ديوار برشی | دیوار برشی فولادی و انواع آن

ديوار برشي

دیوار برشی دیواری است که از قطعات مهاری (قطعات برشی) ساخته شده و وظیفه خنثی کردن اثر بارهای جانبی وارد شده بر سازه را بر عهده دارد. دیوار برشی برای مقابله با بارهای جانبی متداولی همچون بار باد و بار زلزله طراحی می‌شود. طبق آیین‌نامه‌های ساختمانی، تمام دیوارهای خارجی در سازه‌هایی با اسکلت چوبی و فولادی، باید مهاربندی شوند. برخی از دیوارهای داخلی ساختمان نیز با توجه به اندازه ساختمان، باید به شکل مناسبی مهاربندی گردند.

یک دیوار برشی چوبی معمولی روش رایج برای اجرای دیوارهای مهاربندی شده در سازه‌هایی با اسکلت چوبی، استفاده از قطعات مهاری ساخته‌شده از تخته چوبی چندلایه‌است. روش مرسوم دیگر عبارت است از به کاربردن مهار چوبی مورب در سرتاسر. استفاه از مهار فلزی T-شکل نیز شیوه جدیدی است. اما این روش‌ها مناسب ساختمان‌هایی با در و پنجره‌های متعدد نبوده و در نواحی زلزله‌خیز و مناطقی با بادهای شدید استحکام لازم را نخواهد داشت. چنین دیوارهایی می‌توانند «باربر» و یا «غیرباربر» باشند.

دیوارهای برشی نوعی از سیستم‌های سازه‌ای است که مقاومت جانبی ساختمان یا سازه را تامین می‌کند. بارهای جانبی در یک صفحه و در طول بعد قائم دیوار اعمال می‌شوند. ای نوع از بارها، معمولا به وسیله اعضای دیافراگم یا جمع‌کننده یا پسار، به دیوار منتقل می‌گردند. این دیوارها از چوب، بتن و مصالح بنایی ساخته می‌شوند.

تخته چندلایه، جزو مصالحی است که در ساخت دیوار برشی به کار می‌رود؛ اما با پیشرفت فناوری و روش‌های ساخت‌وساز، مصالح پیش‌ساخته دیگری همچون هاردپنل و دیوارهای محکم سیمپسون عرضه شده‌اند که امکان تزریق مواد را به داخل دیوارهای کم‌پهنا دارند. استفاده از ورق‌ها و پانل‌های فولادی به جای تخته چندلایه در دیوار برشی، مقاومت بیشتری را در مقابل زلزله فراهم می‌کند.

دیوار برشی فولادی

سازه های فولادی بر حسب سیستم باربر جانبی و نوع اتصالات سازه به دو نوع قاب ساده و قاب صلب تقسیم بندی می شوند. سازه مهار بندی جانبی در سیستم قاب ساده می تواند دیوار برشی بتنی و یا مهار بادبندی فولادی باشد. در سالیان اخیر استفاده از سیستم قاب ساده با دیوار برشی بتنی در ساخت و ساز شهری رواج گسترده و چشمگیری یافته است. از دلایل استفاده از این نوع سازه ها را می توان به صرفه اقتصادی و سادگی اجرای آن اشاره نمود ومهمترین مزییت این سیستم سرعت بالای اجرای آن می باشد.

از طرفی با توجه به استقبال سازندگان حرفه ای از سیستم های نوین و صنعتی نیاز به صنعتی سازی در ساخت سازه ها بیش از پیش احساس می گردد.

سیستم سازه ای “دیوار برشی فولادی” یکی از فناوری هایی است که صنعتی سازی را در ساخت سازه ها به ارمغان می آورد.

مزایای دیوار برشی فولادی نسبت به دیوار برشی بتنی شامل موارد زیر می باشد:

1. کاهش وزن فولاد مصرفی سازه.
2. کاهش بار مرده و سبک سازی ناشی از آن.
3. کاهش سطح اشتغال دیوار برشی و در نتیجه افزایش فضای مفید داخلی.
4. افزایش سرعت اجرا (سریع سازی).
5. کاهش طول و تعداد دیوار برشی و در نتیجه رفع محدودیت های معماری ناشی از آن.
6. افزایش ضریب رفتار سازه و شکل پذیری در برابر زلزله.

