دیوار برشی چیست؟

دیوار برشی چیست؟

دیوار برشی (Shear wall) را به خوبی میشناسید؟ اگر اطلاعات خاصی در مورد سیستم دیوار برشی ندارید به شما این مقاله از شهر نوین عمران ومعماری را حتما پیشنهاد میکنم زیرا که در این مقاله از صفرتا صد این سیستم باربر سازه ای بینظیر را توضیح داده ایم.
در نگاه اول میتوانیم بگوییم که در علم مهندسی عمران دیوار برشی به دیواری گفته میشود که از قطعات برشی یا به عبارت دیگر قطعات مهاری بسیاری ساخته شده است و باید بدانیم جه جزء سیستم های باربر جانبی میباشد و وظیفه آن خنتثی کردن بارهای جانبی میباشد.در این جمله ما از کلمات تخصصی استفاده کردیم که شاید شما را به فکر فرو ببرد ولی نگران نباشد زیرا در این مقاله از ابتدایی ترین مطالب تا حرفه ای ترین مباحث از قبیل دیوار برشی در پلان ، قالب بندی دیوار برشی ، دیوار برشی مرکب و… بررسی میکنیم.
قبل از تمامی موارداجازه بدهید تا از مقدمه و بحث های ابتدایی شروع کنیم.

تمایل دارید این جلسه و جزوه آموزشی آن را دانلود کنید؟
اين جلسه حاوي

1. فيلم آموزشي بالا
2. ۲ جزوه آموزشي براي درک بهتر ويديو به زبان فارسي

ميباشد، اگر تمايل داريد تمامي۴۴ قسمت آموزش ايتبس و تمامي جلسات آموزش سيف را دانلود کنيد، بايد عضو الماسي شهر نوين عمران ومعماري باشيد! چنانچه تاکنون ثبت نام نکرديد از طريق دکمه زير ثبت نام کنيد.

تاکنون بيش از ۲۰۰۰ نفر عضو الماسي شهر نوين عمران ومعماري شده اند!

هزينه عضويت تنها ۲۹ هزار تومان

خيلي سريع من را عضو الماسي کن!

سیستم باربر سازه ای :

در هنگام طراحی ساختمان انتخاب سیستم باربر سازه ای مناسب یکی از حرفه ای ترین و ابتدایی ترین کارهای هر مهندس طراح میباشد.به زبان ساده وظیفه تحمل بار های جانبی (ازقبیل بار باد و زلزله) و تحمل بار های ثقلی (از قبیل وزن خود سازه) و انتقال آن به پی و فونداسیون بر عهده سیستم های باربر سازه ای میباشد(سیستم دیوار برشی جزء سیستم های باربر جانبی میباشد).پس میتوانیم نتیجه بگیریم که هر سیستم باربر سازه ای از دو قسمت سیستم باربر جانبی و سیستم باربر قائم به وجود آمده است.

نحوه عملکرد هر سیستم باربر سازه ای :

همانطور که در قسمت بالا خدمت شما توضیح دادیم هر سیستم‌باربرسازه‌ای از دو قسمت اغضای باربر قائم و در کنار آن اعضای باربر جانبی(سیستم دیوار برشی) تشکیل شده است.که نحوه آرایش و کنار هم قرار گرفتن این قسمت های کوچکتر انواع سیستم های بزرگتر را تشکیل میدهد

سازو کار سیستم باربر قائم :

در هر سیستم‌باربرسازه‌ای اعضای باربر قائم از طریق ۴ عملیات یک بار ثقلی را دفع میکنند.

• در مرحله ی اول بار های قائم به سقف ها وارد میشود.
• در مرحله ی دوم بارهای وارده از طریق سقف ها به شاهتیر ها منتقل میشود.
• در مرحله ی سوم شاهتیر ها که بارهای ثقلی را از سقف گرفته اند به دو سر تکیه گاه خود یعنی محل حضور ستون ها منتقل میکنند.
• در مرحله ی چهارم ستون ها بار ها را از محل اتصال تکیه گاه های شاهتیر ها میگیرند  و در نهایت به شالوده ها منتقل میکنند.

