دیوار های برشی بازشودار
مقدمه:
در مهندسی سازه، یکی از مهمترین جنبه‌ها، طراحی و اجرای سازه‌هایی است که قادر به مقابله با نیروهای جانبی مانند زلزله و باد باشند. یکی از روش‌های رایج برای مقابله با این نیروها، استفاده از دیوارهای برشی است. دیوارهای برشی به‌عنوان اعضای مقاوم در برابر تغییر شکل‌های جانبی در سازه‌های بلندمرتبه و دیگر انواع ساختمان‌ها به‌کار می‌روند. این دیوارها معمولاً از بتن مسلح یا فولاد ساخته می‌شوند و در راستای تقویت پایداری سازه در برابر نیروهای افقی نقش مهمی ایفا می‌کنند.
اما یکی از چالش‌های عمده در طراحی دیوارهای برشی، نیاز به ایجاد فضاهای داخلی مانند درب‌ها و پنجره‌هاست. برای پاسخ به این نیاز، دیوارهای برشی با بازشو به‌عنوان یک راه‌حل طراحی می‌شوند. این نوع دیوارها، که به‌طور معمول برای کاربردهای معماری مورد استفاده قرار می‌گیرند، با ایجاد بازشوهایی برای درب‌ها و پنجره‌ها، به راحتی به طراحی‌های معماری انعطاف‌پذیری بیشتری می‌دهند. در حالی که این بازشوها باعث تسهیل در طراحی فضاهای داخلی می‌شوند، لازم است که مهندسان سازه به‌دقت بررسی کنند که این تغییرات در ساختار دیوارهای برشی موجب کاهش قابلیت‌های سازه‌ای آنها نشود.
اجزا تشکیل دهنده دیوار های برشی بازشو دار
همانطور که مشخص است دیوار های برشی بازشودار یا کوپله به سه بخش تقسیم بندی می‌شوند. دو طرف دیوار برشی که همانند سایر دیوار برشی ها است و قسمت تیر همبند آن.
یکی از مهمترین اجزا دیوار برشی بازشودار تیر همبند آن می‌باشد.
تیر همبند در دیوار برشی بازشو دار یکی از اجزای مهم در تقویت و عملکرد صحیح دیوارهای برشی با بازشو است. در واقع، تیر همبند (یا تیر متصل‌کننده) برای اتصال دو قسمت دیوار به یکدیگر و حفظ یکپارچگی سازه‌ای دیوار در برابر نیروهای جانبی طراحی می‌شود.
نحوه رفتار و عملکرد تیر همبند به شدت وابسته به طول تیر می‌باشد.
اگر طول تیر همبند بلند باشد رفتاری مانند یک تیر عادی در یک قاب با دوستون دارد که آن رفتاری خمشی می‌گوییم اما اگر طول تیر همبند کوتاه باشد رفتاری برشی نشان داده که عمده چالش دراین تیر های همین موضوع است.
طراحی تیر همبند
در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان به طراحی این نوع تیر ها کامل اشاره شده که با هم بررسی می‌کنیم.
تفسیر بند فوق:
مطابق این بند از مبحث نهم مقررات ملی ساختمان،در تیر های همبندی که طول دهانه آزاد به ارتفاع تیر بزرگتر یا مساوی ۴ است باید تیر مطابق با الزامات تیر در قاب های با شکل پذیری زیاد طراحی شود و لبه های دیوار برشی نیز به عنوان ستون فرض شود.
به تعبیری دیگر از نظر آیین نامه تیر های همبندی که طولش زیاد است و عملکردی خمشی دارند باید همانند تیری در قابی با شکل پذیری زیاد طراحی شود.
تفسیر بند فوق:
در تیر های های همبندی که طولشان به نسبت ارتفاع تیر کوچک‌تر از ۲ باشد و vu درآنها بزرگتر از رابطه ذیل باشد باید از دو گروه آرماتور قطری متقاطع استفاده نمود.
به تعبیری دیگر در تیرهای همبندی که طول کوتاهی دارند و رفتار آنها برشی است با دارا بودن شرط vu باید از آرماتور های قطری استفاده نمود.اما اگر یکی از دو شرط فوق محقق نگردد می‌توان از بند ۹-۲۰-۷-۵-۱ برای طراحی آنها استفاده نمود.
به تصاویر زیر دقت کنید:
همانطور که مشخص است میزان ورود آرماتور های افقی و قطری به داخل دیوار برشی هر دو به میزان ۱٫۳ برابر طول گیرایی آنها بوده و باید به میزان مذکور در داخل دیوار برشی قرار گیرند.
نیروهای وارده به آرماتور های قطری
در دیوارهای برشی که تیر همبند آنها دارای رفتار برشی هستند باید از آرماتور های قطری استفاده نمود نحوه عملکرد این آرماتور ها تقریبا شبیه به مهاربند می‌باشد به نحوی که هنگامی که نیروی زلزله وارد می‌شود یک قطر به کشش و قطر دیگری به فشار می‌افتند.
میزان نیرو وارد شده به آرماتور ها در زلزله های شدید که موجب تسلیم شدن میلگرد ها می‌گردد به میزان AsFy می‌باشد که در دو قطر برابر و مخالف یکدیگر هستند.
میزان نیرو برشي وارده به تیر همبند
مطابق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان:
مطابق این بند نیروی برشي وارده به این تیر از رابطه بالا حاصل می‌شود و میزان آن باید همواره از مقدار معین شده در بالا(کادرآبی رنگ) کمتر باشد.
اگر بياييم نيرو هاي وارد شده به تير را به دو مولفه در راستاي افق و عمود تقسيم كنيم ميزان نيرو عمودي برابر نيروي وارده در جهت آرماتور هاي قطري در سينوس زاويه مابين آرماتور هاي قطري و افق مي‌باشد .براي درك بهتر به تصوير ذيل توجه كنيد.
اما اگر حاصل طول تير بر ارتفاع آن مابين ۲ و۴ بود و هيچ كدام از شرايط بند فوق ارضا نشد چاره چيست؟
در اين صورت مي‌توان هم از آرماتور قطري استفاده نمود و هم مي‌توان به صورت تيري در قاب خمشي ويژه طراحی نمود.
لینک ویدیو جهت درک بهتر موضوع : دیوار های برشی بازشودار
ناظر علمی:مهندس سید علی ذاکری
منابع:
