دیوارها از قدیمی‌ترین اجزای ساختمانی هستند که در سازه‌ها به کار گرفته شده‌اند و در ساخت آنها از مصالح مختلف ساختمانی استفاده می‌شود. با توسعه استفاده از بتن در صنعت ساختمان از همان ابتدا دیوارهای بتنی چه به عنوان دیوارهای باربر و چه به عنوان دیوارهای غیر باربر در ساخت سازه‌ها بسیار مورد استفاده قرار گرفتند.
دیوار به عنوان یک عضو صفحه‌ای نازک محسوب گردیده به طوری که ضخامت آن در مقابل عرض و ارتفاع آن به مراتب کمتر است. به صورت کلی یک دیوار بسته به وضعیت تکیه‌گاهی و بارهای وارد بر آن مشابه یکی از حالات زیر عمل می‌نماید:
دیوارهای بتنی را با توجه به نوع کاربرد می‌توان به انواع زیر تقسیم نمود:
1 – دیوارهای محیطی متصل به قاب که فضای بیرونی را از فضای درونی جدا کرده و مهمترین نیروی وارد شده به آنها بار باد می باشد.
2 – دیوارهای محیطی مهار شده به قاب که تفاوت آنها با مورد 1 در این است که بار ثقلی آنها در هر طبقه به قاب منتقل نمی‌گردد
3 – دیوارهای جداکننده یا تیغه که تنها به منظور جداسازی فضاهای داخلی به کار می‌روند.
4 – دیوارهای حائل که به منظور پایداری در مقابل فشارهای جانبی نظیر فشار خاک یا فشار آب ساخته می‌شوند. این دیوارهای دارای انواع وزنی، طره‌ای، پشتبنددار و جلوبنددار هستند.
5 – دیوارهای برشی که به منظور مقاومت در مقابل بارهای جانبی نظیر بار باد یا زلزله به کار می‌روند.
به منظور مقاومت در برابر نیروهای جانبی از جمله نیروهای زلزله و باد، استفاده از دیوارهای برشی بتن آرمه در تمام دنیا رایج می باشد. دیوارهای برشی با توجه به سختی بالایی که دارند در مقاومت سازه در برابر نیورهای جانبی نقش اساسی ایفا می‌کنند.
دیوارهای برشی علاوه بر مقاومت کافی بایستی شکل پذیری کافی به منظور ممانعت از شکست ترد به خصوص در برابر نیروی قدرتمند زلزله را داشته باشند. در مناطقی که حرکات زمین لرزه‌ای قوی پیش بینی می‌شود، این امکان وجود ندارد که دیوار سازه‌ای را طوری طراحی کنیم که در طول یک زلزله قوی، الاستیک باقی بماند.
بنابراین تغییر شکل‌های بزرگ و غیر الاستیک در پای دیوار انتظار می‌رود. در مورد بار جانبی ناشی از زلزله که ماهیت دینامیکی دارد، جذب انرژی دیوار در مقابل آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در همین ارتباط آیین نامه ها جهت طراحی اعضای بتن آرمه در مناطق زلزله خیزی بالا، فولادگذاری ویژه تعیین می‌کنند.
به طوری که با این فولاد گذاری ویژه، دیوار سازه‌ای از رفتار شکل پذیر برخوردار شده و در مقابل بار زلزله، جذب انرژی و اتلاف انرژی قابل توجهی داشته باشد. با توجه به اهمیت دیوارهای برشی در تحمل نیروهای جانبی، لازم است طراحی دیوارهای برشی به شکل دقیق تری صورت پذیرد تا دیوارهای برشی از مقاومت و شکل پذیری کافی برخوردار شوند.
دیوارهای برشی را از جهات مختلف رفتار، تغییر در شکل مقطع، تغییر در ارتفاع، با بازشو یا بدون بازشو تقسیم بندی می کنند:
طبق گزارش ATC-40 اگر وضعیت دیوار (نسبت ارتفاع به طول) برابر با 4 یا بیشتر از 4 باشد، دیوار لاغر در نظر گرفته می‌شود و اگر این نسبت کوچک تر از 2 باشد دیوار چاق است. آیین نامه FEMA-365 برای نسبت‌های فوق به ترتیب اعداد 3 و 5/1 را در نظر می‌گیرد و این در حالی است که دستورالعمل‌های بهسازی ایران پیشنهاد عددی ارائه نمی‌دهد. در ادامه توضیحات بیشتری در رابطه با این دو نوع دیوار برشی ارائه می‌گردد
اگر دیوار برشی دارای ارتفاع کم باشد یعنی نسبت ارتفاع به طول آن کمتر از 2 یا 3 باشد به آن دیوار برشی کوتاه می گویند و برای ساختمان‌های کوتاه می‌توان از آن استفاده کرد. در برخی موارد برای ساختمان های بلند از دیوار برشی کوتاه استفاده می‌کنند و آن هنگامی است که برای مقاوم ساختن ساختمان در برابر بارهای جانبی در تعدادی از دهانه‌های طبقه همکف یا بر فراز شالوده از دیوارهای برشی کوتاه به صورت پیوسته بین دهانه‌ها استفاده می‌کنند.
