دیوار برشی به دیواری می گویند که در ساخت آن از قطعات مهاری یا قطعات برشی استفاده می شود و وظیفه آن خنثی کردن تاثیر بارهای جانبی که بر سازه وارد می شود، می باشد. نیروهای جانبی به نیروهایی اطلاق می شود که بر اثر باد یا زلزله ایجادشده و بر ساختمان اعمال می شوند.
در این میان اثر نیروی زلزله بیش تر از سایر نیروهای جانبی واردشده بر سازه می باشد. با این مقدمه در ادامه این مطلب از ساختمانچی به بیان توضیحات تکمیلی در این زمینه می پردازیم.
دیوار برشی چیست؟
دیوار برشی نوعی سیستم های سازه ای هستند که وظیفه آن ها مقاوم سازی سازه در برابر بارهای جانبی می باشد. بارهای جانبی به گونه ای هستند که در بعد قائم دیوار وارد می شوند. آن چه که در ساخت این گونه دیوارها به کار می رود چوب، بتن و سایر مصالح بنایی می باشد.
علاوه بر دیواربرشی، قاب خمشی نیز می تواند در برابر نیروهای جانبی وارد بر ساختمان تاثیر گذار باشد و اثرات ناشی از نیروهای جانبی را خنثی کند.
نمونه ای از مصالحی که در ساخت دیوار برشی مورد استفاده قرار می گیرد، تخته چند لایه می باشد، اما با پیشرفت فناوری از نمونه های دیگری همچون هاردپنل استفاده می شود.
استفاده از این پنل ها به جای تخته چند لایه باعث ایجاد مقاومت بیش تری در دیوار و در مقابله با زلزله می شود. آن چه که در مورد دیوارهای برشی باید در نظر گرفت، مقاومت، شکل پذیری، ظرفیت جذب انرژی و حداقل کاهش در سختی می باشد.
از نکات دیگری که باید به یاد داشت، شکل هندسی دیواربرشی می باشد. این دیوارها باید به گونه ای باشند که در جهت مناسب در برابر نیروهای جانبی هم چون زلزله قرار گیرند.
دیوارهای برشی از لحاظ شکل مقطع به سه دسته دیوارهای برشی مستطیل شکل همراه با آرماتوربندی یکنواخت در مقطع، دیوار برشی مستطیلی شکل با آرماتورگذاری متمرکز در قسمت انتهایی دیوار و دیواربرشی دمبلی شکل تقسیم بندی می شوند.
انواع دیوار برشی
نمونه ای از دیوارهای برشی که می توان از آن ها نام برد، دیوار فولادی، دیوار مرکب، دیوار بتن مسلح و دیوار مصالح بنایی می باشد.
دیوار برشی فولادی
این دیوار از ورق های فولادی به عنوان دیوار برشی استفاده می شود. در چنین مواردی، تقویت کننده های قائم و افقی برای جلوگیری از ایجاد کمانش به کارگرفته می شوند.
دیوارهای برشی مرکب
دیوارهای مرکب از ورق های تقویت‌شده فولادی در بتن مسلح، خرپاهای ورق فولادی مدفون‌شده در دیوار بتن مسلح ساخته شده اند. تمامی موارد مذکور با یک قاب فولادی یا قاب مرکب همراه هستند.
دیوارهای مصالح بنایی
این دیوارها در برابر زلزله مقاومت چندانی از خود نشان نمی دهند؛ از این رو به جای آن ها دیوارهای برشی مسلح مانند دیوارهایی با آجر توخالی که از دوغاب برای پر شدن آن ها استفاده می شود، به کارگرفته می شود.
دیوار بتن مسلح
دیوار بتن مسلح نمونه ای دیگر از دیوارهای برشی است که می توان از آن در ساخت سازه استفاده کرد. استفاده از این دیوار، یکی از مطمئن ترین روش ها در مقابله با نیروهای جانبی می باشد. دیوار بتن مسلح در دو نوع دیوار درجا و دیوار پیش‌ساخته وجود دارند. دیوارهای درجا در جهت حفظ یکنواختگی میلگردهای دیوار به قاب محیطی وصل می شود. دیوار پیش ساخته در شکل دیوار و پایداری و شکل پذیری سازه بسیار موثر می باشد.