که در تمامی موارد بالا سیستم دیوار برشی نقش انچنانی ندارد.

‌

سازوکار سیستم باربر جانبی :

در مورد سیستم باربر جانبی که سیستم دیوار برشی جزء آن میباشد میتوانیم بگوییم که سامانه باربر جانبی با ایجاد سختی جانبی در سازه موجب تحخمل بارهای جانبی میشود سامانه‌ی باربر جانبی قسمتی از کل سازه است که برای تحمل بارهای جانبی ناشی از باد و زلزله به کار گرفته می‌شود. در ساختمان‌های بلند اسکلت فلزی مرکب از تیر و ستون، استحکام و مقاومت آنها در مقابل نیروهای جانبی (باد و یا زلزله) بستگی به درجه‌ی گیرداری اتصا‌لات تیر و ستونشان دارد.

اگر به اطلاعات بیشتر در این باره نیازمندید مقاله ما تحت نام سیستم باربر سازه ای را بخوانید.

دیوار برشی چیست؟

سیستم دیوار برشی برای بهبود عملکرد سازه با بارهای جانبی (از قبیل باد و زلزله) طراحی و اجرا می‌شود.سیستم دیوارهای برشی نوعی از سیستم‌های باربر جانبی سازه‌ است که مقاومت جانبی پروژه اجرا شده را تأمین می‌کند. ببرای درک بهتر ساز وکار این دیوار ها باید بدانید که بار های جانبی مثل یار باد  و زلزله به یک صفحه و در طول بعد قائم دیوار سازه اعمال میشود. ابعد از آن آین بار های جانبی ، معمولاً به وسیله اعضای دیافراگم یا جمع‌کننده یا پسار، به دیوار منتقل می‌گردند.

نکته ی بسیار مهم این مباشد که بسیاری از مهندسان تفکر میکنند که سیستم دیوار برشی تنها از جنس بتن میبایستی باشد اما این یک تفکر اشتباه است و این دیوارها میتواند از چوب، بتن ، فولاد و مصالح بنایی ساخته شوند.
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.

دیوار برشی (Shear wall) در پلان :

زیبایی کار ما مهندسان در تیمی کار کردن میباشد.یکی از بهترین تیم هایی که در هر ساختمان ایجاد میشود تیمی متشکل از طراح معمار و طراح سازه میباشد. سیستم دیوار برشی از دو نظر حائز اهمیت میباشد.یکی بحث معماری ساختمان است که نباید به دلیل وجود دیوارهای برشی تحت تنگنا قرار گیرد و دیگری بحث مهم سازه­ ای است که میبایستی سختی مورد نیاز سازه تامین شود.

نکات بسار مهم در مورد سیستم دیوار برشی در پلان:

1.  به دلیل سختی بسیار بالای این سیستم باربر سازه ای، اگر جایگیری مناسبی برای آن ها لحاظ نکنیم ، سازه و پروژه را دچار نامنظمی پیچشی میشود. به همین دلیل توصیه می­ شود تا حد امکان جانمایی دیوار ها به صورت متقارن باشد. در یک جمله کامل ­تر می­ توان گفت که تا حد امکان بین مرکز جرم و مرکز سختی فاصله نیفتد.
2. به فاصله بین دو دیور برشی یازوی مقاوم میگویند. بازوی مقاوم هر چه کمه کمتر باشد باعث می شود که دیوارها لنگر مقاوم کمتری را داشته باشند.رای حل این مشکل فاصله دیوارها را افزایش می دهیم تا طول بازوی مقاوم آنها افزایش پیدا کند.
3. بهتر است از فضای اطراف راه پله و چاله آسانسور برای جانمایی دیوار برشی استفاده نکنیم!تاحد امکان دیوارهای برشی متصل به دیافراگم کف اجرا شوند.

