دیوار برشی فولادی در ساخت اسکلت ساخمانی و اهمیت دیوار برشی فولادی
در این پژوهش به معرفی دیوار برشی فولادی مرکب پرداخته میشود برخی از برتریهای این دیوارها در مقایسه با دیگر سیستمهای مهار جانبی به ویژه دیوارهای برشی سنتی فولادی مورد ارزیابی قرار میگیرد.
بخش های مختلف دیوارهای برشی فولادی مرکب شامل دیوار برشی فولادی پانل بتنی اتصالهای برشی و ستونها و تیرهای مرزی معرفی شدند.
پس از معرفی برخی از ویژگیهای رفتاری به همراه برتری ها و کاستی های این دیوارها مروری بر پژوهشهای انجام شده در زمینه ی استفاده از دیوارهای برشی فولادی مرکب به عنوان سیستم باربر جانبی پرداخته شد.
به منظور بررسی دقیق تر رفتار دیوار برشی فولادی مرکب این سیستم باربر به دو گونه ی استفاده از المان صفحه ای و مدل نواری در نرم افزار مدل سازی شد و به منظور اطمینان از مدلهای انجام شده نتیجه های مدلها با نتیجه های آزمایشگاهی صحت سنجی شدند.
بررسی ها نشان دادند که میتوان از مدل نواری برای الگوسازی دیوارهای برشی فولادی مرکب استفاده کرد. علاوه بر این برای شناخت بیشتر رفتار ساختمانهای مجهز به دیوار برشی فولادی و فولادی مرکب، نمونه هایی از ساختمانها با تعداد طبقه های مختلف ساخته شدند و عاملهایی مانند چگونگی تشکیل مفصل های پلاستیک در نمونه ها حداکثر جابجایی مقاومت برشی شکل پذیری و ضریب رفتار مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتیجه ها نشان دادند که عاملهای رفتاری دیوار برشی مرکب پیشنهاد شده نسبت به دیوار برشی فولادی تا حد قابل توجهی مناسب تر هستند.
از این رو با توجه به امکان ساخت این دیوارهای برشی مرکب که به صورت پیش ساخته با اضافه شدن پانلهای بتنی به ورق فولادی انجام میشود و همچنین سرعت بالای ساخت آنها نسبت به سایر دیوارهای برشی استفاده از این دیوارها برای بهبود رفتار لرزه ای ساختمانها به عنوان سیستمی نوین و کارآمد در مهار جانبی سازه ها پیشنهاد می شود.
مقدمه
بارهای جانبی وارد بر سازه ها همواره از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند سیستمهای سازه ای بسیاری برای تحمل این بارها پیشنهاد و ارائه شده اند. بررسی رفتار و عملکرد این سیستمها همواره مورد توجه پژوهشگران قرار دارند. در سالهای اخیر از دیوارهای برشی فولادی مرکب به عنوان یکی از کارآمدترین سیستم های مهار جانبی استفاده شده است. در این فصل اهمیت پژوهش در این زمینه بیان میشود. هم چنین شرحی کلی از پیشینه و نیازمندیهای شناخت رفتار سیستمهای دارای دیوار برشی فولادی مرکب در سازه ها ارائه می شود.
اهمیت دیوار برشی فولادی
در دهه های اخیر پژوهشهای فراوانی در مورد سیستمهای ترکیبی انجام شده اند. این پژوهش ها با توجه به نیازهای سازه ها شامل سختی مناسب برای کاهش دریفت طبقه ها ویژگی جذب انرژی بالا جلوگیری از خسارتهای ناگهانی و رفتار مناسب در برابر بارهای جانبی که مهمترین بارهای وارد بر سازه را تشکیل می دهند. صورت گرفته اند. دیوارهای برشی یکی از سیستمهای مناسب هستند که به رفتار مناسب تر سازه در مقابله با بارهای جانبی کمک شایانی میکنند از بین دیوارهای برشی مختلفی که پیشنهاد شدند. دیوارهای برشی فولادی به علت وزن پایین مسائل اجرایی و رفتار مناسب تر مورد توجه قرار گرفتند.
این دیوارها کاستی هایی نیز دارند. مهمترین کاستی آنها را میتوان کمانش ورق فولادی استفاده شده در دیوارهای برشی فولادی دانست. به منظور رفع این مشکل دیوارهای نوینی به نام دیوارهای برشی فولادی مرکب پیشنهاد شدند. در این دیوارها به کمک پانلهای بتنی تا حدی از کمانش ورقهای فولادی جلوگیری میشود. از این رو شناخت ویژگیها و رفتار این دیوارها از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
در فصلهای آینده به معرفی دیوار برشی فولادی مرکب و ویژگیهای آنها و هم چنین کاربرد آنها در سازه ها پرداخته میشود. هم چنین رفتار سازه هایی که از این دیوارها به عنوان سیستم باربر جانبی استفاده می کنند، مورد ارزیابی قرار میگیرند و با سیستمهای دیگر مهار جانبی مقایسه می شوند.
در این فصل به بحث پیرامون ویژگیها تواناییها و کاستیهای روشهای طراحی سازه ها و بارهای جانبی و سیستم های مهار این بارها پرداخته شد.
هم چنین دیوارهای برشی فولادی مرکب به عنوان یکی از کارآمدترین سیستم های مهار جانبی سازه ها معرفی شد. در پایان این بخش روند ارائه پژوهش همراه با چگونگی تنظیم فصلهای این پژوهش شرح داده می شود.
این پژوهش در شش فصل تدوین شده است.
