دیوار برشی چیست و نحوه کارگزاری آن چگونه است؟

در صنعت ‌ساختمان از روش‌‌های متنوعی برای افزایش ایمنی، استحکام و مقاومت سازه استفاده می‌شود. روش‌هایی مانند استفاده از ژاکت‌های بتنی و استفاده از اسکلت‌های فلزی و روش‌ FRP و مقاوم سازی بتن، که هرکدام به شیوه‌ای موجب افزایش مقاوت می‌شوند. در این مقاله از سری مقالات سایت پارسلند قصد داریم شما را با دیوار برشی به عنوان یکی از روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان که به طور ویژه در ساختمان‌های مرتفع مورد استفاده قرار می‌گیرد، آشنا کنیم. در حقیقت استفاده از دیوار برشی یکی از روش‌های افزایش مقاومت سازه در مواجهه با عوامل جانبی است. در این مقاله علاوه بر پاسخ به این سوال اساسی که «دیوار برشی چیست و نحوه کارگزاری آن چگونه است؟» سعی شده است اطلاعات مفیدی در خصوص دیوارهای برشی در اختیار شما قرار داده شود. تا پایان مقاله همراه ما باشید.

دیوار برشی چیست و چه کاربردی دارد؟

دیوارهای برشی به عنوان راهکاری برای خنثی کردن اثر بارهای جانبی وارد شده بر سازه‌ مورد استفاده قرار می‌گیرند. در علم مهندسی سازه (Structural engineering)، دیوار برشی (Shear wall)، دیوار مهاری است که برای مقابله با بارهای جانبی متداولی مانند باد و زلزله طراحی و استفاده می‌شود. این مهاربندی مختص به دیوارهای خارجی ساختمان نبوده و گاهی دیوارهای داخلی نیز باید مهاربندی شوند.

به عبارت ساده، اگر دیوارهای برشی پانل‌های ساختاری موازی ساختمان را صاف نگه‌ ندارند، نیروهای جانبی می‌توانند بر روی آنها فشار بیاورند. استفاده از دیوارهای برشی در ساختمان‌های بزرگ و مرتفع یا ساختمان‌هایی که در مناطقی که احتمال وزش باد یا وقوع زمین لرزه در آنها زیاد است، اهمیت دارد. دیوارهای برشی معمولاً از مصالحی مانند بتن و قاب‌های مهاربندی فولادی ‌ساخته می‌شوند. نوع فولادی این دیوارها مقاوم‌تر از دیوارهای بتنی اما گران‌تر هستند.

انواع دیوار برشی

این نوع دیوارها بر اساس نوع مصالح مورد استفاده به انواع زیر تقسیم می شوند:

1 .  دیوار برشی بتنی مسلح

دیوارهای برشی بتن آرمه یا بتن مسلح از دیوارهای برشی پرکاربرد است که برای ساختمان‌های مسکونی استفاده می‌شود. در این دیوارها ابتدا آرماتوربندی انجام‌ می‌شود و آرماتور در دو جهت افقی و عمودی نصب می‌شود و سپس این اسکلت با بتن‌ریزی پوشیده می‌شود. به طور کلی این دیوارها به دو روش مورد استفاده قرار می‌گیرند:

. دیوارهای بتنی مسلح پیش‌ ساخته

. دیوارهای بتنی مسلح درجا

2 . دیوار برشی فولادی

دیوار برشی فولادی از ورق‌های فولادی، ستون مرزی و تیر افقی کف تشکیل شده است. در عمل نوع فولادی این دیوار بیشتر شبیه تیرهای صفحه‌ای است. این دیوارها در واقع متشکل از صفحات فولادی، ستون‌ها و تیرهای افقی است. عملکرد این نوع از دیوارهای برشی شباهت زیادی با شاه‌تیرها یا تیرهای اصلی صفحه‌ای دارند. صفحات فولادی دیواری به عنوان جان شاه‌تیرهای صفحه، ستون‌ها نیز به عنوان بال و تیر‌های افقی نیز به عنوان سخت‌کننده شاه‌تیرهای صفحه عمل می‌کنند.

