دیوار برشی فولادی
دیوار برشی فولادی
صفحه فولادی نوعی سیستم جدید مقاوم در برابر بارهای جانبی بوده که نسبت
سایر سیستم‌های مقاوم در برابر بار جانبی دارای عملکرد بهتری است. در این
سیستم نیروهای جانبی توسط دیافراگم‌های کف طبقات به صورت افقی به صفحه، تیر
و ستون‌های این نوع دیوار متقل می‌شود. قاب فولادی محیطی هر صفحه ممکن است
دارای اتصال تیر به ستون
به صورت ساده (مفصلی) یا ممان گیر (گیردار) باشد. همچنین صفحه میتواند با
سخت کننده یا بدون آن باشد. علاوه بر این، صفحه ممکن است توسط پیچ و یا
جوش به قاب محیطی‌اش متصل شود.
مزایای سازه‌ای دیوار برشی فولادی
- عملکرد موثر در کنترل تغییر مکان جانبی به دلیل سختی نسبتاً بالا
- کاهش بار زلزله وارد شده به سازه به دلیل وزن سبک سیستم در مقایسه با دیوار برشی بتنی
- اشغالی تعداد دهانه‌های کمتری نسبت به سازه‌های مهاربندی و دیوار برشی بتنی
- سرعت اجرای سیستم و کنترل دقت اجار به مراتب بالا با توجه امکان ساخت قطعات این سیستم در کارخانه و نصب آن در محل
- استفاده از مصالح یکسان (فولاد) در ساخت دیوار برشی و قاب‌های فولادی مجاور
طراحی دیوارهای برشی بتنی
این سیستم میتواند یکی از انواع سیستم قاب ساختمانی ساده با دیوار برشی متوسط یا ویژه و یا سیستم دوگانه با قاب خمشی و
دیوار برشی متوسط و یا ویژه انتخاب شود. بدیهی است در صورت انتخاب سیستم
دوگانه، الزامات مربوطه بایستی مطابق ضوابط آئین نامه رعایت شود. لازم به
ذکر است استفاده از دیوار برشی معمولی مطابق آئین نامه بارگذاری آمریکا
(ASCE 7-10) برای نواحی با خطر لرزه خیزی متوسط و بالاتر مجاز نیست.
با توجه به عدم شناخت مناسب در مورد ترکیب سیستم‌های مختلف لرزهای، در
ساختمان‌های فولادی ترکیب دیوار برشی بتنی با سیستم‌های دیگر لرزه‌بر جانبی
مانند مهاربندی در یک راستا مجاز نیست. همچنین توصیه می‌شود سیستم لرزه بر
مورد استفاده در هر دو راستا یکسان انتخاب شود.
به عنوان توصیه کلی از قرار دادن دیوارهای برشی بتنی در محل‌هایی که دیوار در طول خود با دیافراگم
سقف درگیر نبوده، نظیر کنار بازشوهای سقف (پله یا نورگیر)، اجتناب شود.
همچنین حداقل از ۰ و ترجیحاً ۳ دیوار برشی با طول مناسب در هر راستا
استفاده شود. همچنین توصیه می‌شود از اجرای دیوارهای متقاطع L و U و T شکل
بدلیل ابهام در قسمت نواحی مرزی و مدلسازی آن خودداری شود.
بهسازی لرزهای ساختمان فولادی
استفاده از دیوار برشی فولادی در سال‌های اخیر در ساختمان‌های نوساز و در مقاوم سازی ساختمان‌های موجود
مورد توجه واقع شده است. این سیستم دارای سختی مناسب برای کنترل تغییر شکل
سازه و همچنین دارای مکانیزم شکست شکل پذیر و اتلاف انرژی بالا است. سختی و
اتلاف انرژی دیوار برشی فولادی بهتر از دیوارهای برشی بتنی و اجرای آنها در یک ساختمان در حال بهره برداری بسیار ساده‌تر است.
دیوارهای برشی فولادی به عنوان سیستم مقاوم جانبی از سال ۱۹۷۰ در
ساختمان‌های مهمی در کشورهای ژاپن و آمریکا مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
دو مورد از این ساختمان‌ها از جمله یک ساختمان اداری ۳۵ طبقه، تحت
زلزله‌های شدید قرار گرفته و خسارت سازه‌ای بسیار کمی را متحمل شده‌اند.