رفتار دیوارهای برشی کوتاه با دیوارهای برشی بلند تفاوت زیادی دارد. بیشترین تحقیقات در خصوص رفتار این نوع دیوارها توسط پارک و پاوولی در نیوزلند انجام شده است. آنها توصیه دارند که فولادگذاری در این قبیل دیوارها تا حد امکان یکنواخت باشد و به سمت لبه قائم تمرکز بیشتری داشته باشد.
حداقل فولادگذاری در این دیوارها 0025/0 است. اگرچه ممکن است شکل‌پذیری کافی را برای دیوار مهیا نسازد ولی از نظر مقاومت و شرایط لازم طراحی، کافی به نظر می‌رسد.
این دیوارها نسبت ارتفاع به طول زیاد دارند به نحوی که رفتار غالب آنها برخلاف نامشان رفتار خمشی است. همان طور که بیان شد این قبیل دیوارها در تحمل بارهای ناشی از زلزله و استهلاک انرژی آن نقش بسیار موثری در ساختمان‌های متوسط و بلند دارند. شکل هندسی مقطع آنها بر رفتار خمشی اثر بسیار زیادی دارد. در عین حال تغییر طول یا ضخامت آنها در ارتفاع نیز برای رعایت مسائل مختلف سازه‌ای و یا معماری بر رفتارشان اثر می‌گذارد.
مشخص شده است که شکل مقطع دیوار بر رفتار آن اثر چشمگیری دارد. چنانچه دیوار در دو انتهای خود دارای بال باشد هم از پایداری و هم از شکل‌پذیری بیشتری در مقایسه با دیوار بدون بال برخوردار است. تحقیقات بر روی شکل مقطع با مقایسه بین دیوارهای بال دار و بدون بال نشان داده شده است که چه با مساوی در نظر گرفتن نیروهای محوری و چه مساوی بودن ظرفیت تحمل لنگر، با افزایش درصد فولاد موثر در مقاومت خمشی و شکل مقطع، شکل پذیری تا حد قابل توجهی افزایش می‌یابد و اثر شکل مقطع بر این افزایش به مراتب بیشتر است.
در ساختمان‌های با ارتفاع متوسط شکل مقطع دیوارها از شالوده تا بالاترین تراز تقریبا ثابت می‌ماند. این عدم تغییر در مقطع دیوار بیشتر برای دیوار یکنواخت به کار می‌رود. از طرفی نیاز مقاومتی در اثر بارهای جانبی، کاهش فولادگذاری در مقطع را از پایین به بالا دیکته می‌کند. در مواردی نیز به منظور کاهش مقاومت مورد نیاز تغییر در ضخامت دیوار ایجاد خواهد شد.
معمولا و نه به طور گسترده دیوارها دارای بازشو هستند. این بازشوها یا در جان و یا در بال دیوارها تعبیه می‌شوند و نیز لازم است با یک قضاوت مهندسی عرض و ارتفاع این بازشوها به نحوی تعیین شوند که نه آن قدر کوچک باشند که در طراحی از وجود آنها صرف نظر شود و نه آن قدر بزرگ باشند که بر روی مقاومت برشی و خمشی اثر نامطلوب بگذارد. واضح است که در حالت اخیر باید محاسبه مقاومت و نیز جزئیات فولادگذاری به طور دقیق مشخص شود. به همین دلیل باید دیوارهای برشی را در دو حالت دارای بازشو و بدون بازشو مورد بررسی قرار داد.
از نظر بازشو دیوارهای برشی به صورت دیوارهای توپر و سوراخ دارد (با الگوی منظم و نامنظم) تقسیم بندی می‌شوند. دیوارهای توپر، یا بدون بازشو هستند و یا دارای بازشوهای کوچک قابل صرف نظر کردن هستند. دیوارهای پانچ شده دارای بازشوهایی هستند که به طور عمودی قرار نگرفته اند. دیوارهای سوراخ شده از قطعات دیواری افقی و عمودی در الگوهای منظم تشکیل شده است که این دیوارها را گاهی دیوارهای قابی نیز می‌خوانند.
