سیستم قاب مهاربندی‌شده‌ی برون‌محور 

سیستم قاب مهاربندی‌شده‌ی برون‌محور (Outrigger Braced Frame) یکی از انواع سیستم‌های مقاوم در برابر نیروهای جانبی (مانند زلزله و باد) است که به طور گسترده در ساختمان‌های بلند مرتبه و برج‌ها استفاده می‌شود. این سیستم به دلیل ویژگی‌های خاص خود، توانایی تحمل بارهای بزرگ را دارد و در طراحی ساختمان‌های مدرن و پیچیده به کار می‌رود.

1. شرح سیستم قاب مهاربندی‌شده‌ی برون‌محور

در سیستم قاب مهاربندی‌شده‌ی برون‌محور، از اعضای افقی و عمودی برای ایجاد یک ساختار مقاوم در برابر نیروهای جانبی استفاده می‌شود. در این سیستم، اعضای افقی که به اوترگر (Outrigger) شناخته می‌شوند، به صورت متصل به ستون‌های عمودی، بارهای جانبی را به خارج از مرکز ساختمان منتقل می‌کنند.

• اوترگر: این اعضای افقی معمولاً از فولاد یا بتن ساخته شده‌اند و در بخش‌هایی از ساختمان (معمولاً در طبقات بالایی یا میانه) قرار می‌گیرند. هدف این است که این اعضا بارهای جانبی را به برجسته‌ترین بخش ساختمان منتقل کنند.
• مهاربندهای عمودی (Bracing): این اعضا به صورت مورب یا عمودی در داخل قاب‌ها قرار دارند و مقاومت ساختمان را در برابر تغییرات و نوسانات جانبی افزایش می‌دهند.

در این سیستم، اوترگر می‌تواند به صورت مستقیم با دیوارهای مرکزی یا ستون‌های پیرامونی مرتبط شود و برای توزیع موثر بارهای جانبی استفاده گردد.

2. مزایای سیستم قاب مهاربندی‌شده‌ی برون‌محور

• افزایش سختی سازه: این سیستم به طور موثری سختی ساختمان را در برابر نیروهای جانبی افزایش می‌دهد. این ویژگی باعث می‌شود که ساختمان مقاومت بالاتری در برابر زلزله و باد داشته باشد.
• کاهش نیاز به دیوارهای ضخیم: به جای استفاده از دیوارهای ضخیم در ساختمان‌های بلند، سیستم اوترگر می‌تواند بارهای جانبی را به طور کارآمدتر از دیگر بخش‌ها توزیع کند.
• کاهش تغییر شکل‌ها: این سیستم باعث می‌شود تغییر شکل‌های جانبی در طبقات مختلف ساختمان محدودتر باشد، که در نتیجه اثرات نامطلوب نیروهای جانبی کاهش می‌یابد.
• استحکام در برابر بارهای دینامیکی: با توجه به اینکه این سیستم به‌طور ویژه برای مقابله با نیروهای دینامیکی طراحی شده است، در برابر بارهای ناشی از زلزله یا بادهای شدید، عملکرد بهتری دارد.

3. معایب سیستم قاب مهاربندی‌شده‌ی برون‌محور

• هزینه بالای ساخت و نصب: طراحی و ساخت سیستم اوترگر معمولاً هزینه بیشتری نسبت به سیستم‌های معمولی دارد. این امر به ویژه در پروژه‌های بزرگ‌مقیاس می‌تواند باعث افزایش هزینه‌ها شود.
• پیچیدگی در طراحی: طراحی دقیق و بهینه اوترگر و مهاربندهای آن نیازمند تحلیل‌های دقیق سازه‌ای است. این امر می‌تواند زمان و هزینه اضافی را به پروژه تحمیل کند.
• نیاز به فضای بیشتر: سیستم اوترگر ممکن است نیاز به فضای اضافی در طبقات یا در برخی بخش‌های ساختمان داشته باشد که این می‌تواند به طراحی و چیدمان فضاها تاثیر بگذارد.
• محدودیت در کاربرد در ساختمان‌های کم‌ارتفاع: در ساختمان‌های با ارتفاع کمتر، استفاده از این سیستم معمولاً به صرفه نیست و سیستم‌های دیگر ممکن است مناسب‌تر باشند.

4. کاربردهای رایج سیستم قاب مهاربندی‌شده‌ی برون‌محور

این سیستم در پروژه‌های بزرگ و پیچیده‌ای مانند برج‌های بلند، ساختمان‌های تجاری و اداری، ساختمان‌های هتل‌ها و ساختمان‌های مسکونی با ارتفاع زیاد به کار می‌رود. به‌ویژه در پروژه‌هایی که نیاز به مقاومت بالا در برابر نیروهای جانبی (مانند مناطق زلزله‌خیز) دارند، سیستم اوترگر کاربرد فراوانی دارد.

5. طراحی‌های خاص و جزئیات فنی سیستم قاب مهاربندی‌شده‌ی برون‌محور

• اتصالات اوترگر: اتصالات بین اوترگر و سایر بخش‌ها باید به‌گونه‌ای طراحی شود که بتواند بارهای جانبی را به خوبی منتقل کند. این اتصالات معمولاً از فولاد مقاوم و با طراحی پیچیده‌ای برای جلوگیری از شکست تحت بارهای شدید استفاده می‌شود.
• نوع مهاربندها: بسته به نوع ساختمان و نیازهای طراحی، مهاربندها می‌توانند به شکل‌های مختلفی مانند مهاربندهای صلیبی، دیوار برشی یا دیوار بتنی طراحی شوند.
• استفاده از دیوارهای مرکزی: در برخی از طراحی‌ها، اوترگر می‌تواند به دیوارهای مرکزی ساختمان متصل شود که این دیوارها علاوه بر تحمل بارهای عمودی، به عنوان دیوارهای برشی عمل می‌کنند.
• در نظر گرفتن اثرات دینامیکی: در طراحی سیستم‌های اوترگر باید اثرات دینامیکی ناشی از زلزله و باد به دقت محاسبه شود تا از تغییر شکل‌های زیاد جلوگیری شود.

6. نمونه‌های برجسته استفاده از این سیستم

• برج‌های بلند نیویورک: در برخی از برج‌های بلند نیویورک از سیستم قاب مهاربندی‌شده‌ی برون‌محور برای مقابله با نیروهای جانبی استفاده شده است.
• برج شارد لندن: این برج یکی از نمونه‌های برجسته‌ای است که از سیستم اوترگر برای حفظ پایداری و مقاومت در برابر باد استفاده می‌کند.

جمع‌بندی

سیستم قاب مهاربندی‌شده‌ی برون‌محور به‌عنوان یک سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی، در ساختمان‌های بلند مرتبه و پروژه‌های پیچیده کاربرد زیادی دارد. این سیستم با افزایش سختی سازه و کاهش تغییر شکل‌ها در برابر نیروهای دینامیکی، عملکرد بسیار موثری در مقابله با زلزله و باد دارد. هرچند که طراحی و اجرای آن می‌تواند هزینه‌بر باشد و نیاز به فضاهای بیشتری در طبقات مختلف داشته باشد، اما در پروژه‌هایی که به مقاومت بالا نیاز دارند، انتخابی ایده‌آل است.