دیوار برشی چیست؟

به گزارش اخبار ساختمان، دیواری که مقاومت ساختمان را در برابر بارهای جانبی نظیر زلزله و باد بالا می برد، دیوار برشی نامیده می شود. زمانی که دیوار‌ها و ستون ها پایداری و مقاومت فشاری ساختمان را حفظ می کنند و بار ساختمان را از سقف به فونداسیون (پی) منتقل می کنند، باید توسط دیوار برشی، مقاومت کششی ساختمان نیز بالا برود.

فناوری دیوار برشی به علم ساختمان در برابر بارهای جانبی مقاوم اشاره دارد. دیوارهای برشی به ویژه در ساختمان های مرتفع و مناطقی که در معرض باد جانبی و نیروهای لرزه ای قرار دارند؛ از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

نحوه عملکرد دیوار برشی در ساختمان

برای درک کامل کاربرد این سازه برشی ممکن است به تحصیل در مهندسی سازه نیاز داشته باشد، اما یک راه ساده برای درک بهتر نحوه عملکرد آن ها این است که یک مربع با چهار لبه، دو ستون و دو تیر تصور کنید. این قاب می تواند وزن را از بالا تحمل و به زمین منتقل کند؛ زیرا هر بار وارد شده به تیرهای بالا از طریق ستون ها به پایه مربع منتقل می شود که به این عمل فشرده سازی می گویند.

اما اگر بار بیش از حد به این مربع وارد شود ممکن است در این حالت هم بتواند این بار را تحمل کند و در ظاهر مشکلی پیش نیاید؛ اما با واردشدن یک نیروی جانبی مانند زلزله، به راحتی تخریب می شود. حالا شما این مربع را یک ساختمان چندطبقه در نظر بگیرید؛ مطمئناً خسارات سنگین و جبران ناپذیری متحمل می شوید.

برای جلوگیری از این اتفاقات، ساختمان شما باید توسط یک نیروی تکیه گاهی مهار شود. این دیوارها دارای مقاومت کششی بالایی هستند. آنها به نوبه خود امنیت ساختمان شمارا بالا می برد و اطمینان می دهند که هیچ باد و زلزله ای خانه شما را خراب نمی کند.

انواع دیوار برشی بر اساس شکل و فرم

انواع دیوار برشی به کار رفته در سازه ها تا حدود زیادی به اندازه و شکل ساختمان بستگی دارد و بر اساس شکل و مصالح دسته بندی می شوند. انواع دیوارهای برشی بر اساس شکل و فرم را می توان به چند مورد زیر خلاصه کرد.

دیوار برشی مونولیتیک

دیوار برشی مونولیتیک خود شامل چند نوع است که هر یک تحت شرایط خاصی در ساختمان سازی مورد استفاده قرار می گیرند. مونولیتیک نوعی از دیوار برشی است که در نوع خود ساده ترین است و به سه نوع کوتاه، اسکوات و طره ای تقسیم می شود.

دیوار برشی جفت

در بسیاری از موارد یک سری باز شدگی ها یا منافذی در این دیوار ایجاد می شود. به این نوع از دیوار برشی جفت شده یا کاپل گفته می شود زیرا این نوع از دیوارها به عنوان مقطع های دیواری پیوسته جداگانه رفتار می کنند که به وسیله تیر‌ها و دال های متصل به هم جفت شده اند.

دیوار برشی تخت و کانالی

دیوارهای برشی به لحاظ سطح مقطع در سه دسته صفحه ای و تخت، لبه دار و کانالی قرار می گیرند که در این شکل مقطع ها را مشاهده می کنید.

انواع دیوار برشی بر اساس مصالح مورد استفاده

بر اساس نوع مصالح مورد استفاده، دسته بندی جامع تری در خصوص دیوارهای برشی صورت گرفته است. بر این اساس دیوار برشی به انواع زیر تقسیم می شود.

دیوار برشی بتن مسلح

دیوارهای برشی بتن مسلح به طور گسترده در ساختمان های مسکونی کوچک و بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد. دیوارهای برشی به دو صورت افقی و قائم اجرا می شوند. ضخامت دیوارهای برشی بتن مسلح تا درجه زیادی به فاکتورهایی مانند الزامات عایق حرارتی ساختمان، سن ساختمان، تعداد طبقات ساختمان و دیگر موارد بستگی دارد. این ضخامت به طور معمول در بازه ۱۴۰ میلیمتری تا ۵۰۰ میلیمتری قرار می گیرد.