مزایای دیوار برشی
به کارگیری دیوار برشی در ساخت سازه مزایایی به همراه دارد که از جمله می توان به افزایش مقاومت ساختمان اشاره کرد. همین امر می تواند در افزایش ایمنی ساختمان تاثیرگذار باشد.
از دیگر مزایای استفاده از دیوارهای برشی می توان به کاهش قابل ملاحظه خسارت به اجزای غیر سازه ای اشاره کرد. یکی از ویژگی های برتر استفاده از دیوار برشی، ایجاد مقاومت در ساختمان در برابر زلزله می باشد.
این دیوارها امکان تحمل بارهای ثقلی وارده را نیز دارند. دیوارهای برشی از قابلیت شکل پذیری بالایی نیز برخوردار می باشند. مشخص شده است که ساختمان هایی با دیواربرشی عملکرد خوبی در برابر زلزله داشته اند.
این دیوار ها در مناطقی با زلزله خیزی زیاد نیاز به طراحی خاصی دارند. اگر چه در زلزله های اخیر، حتی در سازه هایی که دیوار برشی آن ها به طور دقیق در برابر بار لرزه ای طراحی نشده بودند، اما توزیع آرماتورها در آن ها خوب بود نیز از خود مقاومت نشان دادند و فرو نریختند.
دیواربرشی در خیلی از نقاط زلزله‌خیز دنیا انتخاب معمول و مناسبی است. ساخت دیوار برشی آسان است، چرا که جزئیات آرماتورها مشخص است و اجرای آن به راحتی ممکن است. دیواربرشی هم در ارزش سازه و هم در کاهش خطرات زلزله تأثیرگذار است.
معایب دیوار برشی
از معایب دیوار برشی می توان به امکان شکست برشی در آن ها در صورت عدم طراحی مناسب اشاره کرد. این امکان شکست به دلیل عدم تخمین صحیح تعداد دیوارها و قرارگیری نامناسب آن ها صورت می پذیرد.
شکستی که در دیوارهای برشی اتفاق می افتد، عوامل مختلفی دارد. یکی از انواع شکست ها ناشی از شکست خود دیوارهای برشی می باشد که به واسطه تخریب های صورت گرفته در دیواربرشی بر اثر زمین لرزه ها می باشد.
این شکست ناشی از چهار عامل مختلف می باشد که شامل تخریب چرخشی پایه شالوده، تخریب برشی، تخریب لغزندگی و تخریب خمشی می باشد. از دیگر شکست هایی که در دیوار برشی صورت می گیرد، شکست هایی ناشی از شکست تیرهای کوپله می باشد.
تیرهای کوپله یکی از بزرگ ترین ضعف های دیواربرشی دارای بازشو می باشند. این تیرها از دیوارها ضعیف تر هستند و در صورتی که حرکت جانبی صورت گیرد، چرخش قابل ملاحظه ای در محل اتصال دیوارها به تیرها اتفاق می افتد.
از طرف دیگر دیوار برشی موانعی را ایجاد می کند که ممکن است مشکلاتی را برای معماری و عرضه ی خدمات ایجاد کند. به علاوه در ساختمان هایی با دیوار برشی، به جای آن که مقاومت در برابر بار جانبی برعهده ی تعداد زیادی از ستون ها باشد، معمولاً روی تعداد کمی از دیوارها متمرکز است.
جنبه های مختلف دیوار برشی
سازه ها ستون هایی دارند که وزن خود و قسمت های دیگر ساختمان را تحمل می کنند. دیواربرشی مقاومت زیادی را در سازه ایجاد کرده که به طور قابل توجهی در کاهش نوسانات جانبی و در نتیجه کاهش خطرات سازه مؤثر است.