دیوار‌های برشی فولادی به طور معمول در ساختمان‌های با اسکلت فلزی و تعداد طبقات بسیار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. از مزیت‌های بالقوه این نوع از دیوار می‌توان به هزینه نسبتاً پایین، اجرای سریع و آسان، وزن پایین آن‌ها نسبت به دیگر انواع دیوارهای برشی به ویژه انواع بتنی و همچنین شکل‌پذیری زیاد آن‌ها اشاره کرد.

3 . دیوار برشی چوبی سه لایه

دیوارهای برشی تخته سه لا از نوع سنتی دیوارها هستند که به آنها دیوار برشی چوبی نیز می گویند. این نوع دیوار از ورق های تخته سه لا و ناودانی تشکیل شده است. ورق های تخته سه لا نیروی برشی را منتقل می کنند در حالی که گل میخ ها در برابر کشش یا فشار مقاومت می کنند. امروزه دیوارهای برشی تخته سه لا با استفاده از پیشرفت های فنی جدید دوباره طراحی می شوند. به جای تخته سه لا از ورق‌های فولادی، تخته های مطمئن و … استفاده می شود.

4 . دیوار برشی لایه میانی

دیوار برشی لایه میانی نسخه بهبود یافته دیوار چوبی سه لایه معمولی است. در این نوع دیوارها، ورق تخته سه لایه اضافی در مرکز دیوار معمولی تخته سه لایه قرارداده می‌شود و برای استحکام بیشتر یک جفت ناودانی در دو طرف لایه میانی قرار می‌گیرد. در این دیوارها گل میخ ها لایه میانی را به ورق‌های تخته سه لایه بیرونی متصل می‌کنند. ظرفیت تحمل بار جانبی برای Shear wall لایه میانی بیشتر است و به همین دلیل مشکلات موجود در دیوارهای برشی چوبی استاندارد را برطرف می‌کند.

5. دیوارهای برشی مرکب

دیوارهای برشی مرکب شامل ورق‌های تقویت شده فولادی مدفون در بتن مسلح، خرپاهای ورق فولادی مدفون در داخل دیوار بتن مسلح و دیوارهای مرکب ممکن دیگر، که تماما با یک قاب فولادی و یا با یک قاب مرکب توام هستند می شود.

دیوار برشی مسطح و غیرمسطح

Shear wall اصولا به شکل مسطح و صاف ساخته می‌شوند. اما گاهی اوقات با توجه به شرایط و نیاز سازه طراحان و معماران از طرح‌های غیرمسطح دیوارهای برشی استفاده می‌کنند. در واقع به جای استفاده از یک طرح مسطح مستطیلی یا میله‌ای از یک طرح دیوار غیر برشی غیر مسطح c شکل یا L شکل استفاده می‌شود.

مهم‌ترین مزایا و معایب استفاده از دیوار برشی 

تا کنون در قالب بخش‌های متنوع مقاله چند مورد از ویژگی‌های Shear wall معرفی و بررسی شده است. در این قسمت به صورت خلاصه مهم‌ترین مزایا و معایب استفاده از دیوار برشی در ساختمان را با هم بررسی می‌کنیم. همراه ما باشید.

8 مزیت مهم دیوارهای برشی که موجب استفاده گسترده آنها در صنعت ساختمان‌سازی شده است را می‌توان در قالب موارد زیر بیان کرد:

. ایجاد استحکام بالا در سازه

. کاهش قابل توجه نوسانات جانبی

. راحتی به کارگیری

. کارآمدی هزینه ساخت

. کاهش خسارت ناشی از عوامل جانبی مانند زلزله به عناصر سازه

. ایجاد هم ترازی سازه

. استحکام بالا در عین نازک‌تر و سبک‌تر بودن

. زمان ساخت پائین

اما مانند هر عنصر ساختمانی دیگر دیوارهای برشی نیز معایب خاص خود را دارند. از همین رو مهم‌ترین معایب دیوارهای برشی را نیز می‌توان به صورت زیر بیان کرد:

. دشواری ساخت

. ظاهر نامناسب

. عدم قابلیت عایق صدا

. نیاز به اتصالات بزرگ

موقعیت قرارگیری و نحوه کارگزاری دیوار برشی

شکل و موقعیت پلان دیوار برشی بر رفتار سازه تأثیر بسزایی دارد. از نظر سازه ای بهترین موقعیت برای دیوارهای برشی در مرکز هر نیمه ساختمان است. این کار به ندرت عملی است زیرا بخشی از فضا را اشغال می‌کند. بنابراین اغلب دیوارهای برشی را در انتهای هر ساختمان قرار می‌دهند. بهتر است از دیوارهایی استفاده کنید که هیچ روزنه ای در آنها وجود نداشته باشد. بنابراین معمولاً از دیوارهای برشی اطراف شفت آسانسور و راه پله استفاده می شود.