دیوارهای همبسته (مزدوج) نوع خاصی از دیوارهای سوراخ شده‌اند که توسط دو یا چند عضو قابی شکل افقی (تیرهای همبند) به یکدیگر متصل شده‌اند. دیوارهای ناپیوسته تا شالوده ادامه نمی‌یابند بلکه متکی به ستون‌های اجزای دیگری هستند. تاثیر متقابل دیوار با قاب‌ها یا دیوارهای مجاورش به خصوص دیوارهای ناپیوسته و اجزای قرار گرفته در محورهای دیگر ساختمان می‌بایست تعیین شود. در دیوارهای مزدوج و سوراخ شده به اجزای قائم غالبا پایه‌های دیواری و به اجزای افقی نیز تیرهای همبند، تیرهای رابط یا تیرهای طاقی می‌گویند. همچنین هریک از اجزای مذکور را قطعات دیواری می‌خوانند.
تعریف انواع اجزای دیوار برشی به مقاومت‌های نسبی دیوار وابسته است. اطلاعات کامل در طراحی این اجزا در FEMA-306 موجود است. منتخب این اطلاعات نیز در تفسیر FEMA-356 در قالب جدول‌هایی آمده است. دیوارهای برشی از نظر بازشو به انواع زیر تقسیم بندی می‌شوند:
مدل تحلیلی برای المان دیوار توپر می باشد معرف سختی، مقاومت و ظرفیت تغییر شکل پذیری دیوار در صفحه بارگذاری باشد. رفتار خارج از صفحه دیوار را نیز به جز در مواقعی که دیوار، بال اجزای دیواری متقاطع می باشد، می باید در نظر گرفت.
بیشتر دیوارهای برشی طره ای بدون بازشو را می‌توان مطابق شکل بالا به صورت تیر و ستون مدل کرد. بارهای جانبی را می‌توان به صورت بارهای متمرکز در تراز کف‌ها به دیوار وارد کرد و در این حالت تراز کف طبقات، دیافراگم صلب در نظر گرفته می‌شوند. این دیافراگم ها موجب پایداری بیشتر دیوارها شده و در نتیجه ضخامت کمتری برای دیوار در این حالت نیاز است.
دیوارهای لاغر معمولا با رفتار خمشی کنترل می‌شوند در حالی که دیوارهای چاق با رفتار برشی کنترل می‌شوند. رفتار دیوار با نسبت وضعیت بین دو مقدار فوق از هر دو رفتار خمشی و برشی متاثر است. در نظر گرفتن گسیختگی بالقوه مهارها و اتصالات نیز ممکن است در مدل سازی لازم باشد. بجز در دیوارهای چاق یک یا دو طبقه نیازی به مدل کردن لغزش بین درزهای اجرایی نیست.
در اغلب موارد تعبیه بازشوی منظم برای پنجره‌ها و درها در دیوارهای برشی اجتناب ناپذیر است. تعیین محل بازشوها باید به نحوی باشد که رفتار سازه ای دیوار برای تحمل بارهای وارده مطلوب باشد. لازم است طراح مطمئن باشد که رفتار کلی و خمشی دیوار با کاهش قابل توجه در سطح مقطع آن دچار مشکل نمی‌شود. همچنین با تعبیه بازشوها نباید به هیچ وجه از مقاومت برشی مورد نیاز دیوار کاسته شود زیرا در این صورت رفتار دیوار ترد شده و قبل از اینکه به حداکثر ظرفیت خمشی خود برسد تحت اثر شکست برشی فرو می‌ریزد.
ملاحظات این نوع از دیوارها نیز عموما مشابه دیوارهای توپر است. با این توضیح که مدل سازی و روش‌های ارزیابی آنها قضاوت مهندسی قابل توجهی را می‌طلبد. دیوارهای برشی لاغز و قطعات دیوار را می‌توان به صورت المان‌های تیر – ستون معادل با در نظر گرفتن تغییر شکل‌های خمشی و برشی مدل نمود.
گاهی به دلایلی از قبیل نوع ساختمان و شیوه‌های مورد نظر در بهره برداری از آن موجب می‌شود که پیوستگی دیوار برشی نقض گردد. در این نوع دیوارها، ستون‌ها یا تیرهای اتکایی، به علت ایجاد شدن طبقه نرم در طبقه زیرین یا همکف، ممکن است در معرض نیروها و تغییر شکل‌های زیادی قرار گیرند. بنابراین این دیوارها به صورت بالقوه برای گسیختگی مستعد هستند. به علاوه در تراز ناپیوستگی برای مدل، جریان نیروهای برشی از یک صفحه قائم مقاوم به سایر صفحات از میان دیافراگم طبقه ممکن است ضروری باشد.
در محل تقاطع دیوار با اعضای اتکایی که تمرکز تنش به وجود می‌آید، مدل سازی مناسب با توجه به جریان نیروها الزامی است. مدل تحلیلی باید بیانگر مودهای محتمل پاسخ غیر ارتجاعی باشد. در اجزای مرکب از قاب و دیوار به منظور مدل کردن تیر برای اتصال به لبه دیوار می‌باید محدوده مناسبی از صلبیت تا خط وسط دیوار در نظر گرفت. کمک گرفتن از کف‌های صلب جانبی، یکی از راه کارهایی است که می‌تواند تا حد قابل قبولی از جابجایی ستون‌ها در تراز بحرانی جلوگیری کند.
