دیوار برشی

در مهندسی سازه، دیوار برشی دیواری است که از قطعات مهاری (قطعات برشی) ساخته شده و وظیفهٔ 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 اندازهٔ 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 شیوهٔ 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 نامسطح

بسته به شرایط، ممکن است یک طراح به جای دیوار برشی مسطح مستطیلی یا میله‌ای، از دیوار برشی غیرمسطح C-شکل یا L-شکل استفاده کند. به کاربردن این نوع از دیوارهای برشی، نیاز به تحلیل سه‌بعدی و بررسی شرایط محل دارد.

روش‌های تحلیل عبارتند از:

• روش اجزاء محدود
• الگوی پانل آویزان

عناصر مقاوم در برابر نیروهای جانبی شامل قاب خمشی، دیوار برشی یا ترکیبی از آن دو می باشند.دیوار برشی اقتصادی تر از قاب خمشی می باشد و برای سازه های بلند قاب به تنهایی نمی تواند جوابگو باشد و همچنین باعث افزايش چشمگيرسختي ساختمان میشود.

انواع دیوار برشی

۱-دیوار برشی فولادی ۲-دیوار برشی مرکب ۳-دیوار برشی مصالح بنایی ۴-دیوار برشی بتن مسلح

۱-فولادی:برای مقاوم سازی ساختمان های فولادی به کار می رودو با اتصالاتش سبب تقویت تیرو ستون های اطراف می شود. و مزایایی چون اجرای آسان، وزن کم، اقتصادی بودن، شکل پذیری زیاد، نصب سریع و جذب انرژی بالا دارد.

۲-مرکب:الف-ورق های تقویت شده فولادی مدفون در بتن مسلح ب-خرپاهای ورق فولادی مدفون در داخل دیوار بتن مسلح

۳-مصالح بنایی: دیوار های برشی مسلح نظیر دیوارهای باآجرتوخالی و پرشده بادوغاب

۴-بتن مسلح: الف-در جا ب- پیش ساخته. یکی از مطمعن ترین روش های مقابله با نیروهای جانبی است. قرارگیری آن در پلان باید تا حد امکان متقارن باشد.مرکز ثقل هر طبقه در حوالی مرکز صلبیت دیوارهای برشی باشد.

مصالح مورد استفاده در دیوار برشی بتنی

الف-آرماتور ب-بتن پ-قالب

پس از اجرای پی و هم زمان با بتن ریزی ستون ها نوبت به اجرای دیوار برشی می رسد.

مراحل اجرای دیوار برشی

۱-آرماتوربندی عمودی و افقی ۲-قالب بندی ۳-بتن ریزی

مزاياي ديوارهاي برشي

۱:افزايش چشمگير سختي ساختمان به نحوي كه بر اثرات ثانويه نقش موثري دارد . اين مزيت خود به خود موجب افزايش درجه ايمني در مقابل شكست يا ريزش ساختمان مي شود .

۲:كاهش قابل ملاحظه خسارت به عناصر غيرسازه اي كه در اكثر موارد هزينه آنها كمتر از هزينه اعضاي سازه اي نيست.

۳:اثر قابل توجه در ايجاد آرامش خيال و تأمين امنيت رواني ساكنين ساختمانهاي بلند مرتبه در هنگام وقوع زلزله.

۴:ديوارهاي برشي قادرند حتي پس از پذيرش تركهاي زياد، بارهاي ثقلي كه براي آنها هم طراحي شده اند تحمل كنند. اين پديده را بطور كامل نميتوان از ستونها انتظار داشت.

۵:شکل پذیری بالا

معایب دیوار برشی

-امكان شكست برشي در صورت عدم طراحي مناسب -ايجاد نيروي بالارانش در صورت عدم تخمین صحیح تعداد دیوارها و قرارگیری نامناسب آنها

آنچه كه بايد براي ديوارهاي برشي موردنظر باشد عبارتند از :

-مقاومت -شكل پذيري -ظرفيت جذب انرژي -حداقل كاهش در سختي

هر ديوار برشي ممكن است در اثر نيروهاي محوري دچار جابه جايي يا تغييرشكل انتقالي و چرخشي شود. اينكه يك ديوار برشي تا چه ميزان و چگونه تحت تأثير لنگر واژگوني ، نيروهاي برشي يا پيچشي قرار گيرد بستگي دارد به :

-شكل هندسي -جهت آن در برابر نيروي زلزله -محل استقرار آن در پلان ساختمان

بال: دیوارهایی که در دو انتهای خود دارای بال هستند مقاطع بال دار نامیده میشوند که از پایداری و شکل پذیری زیادی در مقایسه با دیوارهای بدون بال برخوردارند.