تکنولوژی طراحی و ساخت دیوار برشی فولادی طی سال‌های اخیر پیشرفت چشمگیری
داشته است و ضوابط طرح و اجرای آن در آیین نامه‌های مختلف مانند آیین نامه
فولاد کانادا، آیین نامه لرزهای AISC و ضوابط FEMA 450 وارد شده است.
سیستم دیوار برشی فولادی شامل پانل‌های صفحه‌ای فولادی، دو ستون مرزی و
تیرهای افقی کف است. رفتار این سیستم شباهت زایدی به یک تیر ورق طره دارد.
ستون‌ها مانند بال تیر ورق، پانل‌های دیوار مانند جان تیر ورق و تیرهای کف مانند سخت کننده‌های
عرضی جان تیر ورق عمل می‌کنند. با طراحی مناسب این سیستم شکل پذیری و
اتلاف انرژی بالایی را دارا است. همچنین سختی قابل ملاحظه آن به کنترل
تغییر شکل طبقات و در نتیجه پایداری سازه از یک سو و رفتار مناسب اجزای غیر
سازه‌ای از سوی دیگر منجر می‌شود.
مکانیزم مناسب برای خمیری شدن سیستم دیوار برشی، جاری شدن جان آن است.
در کاربردهای اولیه پانل‌های دیوار دارای سخت کننده‌های افقی و عمودی
بودند. تحقیقاتی که در حالت بدون سخت کننده روی رفتار این پانل‌ها انجام
گرفت، نشان داد که در این حالت نیز شکل پذیری و اتلاف انرژی قابل ملاحظه‌ای
وجود دارد و در سال‌های اخیر استفاده از پانل‌های بدون سخت کننده از لحاظ
اجرایی و اقتصادی مقبولیت بیشتری در کشورهای آمریکا و کانادا یافته است.
طرح بهسازی لرزهای ساختمان
با بررسی‌های انجام شده روی سازه ساختمان حتی با اعمال فرضیات خوش
بینانه و بهره گیری از تمام پتانسیل‌های موجود سازه ضعف‌های عمده ساختمان
در تحمل نیروهای حاصل از زلزله در سطوح خطر مختلف و لزوم بهسازی آن به
اثبات رسید. عمده‌ترین بخش طرح بهسازی افزون سیستم باربر جانبی مناسب طبق
اصول و ضوابط آیین نامه به طبقات ساختمان است.
با توجه به محدودیت‌های اجرایی، به منظور کاهش عملیات اجرایی زمان مورد
نیاز و ایجاد کمترین توقف در بهره برداری از ساختمان سعی می‌شود با
استفاده از سیستم‌هایی که تواماً سه ویژگی سختی، مقاومت و شکل پذیری را
دارا است. طرح بهسازی، در کمترین تعداد دهانه اجرا شود. در راستای طولی
استفاده از مهاربندهای برون محوری EBF پیشنهاد می‌شود. در راستای عرضی با
توجه به محدودیت های معماری، تعداد کم و طول ناکافی دهانه‌ها از گزینه
دیوار برشی فولادی استفاده می‌شود. تعداد اختصاص یافته به دیوار برشی
فولادی به ۴ دهانه محدود می‌شود که در بالاترین طبقات به دو دهانه کاهش
می‌یابد.
استفاده از دیوار برشی فولادی با توجه به محدودیت‌های معماری مانند کم
بودن تعداد دهانه‌های قابل به کارگیری برای مهاربندی و کم بودن طول این
دهانه‌ها مناسب‌ترین راه بهسازی قابل به کارگیری در این ساختمان است.
مکانیزم اتلاف انرژی در دیوارهای برشی فولادی تشکیل میدان کششی و جاری شدن
جان (همانند تیر ورق های عمیق) است.
این طح نیازمند تقویت نسبتاً سنگینی در فونداسیون‌ها، ستون‌ها و تیر
فوقانی است که قسمت عمده هزینه‌های اجرایی را شامل می‌شود اما با کاهش
تعداد دهانه از نظر حجم عملیات اجرایی از جمله تخلیه ساختمان، تخریب و
اجرای تقویت‌ها از یک سو و کاهش زمان توقف بهره برداری ساختمان از سوی دیگر
دارای مزایای عمده‌ای است.
ین کلمات به صورت پیش‌فرض زیر مطلب نمایش داده خواهند شد.
منبع : عمران سافت
