افزودن دیوار برشی از روش های مقاوم سازی سازه های بتنی است. دیوار برشی مقاومت، سختی و شکل پذیری سازه های بتنی را بالا می برد و موجب بهبود رفتار لرزه ای سازه و پایین آمدن تغییر شکل ها و آسیب های وارد به سایر اجزای بتنی می شود. به دلیل این که ظرفیت دیوار برشی فولادی در مقاوم سازی سازه بتنی برای مقابله با اتفاقاتی مثل زلزله، توفان و انفجار در مقایسه با دیگر سیستم ها مانند قاب های ممان گیر ویژه دست کم ۲۵ درصد بالاتر است.

دیوار برشی فولادی شکل پذیری زیادی دارند و همین مسئله آنها را به یکی از مصالح مناسب برای مقاوم سازی سازه های بتنی تبدیل کرده است. در سال های اخیر این دیوارها بیشتر به کار برده می شوند و مقایسه ها نشان می دهد که استفاده از سیستم دیوار برشی فولادی نسبت به قاب خمشی فولادی میزان مصرف فولاد را تا نصف کاهش می دهد.

دیوار برشی فولادی در مقاوم سازی سازه بتنی چیست؟

سازه های فولادی بر اساس سیستم جانبی و نوع اتصالات سازه به دو شکل قاب ساده و صلب تقسیم می شوند. سازه مهار بندی جانبی در سیستم قاب ساده ممکن است دیوار برشی بتنی یا فولادی در نظر گرفته شود. دیوارهای برشی فولادی از ورق فولادی تشکیل شده اند که به وسیله تیرها و ستون ها احاطه می شوند. دیوار برشی فولادی در مقاوم سازی سازه بتنی شبیه تیر ورق طره ای عمل می کنند که در آن ستون ها برای بال های تیر ورق، تیرهای طبقه ها مانند سخت کننده های آن و ورق های فولادی به عنوان جان تیر ورق هستند.

از مزایای دیوار برشی فولادی در مقاوم سازی سازه بتنی نسبت به دیوار برشی بتنی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • پایین بودن وزن فولاد مورد استفاده در سازه
  • پایین بودن بار مرده
  • بالا بردن فضای مفید داخل با کاهش سطح اشتغال دیوار برشی
  • بالا بودن سرعت اجرا
  • رفع محدودیت های معماری با کاهش طول و تعداد دیوار برشی
  • بالا بردن ضریب رفتار سازه و شکل پذیری در مقابل زلزله

ویژگی های دیوار برشی فولادی در مقاوم سازی سازه بتنی کدام است؟

دیوار برشی فولادی در مقاوم سازی سازه بتنی و سازه های فولادی قابل استفاده است. ویژگی های این دیوارها عبارتند از:

  • این سیستم از نظر اجرایی بسیار ساده است و دقت در انجام کار به اندازه دیگر سازه های فولادی است.
  • سرعت اجرا به دلیل استفاده از قطعات پیش ساخته بالا است.
  • دیوار برشی فولادی نسبت به دیوار برشی بتنی تمیزتر، سریع تر و ایمن تر است.
  • این سیستم از سخت ترین سیستم های مهاربندی X شکل است.
  • رفتار سیستم در حالت الاستیک و میزان جذب انرژی نسبت به سیستم های مهاربندی بهتر است.

 

دیوار برشی فولادی در مقاوم سازی سازه

مزایای استفاده از دیوار برشی فولادی در مقاوم سازی سازه فولادی

با به کار بردن سیستم باربر جانبی دیوارهای برشی فولادی می توان ظرفیت باربری سازه های ضعیف را بالا برد. زمانی که اولویت در مقاوم سازی ساختمان بالا بردن ظرفیت باربری باشد، استفاده از ستون نگهدارنده سخت تر برای دیوار برشی نسبت به ستون های نگهدارنده انعطاف پذیر مرجح است. اما زمانی که اولویت در مقاوم سازی بالا بردن ظرفیت جذب و استهلاک انرژی باشد، استفاده از ستون های نگهدارنده انعطاف پذیر برای دیوار برشی نسبت به ستون های نگهدارنده سخت و قوی مرجح است.

