکمیل قاب سازه باشد.

معایب و محدودیت های میانقاب

در مقابل، میانقاب ها اگر بدون جزئیات اجرایی صحیح نصب شوند، می توانند در زلزله موجب تمرکز تنش و شکست ستون ها شوند. علاوه بر این، تعمیر یا تعویض آن ها دشوار است و در برخی موارد باعث افزایش وزن جانبی سازه نیز می شوند. بنابراین طراحی اتصالات مناسب و در نظر گرفتن فاصله های کنترل شده بسیار ضروری است.

هنگام انتخاب قاب مناسب برای میانقاب ها، بررسی قیمت تیرآهن می تواند در تصمیم گیری نهایی برای نوع سازه و روش اتصال مؤثر باشد.

جزئیات اجرایی و نحوه اتصال میانقاب به قاب

روش های معمول اجرای میانقاب

در اجرای میانقاب ها معمولاً از ملات سیمانی یا چسب های صنعتی استفاده می شود. در میان قاب فولادی یا بتنی، باید فضای کافی برای حرکت نسبی قاب و دیوار در نظر گرفته شود تا در زمان زلزله، دیوار دچار آسیب شدید نشود.

نحوه اتصال به ستون و تیر

میانقاب نباید به صورت صلب به ستون یا تیر متصل شود. استفاده از نوارهای جداکننده یا مصالح نرم در محل تماس توصیه می شود تا تغییر شکل قاب باعث ترک در دیوار نشود. گاهی از اتصالات لغزنده یا قلاب های فلزی استفاده می شود تا هم پایداری حفظ شود و هم دیوار قابلیت جابه جایی نسبی داشته باشد.

جزئیات کنترل آسیب میانقاب در زلزله

یکی از راهکارهای مهم برای کنترل آسیب، ایجاد فاصله ای باریک میان میانقاب و ستون هاست که با مصالح انعطاف پذیر پر می شود. همچنین استفاده از شبکه های فولادی یا میلگردهای تقویتی درون میانقاب می تواند از خردشدگی ناگهانی جلوگیری کند.

نکات طراحی و آیین نامه های مرتبط

ضوابط آیین نامه ای در طراحی میانقاب

در آیین نامه های معتبر مانند ACI و آیین نامه ۲۸۰۰ ایران، میانقاب ها به عنوان عضو غیرسازه ای شناخته می شوند اما توصیه شده است اثر آن ها در تحلیل لرزه ای لحاظ شود. همچنین برای جلوگیری از شکست ترد، وجود فاصله لرزه ای میان میانقاب و قاب الزامی است.

توصیه های مهندسی برای بهبود عملکرد میانقاب

مهندسان توصیه می کنند از مصالح سبک و چسب های انعطاف پذیر استفاده شود تا رفتار سازه در برابر زلزله بهبود یابد. همچنین طراحی متقارن میانقاب ها در پلان ساختمان، نقش بسزایی در کنترل پیچش دارد. در نهایت، نگهداری و بازرسی دوره ای میانقاب ها نیز باید در دستور کار ساختمان های بلندمرتبه قرار گیرد.

پرسش های متداول