به منظور افزایش استحکام و مقاومت بهتر است که میلگرد‌ها را با استفاده از تنگ یا خاموت دورپیچ کنند. در بیشتر موارد سعی می شود که دیوار بتن مسلح را در سرتاسر ارتفاع ساختمان به صورت پیوسته اجرا کنند اما گاهی تحت شرایطی مانند ایجاد ورودی ساختمان یا فضای پارکینگ باید بازشدگی هایی را در آن ایجاد کرد. دو نوع دیوار برشی بتنی مسلح وجود دارد:

دیوار برشی درجا: در دیوار برشی در جا به منظور حفظ یکنواختی و پیوستگی میلگرد های دیوار، به قاب محیطی قلاب می شوند.
دیوار برشی پیش ساخته: در دیوار های برشی پیش ساخته یکنواختی و پیوستگی با تهیه کلیه های ذوزنقه شکل در طول لبه های پانل و یا از طریق اتصال پانل ها به قاب توسط میخ های فولادی صورت می گیرد. تاثیر شکل دیوار تعبیه بال در دیوارها برای پایداری و شکل پذیری سازه بسیار مفید است.

دیوار برشی مصالح بنایی

دیوار برشی مصالح بنایی که بلوک بتنی نیز نامیده می شود؛ با استفاده از مصالح توخالی مانند آجر و بلوک ساخته می شود. به عبارتی دیگر این نوع دیوارها با استفاده از بلوک های بتنی پیش ساخته و سبک و هم راستا با میلگرد‌های مسلح فولادی قرار گرفته اند و اجرا می شوند. مسلح سازی در این نوع از دیوارها به طور معمول به منظور حداکثر سازی بلوک های بتنی در مقابل بارهای لرزه ای مورد استفاده قرار می گیرد.

این میلگردها در هر دو جهت افقی و قائم در فضای بین بلوک قرار می گیرند. شکل و موقعیت پلان دیوار‌های برشی تأثیر به سزایی بر رفتار سازه می گذارند. بعد از قرار دادن میلگردها در بین بلوک های بتنی پیش ساخته، فضای باقیمانده بین بلوک ها با استفاده از ملات بتنی تازه پر می شود. این نوع از دیوارهای برشی از این مزیت برخوردار هستند که می توانند بارهای گرانشی و جانبی را تحمل کنند و بنابراین هم به عنوان یک دیوار برشی و هم به عنوان یک دیوار حامل عمل می کنند.

دیوار برشی فولادی

دیوارهای برشی فولادی در واقع متشکل از صفحات فولادی، ستون ها و تیرهای افقی است. عملکرد این نوع از دیوارهای برشی شباهت زیادی با شاه تیرها یا تیرهای اصلی صفحه ای دارند. صفحات فولادی دیواری به عنوان جان شاه تیرهای صفحه و ستون ها نیز به عنوان بال و تیر‌های افقی نیز به عنوان سخت کننده شاه تیرهای صفحه عمل می کنند.

دیوار‌های برشی فولادی به طور معمول در ساختم ن‌های با اسکلت فلزی و تعداد طبقات بسیار بالا مورد استفاده قرار می گیرند. از مزیت های بالقوه این نوع از دیوار می توان به هزینه نسبتاً پایین، اجرای سریع و آسان، وزن پایین آنها نسبت به دیگر انواع دیوارهای برشی به ویژه انواع بتنی و همچنین شکل پذیری زیاد آنها اشاره کرد.

چه نیروهایی به دیوارهای برشی وارد می شود؟

به طور کلی دیوار های برشی تحت نیروهای زیر قرار می گیرند:

-  نیروی برشی متغیر که مقدار آن در پایه حداکثر است.
-  لنگر خمشی متغیر که مقدار آن مجددا در پای دیوار حداکثر است و ایجاد کشش در یک لبه (لبه نزدیک به نیروها و فشار در لبه متقابل می نماید) با توجه به امکان عوض شدن جهت نیروی باد یا زلزله در ساختمان، کشش باید در هر دو لبه دیوار در نظر گرفته شود.
-  نیروی محوری فشاری ناشی از وزن طبقات که روی دیوار برشی تکیه دارد.

توجه: در صورتی که ارتفاع دیوار برشی کم باشد، غالبا نیروی برشی حاکم بر طراحی آن خواهد بود لیکن اگر ارتفاع دیوار برشی زیاد باشد لنگر خمشی حاکم بر طراحی آن خواهد بود. به هر حال دیوار باید برای هر دو نیروی فوق کنترل و در مقابل آنها مسلح شود.