در ادامه به چند مورد از موارد مهم که در تحلیل دیوارهای برشی می‌بایست مدنظر قرار گیرند اشاره می‌گردد.
نحوه انتخاب محل دیوار برشی در پلان هر دیوار برشی ممکن است در اثر نیروهای محوری، دچار جابجایی یا تغییر شکل انتقالی و چرخشی شود. اینکه یک دیوار برشی تا چه میزان و چگونه تحت تاثیر لنگر واژگونی، نیروهای برشی یا پیچشی قرار گیرد، بستگی به شکل هندسی، جهت آن در برابر نیروی زلزله و محل استقرار آن در پلان ساختمان دارد. در میان نکات بسیار مهمی که از نظر سازه ای رعایت آنها الزامی است، باید به موارد زیر اشاره کرد.
1 – برای دیوارهای منفرد، تامین تقارن در سختی، پایداری پیجشی و ظرفیت مناسب شالوده اهمیت زیادی دارد.
2 – توزیع یکنواخت تغییر شکل‌های غیر ارتجاعی در تمامی سطح پلان ساختمان در نظر گرفته شود.
به طور کلی در دیوارهای مسلح لاغر رفتار برشی حاکم است و لولای خمیری خمشی در نزدیکی پای دیوار تحت بارگذاری جانبی شدید تشکیل می‌شود. شکل پذیری دیوار تابعی از تسلیح طولی متمرکز در نزدیکی مرزهای دیوار، میزان بار محوری، مقدار برش مورد نیاز به منظور جاری شدن برشی، ضخامت و تسلیح استفاده شده در قسمت جان دیوار خواهد بود. به طور کلی تنش‌های ناشی از بار محوری و برشی بیشتر، شکل پذیری خمشی و توانایی جذب انرژی در دیوار برشی را کاهش می‌دهد.
در مقاطع دیوار چاق تاثیرات غیر خطی تغییرات کرنشی ممکن است دخیل باشد. طبق تحقیقات به عمل آمده در اعضای شامل بال و جان که عملکرد درستی دارند، سختی و مقاومت ترکیب شده برای بارگذاری محوری و خمشی باید با در نظر گرفتن پهنای موثری برای بال از هر طرف جان برابر با کمترین مقادیر زیر در نظر گرفته شود.
وقتی بال در فشار می‌افتد بتن و میلگردها هر دو باید در محدوده بال موثر در برابر بار محوری و خمشی موثر در نظر گرفته شوند. جهت مشاوره و استعلام قیمت میلگرد با مشاوران مرکزآهن تماس بگیرید.
سوالات شما
دیوارهای بتنی با توجه به نوع کاربرد دارای انواع دیوارهای محیطی، جداکننده، حائل و برشی است.
مشخص شده است که شکل مقطع دیوار بر رفتار آن اثر چشمگیری دارد. چنانچه دیوار در دو انتهای خود دارای بال باشد هم از پایداری و هم از شکل پذیری بیشتری در مقایسه با دیوار بدون بال برخوردار است.
نکات مهم شامل انتخاب محل دیوار برشی، شکل پذیری، دقت به بارهای محوری و خمشی، عرض موجود بال است.
{“@context”:”https://schema.org”,”@type”:”FAQPage”,”mainEntity”:[{“@type”:”Question”,”name”:”دیوار بتنی چند نوع دارند؟”,”acceptedAnswer”:{“@type”:”Answer”,”text”:”دیوارهای بتنی با توجه به نوع کاربرد دارای انواع دیوارهای محیطی، جداکننده، حائل و برشی است.”}},{“@type”:”Question”,”name”:”شکل سازه چه تاثیری بر رفتار دیوار برشی دارد؟”,”acceptedAnswer”:{“@type”:”Answer”,”text”:”مشخص شده است که شکل مقطع دیوار بر رفتار آن اثر چشمگیری دارد. چنانچه دیوار در دو انتهای خود دارای بال باشد هم از پایداری و هم از شکل پذیری بیشتری در مقایسه با دیوار بدون بال برخوردار است.”}},{“@type”:”Question”,”name”:”نکات اساسی در رابطه با دیوار برشی کدام اند؟”,”acceptedAnswer”:{“@type”:”Answer”,”text”:”نکات مهم شامل انتخاب محل دیوار برشی، شکل پذیری، دقت به بارهای محوری و خمشی، عرض موجود بال می باشد. “}}]}
مرکزآهن، مرجعی تخصصی و به روز برای کسب دانش و اطلاع از آخرین تحولات بازار آهن و فولاد است. با وبلاگ جامع ما، همیشه از آخرین اخبار و اطلاعات این صنعت آگاه باشید.