دیوارهای برشی فولادی از ورق فولادی که توسط تیرها و ستون‌ ها احاطه شده است، تشکیل شده‌اند. دیوارهای برشی فولادی مشابه تیر ورق طره‌ای عمل می‌ نمایند، که درآن ستون ها به منظور بال‌های تیر ورق، تیرهای طبقات همانند سخت‌کننده ‌های آن و ورق‌های فولادی به عنوان جان تیر ورق می‌باشند. ديوار برشي فولادي از دهه ۱۹۷۰ ميلادي در ساختمان هاي مختلف بويژه ساختمان هاي بلند بعنوان يك سيستم با عملكرد مناسب جهت مقابله با نيروهاي جانبي مطرح و مورد توجه قرار گرفته است.

انواع دیوارهای برشی فولادی

۱- دیوار برشی فولادی بدون سخت‌کننده: دراین نوع دیوارها ورق جان مقاومت فشاری ناچیزی دارد و بنابراین کمانش بر اثر بارهای کوچک به وجود می‌آید ازطرف دیگر، بارهای جانبی توسط مقاومت کششی قطری به وجود آمده درجان دیوار تحمل می‌شود که این عملکرد همانند میدان‌های کششی به وجود آمده در تیر ورق‌ها است.

۲- دیوار برشی فولادی شامل سخت‌کننده: دراین نوع دیوارها سخت‌کننده‌ها ظرفیت کمانشی ورق جان دیوار برشی را افزایش می‌دهد.

۳- دیوار برشی فولادی مرکب (ترکیب بتن وفلز): در این سیستم سختی موردنیاز برای ورق فلزی جان دیوار توسط بتن آرمه تأمین می‌شود. از بتن سخت‌کننده می‌توان دریک طرف یا هردوطرف ورق جان دیوار استفاده کرد. كاربرد اين سيستم در مناطق لرزه خيز به دلیل جذب و اتلاف انرژي بالا، مطلوب و اقتصادي مي باشد. مطالعات تجربی توسط محققان مختلف تاييد كننده موارد فوق مي باشد . ديوارهاي برشي فولادي در مقايسه با سایر سيستم‌های مقاوم جانبی دارای مزایایی است كه می‌تواند هزينه‌هاي كلي یک ساختمان را بطور اساسي كاهش دهد. از جمله مزایای این سیستم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. ظرفيت جذب انرژي نسبتاً زياد با رفتار هيسترزيس پايدار.
2. سبك‌تر بودن وزن آن در مقايسه با قابهاي بتن مسلح كه پيامد آن كاهش بار مورد نظر روي ستونها و پي‌ها و در نتيجه كاهش نيروي لرزه اي.
3. ايجاد شرایط بهتر جهت بازرسي و كيفيت بالاتر جهت كنترل.
4. قابليت افزايش فضا به ويژه در ساختمان هاي بلند مرتبه بدليل سطح مقطع كمتر در مقايسه با ديوارهاي برشي بتن مسلح.
5. نصب بسيار آسانتر و سريعتر در كاربردهاي مقاوم سازي و بهسازي لرزه اي.

از نقطه نظر اجرایی، دیوار برشی فولادی سیستمی بسیار ساده بوده و هیچگونه پیچیدگی خاصی در اجرای آن وجود ندارد از این رو مهندسان، تکنسین ها و کارگران فنی با داشتن دانش فنی موجود و بدون نیاز به کسب مهارت جدید می توانند آن را اجرا نمایند.

مقاومت برشي

مقاومت برشی در مهندسی اصطلاحی است که برای تعریف مقاومت یک جسم یا عضوی از سازه در برابر تسلیم یا شکست سازه‌ای هنگام اعمال نیروی برشی به کار می‌رود. نیروی برشی، نیرویی است که تمایل به ایجاد برش در سطح مقطع جسم دارد. این برش، موازی با جهت نیرویی است که اعمال می‌شود. برای مثال، هنگامی که یک قیچی، کاغذی را برش می‌دهد، در کاغذ، شکست برشی رخ می‌دهد.

در مهندسی سازه و مکانیک، مقاومت برشی از اهمیت بالایی برای طراحی ابعاد مواد و اعضای سازه‌ای (مانند تیرها، صفحات و پیچ‌ها) برخوردار است. در تیرهای بتن آرمه، مهم‌ترین هدف استفاده از خاموت‌ها، افزایش مقاومت در برابر برش است.