فصل دوم به شرح ویژگیها و رفتار دیوارهای برشی فولادی مرکب می پردازد. در این فصل بخشهای تشکیل دهنده ی دیوارهای برشی فولادی مرکب و رفتار آنها در برابر بارهای جانبی به طور خلاصه شرح داده میشود. در فصل سوم کاربردهای مختلف دیوارهای برشی فولادی مرکب به همراه نمونه هایی از پژوهشهای انجام شده در زمینه های مختلف سازه ای ارائه میشود.
با وجود ویژگیهای منحصر به فرد دیوارهای برشی فولادی مرکب و برتریهای فراوان این دیوارها نسبت به دیگر سیستم های مهار جانبی سازه ها هنوز هم پژوهشهای اندکی در زمینه ی شناخت رفتار این دیوارها و استفاده ی از آنها در سیستم های سازه ای انجام شده است. در فصل چهارم به منظور اطمینان از نرم افزار برای مدل سازی دیوار برشی فولادی و فولادی مرکب یک نمونه ی آزمایشگاهی در نرم افزار الگوسازی میشوند و نتیجه های به دست آمده از آن با نتیجه های آزمایشگاهی مورد مقایسه و صحت سنجی قرار میگیرند.
پس از اطمینان از درست بودن الگوی عددی در فصل چهارم در فصل پنجم چند نمونه از ساختمانهای مجهز به دیوارهای برشی فولادی و فولادی مرکب با تعداد طبقه های مختلف در نرم افزار مدل سازی خواهند شد و عامل های مختلف آنها مورد ارزیابی قرار میگیرند و ضریب رفتار آنها با مقدار پیشنهاد شده در آیین نامه مقایسه می شود.
در پایان نیز در فصل ششم به نتیجه گیری و پیشنهاد پژوهش برای آیندگان پرداخته خواهد شد.
دیوارهای برشی فولادی مرکب composite steel shear walls) سیستمهای مهار جانبی نوینی هستند که به دلیل برخورداری از برتریها و خصوصیات رفتاری منحصر به فرد خود بسیاری از نیازمندی ها در زمینه سازه ها را برآورده میسازند در ادامه به شرح بخشهای تشکیل دهنده ی این دیوارها و بیان ویژگیهای رفتاری آنها پرداخته می شود.
معرفی دیوار برشی فولادی مرکب
دیوارهای برشی مورد بررسی در این پژوهش شامل دیوار برشی فولادی است که با دیوار برشی بتنی از یک یا دو طرف تقویت شده است. اتصال این دو دیوار فولادی و بتنی به کمک برش گیرها یا پیچ ها انجام می شود. به این دیوارها دیوارهای برشی فولادی مرکب ” Composite Steel Plate Shear Wall) گفته می شود.
نمونه ای از دیوارهای برشی مرکب
دیوارهای برشی مرکب در سالهای اخیر در ساختمانها مورد استفاده قرار گرفته اند ولی در مقابل دیگر سیستمهای متداول دیگر کاربرد کم تری دارند.
در این پژوهش اطلاعاتی در مورد ویژگیهای دیوارهای برشی فولادی مرکب نمونه هایی از کاربرد آنها در سازه ها رفتار لرزه ای آنها آیین نامه های موجود در مورد دیوارهای برشی مرکب و پیشنهادهایی به منظور چگونگی طراحی آنها ارائه میشوند.
برخی از برتریهای دیوارهای برشی فولادی مرکب
در مقایسه با دیگر سیستمهای مهار جانبی سازه ها دیوارهای برشی فولادی مرکب دارای برتری هایی هستند.
در ادامه به برخی از این برتری ها اشاره میشود
در مقایسه با دیوارهای برشی بتنی دیوار برشی مرکب با ظرفیت برشی مشابه دارای ضخامت و وزن کم تری خواهد بود کمتر بودن مقطع این دیوار از نقطه نظر معماری مناسب است و فضای بیشتری را در اختیار قرار میدهد وزن کم تر این دیوارها امکان استفاده از این گونه دیوارها برای سازه های بلند را نیز فراهم میکند هم چنین کاهش در نیروهای زلزله ای وارد شده با سازه و پی هایی با ابعاد کوچک تر را نتیجه می دهد.
دیوارهای برشی مرکب میتواند بصورت پیش ساخته یا بصورت درجا در محل ساخته شود. از آن جا که دیوار برشی فولادی میتواند سختی و پایداری دیوار را در زمان اجرا فراهم کند. ساخت دیوارهای برشی بتنی میتواند به طور مجزا و مستقل از دیوار برشی فولادی انجام پذیرد در حالت پیش ساخته دیوارهای بتنی میتواند در هر زمان دلخواه به ورق فولادی پیچ شود.
در یک دیوار برشی فولادی برش طبقه به کمک میدان کششی ایجاد شده پس از کمانش قطری در ورق فولادی تحمل میشود در دیوار برشی مرکب دیوار بتنی ورق فولادی را محدود می کند و قبل از جاری شدن ورق تا حدی از کمانش آن جلوگیری میشود در نتیجه ورق فولادی نیروی برشی طبقه را به کمک جاری شدن در برش تحمل میکند ظرفیت برشی ورق فولادی در جاری شدن بسیار بیشتر از ظرفیت آن در حالت میدان کششی پس از کمانش است.
علاوه بر آن در دیوارهای برشی مرکب دیوار بتنی باعث ایجاد عایق صوتی و حرارتی و هم چنین محافظ آتش سوزی ورق فولادی می شود.