یکی از بزرگترین دغدغه های طراحان معماری در هنگام استفاده از سیستم باربر سازه ای یکپارچه بودن این دیوار ها میباشد.ااما این مشکل نیز با کمک تحقیقات جدید و پیشرفت علم برطرف شده است و امروزه با شناخت رفتار لرز­ه ­ای و امکان اجرای دیوارهای برشی کوپله، دیگر معماران چندان در تامین فضاهای معماری خود دچار مشکل نخواهند بود.

پنجره در دیوار برشی :

دیواز های برشی این روز ها یکی از رایج ترین سیستم های باربر سازه ای در برابر بارهای جانبی میباشد که در ساختمان های کوتاه و بلند مرتبه کاربرد بسیاری دارد.اما بر حسب نیاز یکی از پر کاربردترین انواع دیوار های برشی دیوار برشی دارای بازشو میباشد که این بازشو ها بنا به نیاز های مکانیکی و معماری (تعبیه پنجره و ..)در این دیوار ها به وجود میآید.جالبه که بدانید این بازشو ها در دیوار های برشی باعث ایجاد تغیرراتی در مقاومت نهایی ، تغییر در توزیع نیرو ها و تغییر در مکانیزم شکست میشود.

در سال ۱۹۹۶ در کشور کانادا تحقیق جالبی در مورد ارزیابی لرزه ای سیستم دیوار برشی دارای بازشو در مقایسه با سیستم بدون بازشو انجام شد.در این تحقیق خود دیوارهای برشی دارای بازشو به دو دسته منظم و نام منظم تقسیم بندی شدند و بر روی آن ها مطالعاتی انجام گرفت.به طور کلی از بیان جزئیات ایت تحقیق به دلیل کوتاهی وقت معذوریم اما نتایج جالب آن را برای شما بیان میکنیم.

نتایج تحقیق انجام گرفته بر روی بازشو در دیوار برشی:

1. وجود بازشو در دیوار چه به صورت منطم و چه به صورت نامنظم موجب کاهش میزان باربری و جذب انرژی بالا در این سیستم میشود.
2. سختی اولیه دیوارهای برشی منظم در مقایسه با نامنظم بسیار بیشتر است.
3. میزان شکل پذیری انواع نامنظم از نوع منظم بسیار بیشتر است.
4. تاثیر وجود بازشو ها به صورت منظم در میزان باربری ، جذب انرژی و جابه‌جایی نهایی نسبت به بازشوهای نامنظم بیشتر میباشد.
5. …

سیستم دیوار برشی مرکب :

امروزه با پیشرفت انواع دستگاه‌ها و ابزار های تحقیقاتی یک بستره مناسبی به وجود امده تا ساز و کاراین دیوار ها را ارتقاء دهیم و از دل آن سیستم دیوار برشی مرکب را پدید آوریم.دیوار برشی مرکب همانند نمونه ساده آن یک سیستم باربر سازه ای مقاوم در برابر بارهای جانبی میباشد كه از یك ورق فولادی نازك به همراه پوششی از بتن در یك یا دو طرف ورق فولادی ساخته می‌شود. كاربرد این نوع دیوار بدلیل سختی و مقاومت بالا و همچنین شكل پذیری مناسب آن رو به افزایش است. تحقیقات نشان می‌دهد وجود یك فاصله كوچك بین قاب فولادی و پانل بتنی اثرات قابل توجهی در بهبود رفتار و شكل پذیری آن دارد.

‌مزایای استفاده از دیوار برشی مركب‌ :

1. دیوار بتنی مسلح در این سیستم نقش عایق صوتی و حرارتی را به خوبی ایفا میکند.
2. تحقیقات نشان میدهد که دیوار مرکب ظرفیت برشی مشابهی نسبت به دیوار برشی ساده دارد اما در عین حال سختی جانبی بیشتری نسبت به آن دارد.
3. حقیقات نشان می‌دهد وجود یك فاصله كوچك (درز) بین قاب فولادی و پانل بتنی اثرات قابل توجهی در بهبود رفتار و شكل پذیری دیوار برشی مركب دارد. ‌
4. …

مراحل اجرای دیوار برشی :

نحوه ی اجرای این دیوار ها به طور کلی از سه قسمت زیر تشکل شده است.