به دلیل این که دیوار نیروی جانبی زلزله را تحمل می کند، نیروهای مخرب آن بزرگ هستند؛ بنابراین طراحی فونداسیون به توجه خاصی نیاز دارد.
دیوارهای برشی می بایست در هر دو راستای طول و عرض موجود باشند. البته اگر تنها در یک راستا دیوار برشی طراحی شده باشد می بایست شبکه ای از تیرها و ستون ها که قاب خمشی نام دارد، در راستای دیگر در نظر گرفته شود تا سازه در برابر بار زلزله مقاومت کند.
می توان در و پنجره را در دیوار برشی تعبیه کرد، اما اندازه آن ها باید کوچک باشد تا از عدم کاهش مقاومت دیواربرشی مطمئن بود. به علاوه بازشوها باید متقارن باشند. نهایتا بررسی طراحی به منظور حصول اطمینان از مقاومت دیوارها الزامی است.
برای جلوگیری از پیچش، اجرای متقارن دیوارهای برشی مؤثر است. تعبیه ی دیوار برشی در دیوارهای بیرونی سازه در جهت افزایش مقاومت در برابر پیچش بسیار تأثیرگذار است.
طراحی شکل پذیر دیوار برشی
همانند تیرها و ستون های بتنی مسلح، دیواربرشی نیز در صورتی که طراحی منعطف و شکل پذیر داشته باشد، بهتر عمل می کند. ابعاد هندسی دیوار، نوع و مقدار آرماتورها و اتصال المان ها در شکل پذیری سازه مؤثر است.
هندسه کلی دیوارهای برشی
مقطع دیوارهای برشی مستطیل شکل است به این صورت که اندازه ی یک بعد از بعد دیگر بیشتر است. اگرچه سطح مقطع مستطیل شکل معمول است اما سطح مقطع های L و U شکل نیز اجرا می شوند.
نکات تکمیلی
با توجه به کلیات مطرح شده در بالا می توان گفت وجود دیوار برشی در ساختمان و در ساخت سازه، باعث ایجاد سختی در سازه می شود. همین امر می تواند به کاهش اثرات ناشی از زلزله منجر شود.
اما باید به یاد داشت که به کاربردن دیوارهای برشی برای ساختمان هایی با 30 تا 40 طبقه مناسب است و اگر سازه از ارتفاع مشخصی بلندتر باشد، نه تنها نمی تواند در برابر زلزله نقش مثبتی ایفا کند بلکه شیب ایجاد شده، کششی مضاعف از دیوار به قاب انتقال می دهد.
دیواربرشی یک المان سازه ای است که در برابر برش و خمش مقاومت می کند. این دیوار مانند تیری طره ای که از فونداسیون خارج‌شده، عمل می کند و مانند تیر بخشی از مقاومتش ناشی از ارتفاعش است.
اگر دیوار برشی تنها در یک جهت وجود داشته باشد، سازه تنها در همان جهت در برابر بار جانبی مانند زلزله مقاومت می کند. از آن جایی که جهت اعمال بار لرزه ای و وزش باد مشخص نیست منطقی تر است دیوارهای برشی در هر دو راستای طول و عرض سازه بنا شوند.
سقف نیز باید در برابر بار جانبی مقاوم باشد و این بار را به دیوار برشی منتقل کند. دیوارهای برشی معمولاً در اطراف راه پله و اتاق آسانسور احداث می شوند. تقارن دیوارهای برشی الزامی نیست، اما ساخت متقارن این دیوارها در جلوگیری از پیچش مؤثر است.
ممکن است در دیوار برشی، بازشو تعبیه شود. وجود بازشو در دیوار برشی علاوه بر دشوار کردن محاسبات موجب کاهش مقاومت دیوار برشی می شود که این کاهش متناسب با ابعاد بازشو است.
معمولاً دیوارهای برشی از فونداسیون شروع می شوند و هم ارتفاع با سازه بنا می گردند. ضخامت این دیوارها از 15 سانتی متر تا 40 سانتی متر در ساختمان های بلند مرتبه متفاوت است.