انواع دیوار برشی از لحاظ شکل مقطع

۱-دیوار برشی مستطیل شکل با آرماتور گذاری یکنواخت در سراسر مقطع ۲-دیوار برشی مستطیل شکل با آرماتور گذاری متمرکز در دو انتهای دیوار ۳-دیوار برشی دمبلی شکل یا I شکل

درديوارهاي برشي داراي بازشو اگر ديوار در پائين ترين قسمت خود داراي يك يا چند بازشو باشد ، هر يك ازاجزاء ديوار در طرفين بازشو را پايه هاي ديوار برشي و بخشي از ديوار را كه بين بازشوي بالائي و پائيني واقع است تير همبند يا كوپله مي نامند.

جهت ايجاد عملكرد سازه اي واحد براي دو ديوار سازه اي مجاور و مجزا و يا براي اجزاي دوطرف بازشو در ديوارهاي شامل بازشوهاي بزرگ ، از تيرهاي رابط با شكل پذيري زياد به نام تيرهاي هم بند استفاده مي شود . در اين حالت ديوارهايي را كه به هم متصل مي شوند ، ديوارهاي هم بسته مي گويند.درهر حال عرض تير همبند حداقل۲۰۰mm است.

انواع تيرهاي كوپله

-تير كوپله ي بتني -تير كوپله ي پيش تنيده -تير كوپله ي كامپوزيتي -تير كوپله متشكل از صفحات برشي -تير كوپله با محدوديت حداكثر بارقابل تحمل -تير كوپله پيش ساخته

انواع شكست ها در ديوارهاي برشی

۱:شكست ناشي از شكست خود ديوارهاي برشي در تخريب هاي انجام شده در ديوارهاي برشي طي زمين لرزه هاي گذشته مشخص شده كه غالبأ چهار نوع ضعف موجب چنين تخريب هايي مي شوند . بايد در طراحي ، آنها را شناسايي و تدابيرلازم جهت جلوگيري از آن اتخاذ نمود . اين تخريب ها عبارتند از : الف)تخريب چرخشی پایه شالوده ب )تخريب برشي ج )تخريب لغزندگي د )تخريب خمشی

۲:شكست ناشي از شكست تيرهاي كوپله در واقع مهمترين ضعف در ديوارهاي برشي داراي بازشو ، تيرهاي كوپله هستند . اين تيرها داراي طول كوتاه و عمقي زياد هستند و اگر ضخامت آنها كم باشد ، تبديل به تير عميق ميشوند كه رفتار مطلوبي ندارند . تيرهاي كوپله معمولأ از ديوارها ضعيف ترند و بر اثر حركت جانبي – خمشي ديوارها به چرخش قابل ملاحظه اي در محل اتصال ديوارها به تيرها اعمال ميگردد . همين چرخش موجب توليد لنگر قابل توجه و نهايتأ جاري شدن مقاطع تيرها مي شود. غالبأ سه نوع تخريب در تيرهاي كوپله مشاهده مي شود كه به ترتيب عبارتند از : الف)تخريب خمشي ب )شكست كششي قطري ج )شكست قطري فشاري و كششي

سختي در طبقه و مقاومت زياد، ساختمان های با اين سيستم را مناسب مهاربندي (در برابر بارهاي جانبي) تا ٣۵ طبقه مي نمايد. يكي از جاهاي مناسب براي قرار گرفتن ديوار برشي محل تكيه گاه هاي جانبي يا محيطي راه پله ها و اتاق آسانسور مي باشد.

جستارهای وابسته

• دیواربرشی فولادی
• دیوار برشی بتونی

منابع

• مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «Shear wall». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی، بازبینی‌شده در ۱۵ آوریل ۲۰۱۱.