1.  آرماتور بندی
2. قالب لندی
3. بتن ریزی

در هنگام اجرای آرماتور بندی ، آرماتورهای عمودی داخل دیوارهای برشی  در محل مشخص شده در پلان، قرار داده می شود. آرماتور دیوارهای برشی، عموما بصورت یک سر خم و با فواصل مشخص شده در نقشه، در محل خود جای گذاری می شود.
آرماتورهای عمودی که جهت اجرای دیوارهای برشی (و یا دیوارهای حائل) داخل فونداسیون قرار می گیرد، با نام آرماتور ریشه نیز شناخته می شود.

نکته :

1. در هنگام اجرای سیستم دیوار برشی حتما دقت کنید که آرماتور های ریشه در محل نصب صفحه ستون قرار نگیرد.

پس از بستن آرماتور های ریشه در جهت جلوگیری از جابجایی در هنگام بتن ریزی ،چند عدد آرماتور افقی به یکدیگر می بندند.در مرحله بعد و پس از اتمام بتن ریزی فونداسیون و نصب ستونهای فلزی، آرماتورهای اصلی عمودی به ریشه ها متصل شده و پس از آن مطابق نقشه های اجرایی، آرماتوربندی افقی و بستن سنجاقک های مورد نیاز صورت می گیرد. آرماتورهای افقی و عمودی باید بصورت منظم و با فواصل دقیق به نحوی بوسیله سیم آرماتوربندی به یکدیگر بسته شوند که تا پایان مرحله بتن ریزی از محل خود جابجا نشده و در عین حال امکان عبور بتن از لابلای آن ها به آسانی صورت پذیرد.

پس از مرحله ی آرماتور بندی به سراغ قالب بندی و پس از آن به سراغ بتن ریزی میرویم.

پس از زلزله ی مکزیکو سیتی تحقیق جامعی در مورد انواع سازه ها انجام شد که از دل این تحقیق محققی اتریشی به نتایج جالبی در مورد نحوه ی اجرای سیستم های باربر سازه ای ساخته شده با دیوار برشی رسید.این محقق بیان کرد دیوار های برشی دو مشکل اساسی دارد.

1. امکان شکست برشی در دیوار های برشی بسیار زیاد است که در صورت اجرای ناصحیح به وجود میآید.
2. در این سیستم امکان پدیده بلندشدگی و یاهمان آپلیفت بسیار رایج است که در صورت عدم تخمین درست مهندس طراح در سازه به وجود میآید.

هر سیستم دیوار برشی ممکن است در اثر نیروهای محوری دچار جابه جایی یا تغییرشکل انتقالی و چرخشی شود. اینکه این سیستم تا چه میزان و چگونه تحت تأثیر لنگر واژگونی، نیروهای برشی یا پیچشی قرار گیرد بستگی دارد به موارد زیر :

1. شکل هندسی
2. جهت آن در برابر نیروی زلزله
3. محل استقرار آن در پلان

در این باره تحقیقات بسیاری انجام گرفته که از سرشناس ترین این تحقیق ها میتوان به پچژوهش انجام گرفته توسط مهندس استرالیایی اشاره کرد.در یک تحقیق یک تیم استرالیایی آمدند  و ۹ نمونه را مورد آزمایش قرار دادند که در هر ۳ نمونه یکی از شرایط بالا را تغییر میدادند.پس از انجام آزمایش های بسیار نتیجه گرفتند که مهم ترین عامل محل استقرار دیوار های برشی در پلان سازه میباشد.البته این مورد از قبل هم پیش بینی میشد زیرا محل قرار گیری آن ها به طور مستقیم بر محل قرارگیری مرکزسختی تاثیر میگذارد.