ساختمان‌هایی با قاب خمشی که برای تحمل نیروهای جانبی ضعیف می‌باشد یا برای کنترل تغییر مکان‌های نسبی ساختمان انعطاف‌پذیری زیادی دارند را میتوان به ساختمان‌های با قاب مهاربندی شده تبدیل کرد.
افزودن قابهای مهاربندی شده به یک ساختمان با قاب خمشی سختی آن را به شدت افزایش می‌دهد. بنابراین سازه‌ی بهسازی شده باید برای نیروهای واژگونی و جانبی بالاتری ارزیابی شود. در این حالت رفتار کلی سیستم متاثر از رفتار قاب مهاربندی اضافه شده خواهد بود. درک کاملی از رفتار و مقاومت مصالح موجود، برای اطمینان از اندرکنش مناسب اعضای جدید با اعضای موجود الزامی است بطور مثال در صورت افزودن مهاربند به قاب خمشی موجود اثرات ناشی از اضافه نیروی محوری ایجاد شده در ستون‌های مجاور باید مورد توجه قرار گیرد و در صورت لزوم ستونها برای اضافه نیروها تقویت شوند.
برای انتخاب مهاربند باید از مقاطع فشرده غير لاغر تا جایی که ممکن است برای جلوگیری از شکست یا کمانش زودهنگام مهاربندها طی رفتار پس از تسلیم استفاده گردد.
بهسازی لرزه‌ای قابهای موجود بوسیله افزودن مهاربندهای همگرا
استفاده از مهاربند کمانش‌تاب (BRB)
ساختمان‌های قاب خمشی که در تحمل بار جانبی ناتوان‌اند و یا برای کنترل تغییر مکان‌های ساختمان بسیار انعطاف پذیرند را میتوان با افزودن دیوارهای برشی مقاوم‌سازی و سخت کرد. دیوارهای برشی ممکن است به تنهایی به عنوان یک سیستم باربر جانبی و یا در ترکیب با قابهای خمشی به کار روند.
دیوارهای برشی موجب افزایش مقاومت و سختی قابل توجهی در یک سازه می‌شود. افزودن این دیوارها به جای افزودن قابهای مهاربندی شده، به سازه چنانچه تیرها و ستون‌های موجود همچنان توان تحمل نیروها در سیستم قاب مهاربندی شده پس از افزودن این قابها به سیستم را نداشته باشند، مورد توجه قرار می‌گیرد. دیوارهای برشی بتنی را میتوان با کاربرد قالب‌بندی‌های مرسوم اجرا کرد و یا به جای آن از شاتکریت چنانچه عوامل ماهر برای اجرای دیوارهای شاتکریت در دسترس باشند، استفاده کرد.
استفاده از دیوار برشی فولادی در سال‌های اخیر در ساختمان‌های نوساز و در مقاوم سازی ساختمان‌های موجود مورد توجه واقع شده است. این سیستم دارای سختی مناسب برای کنترل تغییر شکل سازه و همچنین دارای مکانیزم شکست شکل‌پذیر و اتلاف انرژی بالا است. سختی و اتلاف انرژی دیوار برشی فولادی بهتر از دیوارهای برشی بتنی و اجرای آنها در یک ساختمان در حال بهره برداری بسیار ساده‌تر است.
سیستم دیوار برشی فولادی شامل پانل‌های صفحه‌ای فولادی، دو ستون مرزی و تیرهای افقی کف است. رفتار این سیستم شباهت زایدی به یک تیر ورق طره دارد. ستونها مانند بال تیر ورق، پانل‌های دیوار مانند جان تیر ورق و تیرهای کف مانند سخت کننده‌های عرضی جان تیر ورق عمل می‌کنند. با طراحی مناسب این سیستم شکل‌پذیری و اتلاف انرژی بالایی را دارا است. همچنین سختی قابل ملاحظه آن به کنترل تغییر شکل طبقات و در نتیجه پایداری سازه از یک سو و رفتار مناسب اجزای غیر سازه‌ای از سوی دیگر منجر می‌شود.
استفاده از دیوار برشی فولادی در سال‌های اخیر در ساختمان‌های نوساز و در مقاوم سازی ساختمان‌های موجود مورد توجه واقع شده است. این سیستم دارای سختی مناسب برای کنترل تغییر شکل سازه و همچنین دارای مکانیزم شکست شکل پذیر و اتلاف انرژی بالا است. سختی و اتلاف انرژی دیوار برشی فولادی بهتر از دیوارهای برشی بتنی و اجرای آنها در یک ساختمان در حال بهره برداری بسیار ساده‌تر است.
اعضای قاب که برای تحمل نیازهای لرزه‌ای ناکافی هستند با ورق‌های پوششی و یا با افزودن ورق‌های جانبی به مقاطع I شکل برای ایجاد مقطع قوطی مقاوم‌سازی می‌شوند. این کار تنش‌های خمشی و محوری را در تیرها و ستون ها کاهش می‌دهد و منجر به افزایش مقاومت برشی این اعضا می‌گردد.
