قاب خمشی مقاوم یک مجموعه‌ی مستطیلی از تیرها و ستون‌ها است که در آن تیرها به شکل صلب به ستون‌ها متصل شده است. در این سیستم، نیروهای جانبی توسط عملکرد خمشی، برشی و محوری تیرها و ستون‌ها تحمل و به شالوده ساختمان منتقل می‌شود. قاب‌های خمشی بر اساس میزان شکل‌پذیری خود به قاب‌های خمشی ویژه، قاب‌های خمشی متوسط و قاب‌های خمشی معمولی تقسیم می‌شوند. قاب‌های خمشی ویژه دارای شکل‌پذیری زیاد، قاب‌های خمشی متوسط دارای شکل‌پذیری متوسط و قاب‌های خمشی معمولی دارای شکل‌پذیری محدود هستند.

مقاومت در برابر نیروهای جانبی در درجه اول توسط عمل قاب صلب فراهم شده است. این امر با توسعه‌ی لنگر خمشی و نیروی برشی در اعضا و اتصالات قاب انجام می‌شود. با توجه به خاصیت اتصالات تیر-ستون صلب، یک قاب خمشی نمی‌تواند بدون خم شدن تیر یا ستون بسته به شکل هندسی اتصال، جایگزین شود. بنابراین مقاومت و سختی خمشی اعضای قاب منشا اصلی سختی و مقاومت جانبی برای کل قاب است.

زمین‌لرزه‌ی نورث‌ریج در سال ۱۹۹۴ پرده از یک نقص رایج در ساختمان قاب فولادی- اتصالات خمشی ضعیف جوش داده شده- برداشته شد، کدهای ساختمانی برای تقویت آنها تجدید نظر شد.

قاب‌های خمشی در اثر زلزله‌های شدید باید قادر باشند ضمن تجربه‌ی تغییر شکل‌های نسبی طبقات بدون انهدام در تیرها و ستون‌های خود، نیروهای جانبی را تحمل کرده و انتقال دهند. قاب‌های خمشی به دلیل سختی (صلبیت) محدود، هنگامی که تحت اثر نیروهای شدید قرار می‌گیرند، تغییر شکل‌های نسبی نسبتا زیادی را تجربه می‌کنند که این امر احتمال انهدام ترد در اعضای غیرباربر لرزه‌ای نظیر جداکننده‌ها، دیوارهای خارجی و راه‌پله‌ها را افزایش می‌دهد.

از مزایای قاب‌های خمشی می‌توان به عدم محدودیت این سیستم در ایجاد فضاهای ارتباطی در طبقات ساختمان اشاره کرد که این امر برای مهندسان معمار مطلوب است.

هر چند دلایل متعددی برای عملکرد مناسب و اقتصادی سیستم قاب‌های خمشی وجود دارد، ولی انعطاف‌پذیری این سیستم و امکان وقوع تغییر شکل‌های بزرگ، کاربری این سیستم را در مواردی با محدودیت مواجه می‌کند.

تاریخچه:

قاب‌های خمشی مقاوم فولادی بیشتر از صد سال است که بعد از اولین استفاده از سازه فولادی در صنعت ساختمان در حال استفاده است. استفاده از ساختمان فولادی با قاب که بارهای عمودی را تحمل کند، با ساختمان بیمه در شیکاگو شروع شد. این ساختمان یک سازه ۱۰ طبقه بود که در سال ۱۸۸۴ با ارتفاع ۱۳۸ فوت ساخته شد و در آن زمان به عنوان اولین آسمان‌خراش دنیا شناخته می‌شد. این و دیگر ساختمان‌های بلند در شیکاگو، نسل کامل ساختمان‌های بلند که با قاب‌های فولادی باربر با پشتیبانی کف‌های بتنی و باربری بدون بارگذاری و دیوارهای غیرمسلح فاضلاب در اطراف خود را پایه‌ریزی کردند. برای قاب‌بندی در این سازه‌های اولیه معمولا از شکل‌های «H» ساخته شده از صفحات و مقاطع «L» و «Z» استفاده می‌شد.

منبع: Wikipedia، کتاب طراحی سازه های فولادی، دکتر مجتبی ازهری و دکتر سید رسول میرقادری

مترجم و تهیه‌کننده: محبوبه پوریوسفی