به عنوان مثال دیوارهای برشی مسطح را در نظر بگیرید. این شکل و موقعیت دیوارها، سفتی خمشی خوبی را در فاصله کوتاه ایجاد می‌کند، اما در جهت دیگر متکی به سفتی قاب ساختمان است. آرایش L شکل سفتی خمشی خوبی را در هر دو جهت فراهم می‌کند، اما ممکن است باعث ایجاد مشکلاتی جهت مهار یا جمع شدگی به داخل شود. اما این چیدمان با استفاده از یک هسته مرکزی، دیگر مشکلی نخواهد داشت.

کارگزاری و مراحل اجرای دیوارهای برشی با توجه به نوع دیوار متفاوت است. مراحل اجرای دیوار برشی بتنی به عنوان رایج‌ترین نوع این دیوارها به صورت زیر است:

مراحل اجرای دیوار برشی بتنی

1 . آرماتوربندی عمودی و افقی

2 . قالب‌بندی

3 . بتن‌ریزی

همچنین برش ورق‌ها طبق طول دهانه و ارتفاع طبقات و  نصب سخت‌کننده‌ها و اتصالات طبق نقشه سازه، دو مرحله اجرایی دیوار برشی بتنی هستند.

دیوارهای برشی چگونه می‌شکنند؟

طبق بررسی‌های انجام شده، تخریب چرخشی پایه شالوده، تخریب برشی، تخریب لغزندگی و تخریب خمشی، چهار نوع تخریب ممکن برای دیوارهای برشی است که در اثر زمین لرزه اتفاق خواهد افتاد. بنابراین در طراحی و بکارگیری این دیوارها باید تدابیر لازم جهت مقابله با این موضوعات در نظر گرفته شود.

 جالب است بدانید که در تخریب برشی، ترک‌های ناشی از خمش با ترک‌های ناشی از کشش قطری بتن ترکیب شده و بتن دیگر قادر به تحمل برش نمی‌باشد و برش باید توسط آرماتورهایی تحمل شود که موجب تخریب دیوار می‌شود. تخریب لغزندگی نیز به علت حرکت دیوار در جهت افقی اتفاق می‌افتد. در تخریب چرخشی پایه شالوده، چرخش شالوده فونداسیون را بلند می‌کند و موجب تخریب سازه می‌شود.

همچنین استفاده از Shear wall بازشو نیز گاهی موجب ایجاد مشکل می‌شود. در واقع شکست ناشی از شکست تیرهای کوپله مهمترین ضعف در دیوارهای برشی بازشو می باشد. تیرهای همبند یا جفت کننده(اسپندرل)، معمولا دارای طول کوتاه و عمقی زیاد هستند و اگر ضخامت آن‌ها کم باشد، تبدیل به تیر عمیق می‌شوند که از دیوارها ضعیف‌ترند و رفتار مطلوبی ندارند.

این تیرها در اثر حرکت جانبی یا خمشی و لنگر انداختن دیوار شکسته‌ می‌شوند. به طور کلی تخریب خمشی، شکست کششی قطری و شکست قطری فشاری، سه نوع تخریب در تیرهای همبند هستند.

شرکت ساختمانی پارسلند

پروژه ساختمانی شما چیست؟ به دنبال بازسازی و نوسازی خانه خود هستید؟ می‌خواهید یک مجتمع مسکونی یا اداری بسازید؟ به دنبال یک طرح معماری منحصر به فرد برای پروژه خود هستید؟ شرکت ساختمانی پارسلند با در اختیار داشتن متخصصین و کارشناسان در تمامی حوزه‌های ساختمانی همراه و مجری پروژه‌های ساختمانی شما خواهد بود. کافیست با کارشناسان ما در شرکت فرداسازان سرزمین پارس (پارسلند) تماس بگیرید و از خدمات ساختمانی بی‌نظیر ما استفاده کنید.

نویسنده: سید مهدی عدنانی ساداتی