البته انعطاف پذیر بودن ستون های نگهدارنده یک محدوده بهینه دارند که محدوده سختی ستون ها به اندازه ای است که ستون ها توان نگهداری ورق دیوار و تشکیل میدان کششی را داشته باشد و از کمانش دیوار پیشگیری کند. سختی ستون ها به اندازه ای نیست که قاب نگهدارنده دیوار تحمل نیروهای وارده را داشته باشد تا دچار شکست ترد دیوار شود. در اندازه کم نیروهای برشی، سختی بالای ستون جلوی تغییر شکل های مناسب برای جذب بیشتر انرژی را می گیرد. اندرکنش سازه اولیه و دیوار برشی فولادی در مقاوم سازی سازه بتنی به شکلی است که تقویت سازه اولیه را موجب می شود و نیروهای وارده به اجزای سازه اولیه را متعادل می کند.

انواع دیوار برشی فولادی در مقاوم سازی سازه بتنی کدامند؟

۱- دیوار برشی فولادی بدون سخت کننده که در آن ورق جان مقاومت فشاری کمی دارد و به همین دلیل کمانش در اثر بارهای کوچک ایجاد می شود. از سوی دیگر، بارهای جانبی به وسیله مقاومت کششی قطری ایجاد شده در جان دیوار تحمل می شود که این کار مانند میدان های کششی ایجاد شده در تیر ورق ها است.

۲- دیوار برشی فولادی در مقاوم سازی سازه بتنی با سخت کننده که در آن سخت کننده ها ظرفیت کمانشی ورق جان دیوار برشی را بالا می برد.

۳- دیوار برشی فولادی مرکب سختی مورد نیاز برای ورق فلزی جان دیوار به وسیله بتن آرمه تأمین می شود. از بتن سخت کننده می توان در یک سمت یا هر دو سمت ورق جان دیوار استفاده کرد. کاربرد این سیستم در منطقه های زلزله خیز به علت جذب و اتلاف انرژی زیاد مناسب و به صرفه است.

مقاوم سازی سازه های بتنی با دیوار برشی بتنی

اگر تیر و ستون های سازه های بتنی بتوانند بارهای ثقلی را تحمل کنند، ولی تحت بارهای لرزه ای آسیب پذیر باشند، افزایش دیوار برشی موجب جذب نیروی جانبی لرزه ای به وسیله این دیوارها شده است و از اعمال نیروها و تغییر شکل های لرزه ای به تیرها و ستون ها پیشگیری می کند. اضافه کردن دو یا چهار دیوار برشی بتنی موجب کاهش آسیب پذیری تمام تیرها و ستون ها می شود. به دلیل سختی زیاد دیوارهای برشی به طور معمول نیروهای زیادی در فونداسیون زیر آن ها ایجاد می شود که مقابله با آن ها مستلزم تقویت شدید فونداسیون و افزایش شمع در پای دیوار برشی است.

اتصال دیوار برشی بتنی در مقاوم سازی سازه ها

اتصال دیوار برشی بتنی به سازه باید به شکلی باشد که بتواند نیروی طبقه را به دیوار منتقل کند تا دیوار هم بتواند نیروی زلزله را به خود جذب کند و با سختی خود از تغییر شکل های جانبی ساختمان را کاهش دهد. برای این کار در تراز سقف ها باید اتصالات مناسبی به وسیله کاشت بولت میان دیوار برشی و دال برقرار شود. می توان با استفاده از کاشت بولت در تیر ها و ستون ها و پوشاندن این اجزا در بتن دیوار برشی انسجام مناسبی میان دیوار و سازه برقرار کرد. آرماتورهای دیوار برشی فولادی در مقاوم سازی سازه باید در طبقه ها به شکل پیوسته باشد تا نیروهای لرزه ای بتواند به شکل پیوسته در ارتفاع دیوار از بالا به پایین و در نهایت به فونداسیون منتقل شود.

 

دیوار برشی فولادی در مقاوم سازی سازه