ورق‌های تقویتی به سمت بیرونی بال‌های موجود جوش می‌شود که در نتیجه سطح بال را افزایش می‌دهد. هنگامی که یک تیر مقاوم‌سازی می‌شود، یک ورق تقویتی به طور معمول تنها به جان تیر جوش می‌شود، زیرا دیافراگم موجود، جوشکاری به بال فوقانی تیر یا اتصال صفحات جانبی برای قوطی کردن تیر را مشکل و هزینه بر می‌کند. با این حال، برای مقاوم سازی تیرهای غیر کامپوزیت، استفاده از ورق پوششی فوقانی همواره اجتناب ناپذیر است. برعکس برای ستونها، صفحات معمولا به جوانب مقاطع I- شکل جوش داده می‌شود، زیرا تبدیل ستون به مقطع قوطی برای افزایش ظرفیت خمشی و محوری و نیز اضافه کردن دو جان به مقطع برای افزایش ظرفیت برشی مؤثرتر است.
استفاده از ورق پوششی تقویتی در تیر موجود
تبدیل مقطع ستون موجود به قوطی
با توجه به اینکه ستون‌های یک سازه نیروهای محوری، برشی و خمشی را تحمل می‌کنند، مهار ناکافی آنها به پی می‌توانند ظرفیت کل قاب را محدود کند. دو شیوه برای ارتقای اتصال ستون به پی معمول است. اول اصلاح صفحه پای ستون است که میتواند شامل افزودن میل‌مهارها، جوش برش‌گیرها به صفحه پای ستون و یا بزرگتر کردن اندازه صفحه ستون باشد. دوم احاطه کردن ستون در یک پداستال بتنی است. استفاده همزمان از دو روش نیز امکانپذیر است. میل‌مهارها برای تحمل بیشتر نیروی کششی ناشی از خمش و برش‌گیرها برای انتقال آسان‌تر نیروهای برشی به پی کاربرد دارند.
به دلیل آنکه در بعضی مواقع اصلاح صفحه پای ستون امکانپذیر نیست، مدفون کردن ستون در یک پداستال راه حل مناسبی به شمار می‌رود. پداستال باید مانند یک ستون بتنی مسلح، کلیه شرایط و مقررات لرزه‌ای مبحث نهم مقررات ملی را ارضا کند.
اتصالات به منظور تحمل بیشتر دوران غیر الاستیک و گسترش ظرفیت پلاستیک تیرها اصلاح می‌شوند. کاهش مقطع تیر، جوش کردن ماهیچه، پیچ نمودن نشیمن و استفاده از صفحات تقویتی بر روی بال‌های تیر از جمله انواع این روش هستند. انتخاب یک روش ویژه بستگی به فاکتورهای خاص پروژه دارد. کاهش مقطع تیر با تضعیف تیر در خمش، مفصل پلاستیک را از ناحیه ستون دور می‌کند. اما روش‌های دیگر ذکر شده با وجود دور کردن مفصل پلاستیک از ستون، مقاوت اتصال را افزایش می‌دهد. این اصلاحات به تنهایی نیروی قاب را در مقابل بارهای لرزه‌ای کاهش نمی‌دهد. اگر قابی در مقابل زلزله مقاوت کافی نداشته باشد، علاوه بر اصلاحات اتصالات، روش‌های دیگر بهسازی نیز لازم هستند.
در کاهش مقطع تیر معمولا بال بالایی تیر دستنخورده باقی می‌ماند و بال پایینی بریده می‌شود. کاهش سطح مقطع بالها حداکثر تا 50 درصد قابل قبول است. در روش ماهیچه جوش شده، با جوش دادن یک ماهیچه با مقطع متغیر به بال تحتانی مکانیزم انتقال نیرو در اتصال تغییر پیدا می‌کند. به عنوانی جایگزین این روش میتوان از نشیمن پیچ شده استفاده کرد که نیازی با جوشکاری در محل نیز ندارد.
مقطع تیر کاهش یافته در بال تحتانی
اصلاح وصله‌های ستونها که پیش از این حداقل‌های طراحی در مبحث دهم مقررات ملی را ارضا نمی‌کنند، یکی از روش‌های معمول بهسازی است. روش و سطح مقاوم‌سازی بستگی به نوع سیستم باربر جانبی از یک سو و پیچی یا جوشی بودن وصله از سوی دیگر دارد. بیشتر وصله‌های جوشی موجود با جوش نفوذی کامل یا جوش نفوذی جزیی هستند. در جوش نفوذی کامل به منظور جلوگیری از تمرکز تنش روش پیشنهادی استفاده از جوش انتقالی با شیب مناسب پیشنهاد می‌شود. در جوش نفوذی جزیی، جوش دادن صفحات یا سخت‌کننده‌ها در سرتاسر وصله مفید خواهد بود.
ترمیم وصله‌ها به نوع شکست بستگی دارد. پیچهای شکسته را میتوان ترمیم کرد. یا از پیچهای بیشتری استفاده نمود. همچنین صفحات وصله بدون مقاومت کافی را میتوان تعویض نمود یا صفحات جدیدی بر روی وجه مقابل صفحه موجود افزود که به پیچهای بلندتری نیاز خواهد داشت.
ستبران طرح هزاره سوم
سازه‌های رویایی هزاره سوم
مجله سازیران
طرح ماندگار هزاره سوم
نشر علم عمران
سازه‌های آرمانی هزاره سوم