چه سازه هایی به دیوار برشی نیاز دارند؟

بیشتر خانه ها، دارای دیوار برشی خارجی هستند، اما در خانه های بزرگ و ساختمان های مرتفع نوع داخلی آن هم وجود دارد که هسته برشی نامیده می شود. هر چه ساختمان بلندتر باشد، نیاز به دیوارهای برشی داخلی و سیستم مقاوم در برابر نیروی جانبی بیشتر می شود. این دیوارها به طور قابل توجهی نوسان سازه را کاهش می دهند تا آسیب وارد شده به سازه و محتویات آن کاهش یابد.

طراحی و نصب دیوارهای برشی

به‌عنوان یک قاعده کلی، مکان ایده‌آل برای دیوار برشی در ساختمان های اسکلت بتنی و فلزی که به آن نیاز دارند، در مرکز ساختمان است، اما متأسفانه قرار دادن این نوع دیوارها در این موقعیت تقریباً غیر عملی است و از همین رو این دیوارها را عمدتاً در گوشه ها و انتهای سازه به کار می برند.

فراتر از آن، دیوارهای برشی باید به صورت متقارن حول محور مرکزی ساختمان ساخته شوند. با این حال، وجود این دیوار برای معماران هنگام طراحی دشواری هایی به وجود می آورند؛ زیرا دیوارهای برشی فضای زیادی را اشغال می کنند. اغلب، دیوارهای برشی را در اطراف راه پله ها، چاهک های آسانسور یا دیوارهای بدون پنجره قرار دارند.

به‌عبارت‌دیگر، اگر در ضلع شمالی ساختمان دیوار برشی وجود داشته باشد، باید در ضلع جنوبی آن هم مشابه همان دیوار نصب شود؛ اگر در گوشه جنوب شرقی ساختمان این دیوار وجود داشته باشد، دیوار برشی یکسان در سمت مخالف محور مرکزی، در گوشه جنوب غربی قرار می گیرد.

اما در ساختمان های دارای اسکلت شناژی به دلیل وجود دیوارهای باربر و نسبی؛ همان دیوارهای باربر می توانند نقش برشی داشته باشند و مقاومت کششی ساختمان را بالا ببرند. دیوارهای باربر به تنهایی فقط بارهای فشاری را تا فونداسیون حمل می کنند، اما فاقد مهاربندی هستند، پس در برابر بارهای جانبی مقاومت نمی کنند، بنابراین با استفاده از میلگرد ثلث میانی در جدار دیوارهای باربر، مقاومت کششی ساختمان را بالا می برند.

مراحل اجرای دیوار برشی

به طور کلی فرآیند اجرای این نوع دیوارها در سازه های فلزی و بتنی در سه مرحله آرماتوربندی، قالب بندی و بتن ریزی خلاصه می شود و هر یک در ادامه به طور جداگانه شرح داده شده اند.

مرحله اول آرماتوربندی

این نوع از دیوارها دارای دو نوع میلگرد عمودی و افقی هستند. آرماتور‌های عمودی مدنظر برای اجرای دیوارهای برشی را باید در زمان اجرای آرماتوربندی فونداسیون در محلی که از پیش مشخص شده است قرار داد. به منظور جلوگیری از جابجایی و تغییر حالت آرماتور‌های عمودی از آرماتورهای افقی در فواصل مشخصی استفاده می کنند.

مرحله دوم قالب بندی

پس از به پایان رساندن آرماتوربندی باید نسبت به اجرای قالب بندی اقدام کرد. یکی از مهم ترین نکاتی که باید در اجرای قالب بندی به آن دقت کرد در واقع محل قرارگیری میلگرد‌های افقی و قائم در قالب است و باید به گونه ای باشد که بتن بتواند به راحتی از میان آنها حرکت کند. پس از اطمینان از قرارگیری مناسب میلگرد‌ها در فضای بین قالب ها، باید صفحات قالب را با استفاده از پین و گوه به یکدیگر و به آرماتورها متصل کرد.

مرحله سوم بتن ریزی

پس از قالب بندی و اطمینان از محکم بودن اتصالات قالب ها، می توان نسبت به بتن ریزی در فضای بین قالب ها اقدام نمود. همزمان با بتن ریزی باید با استفاده از دستگاه های ویبراتور از جای گیری مناسب بتن در میان میلگرد‌های افقی و عمودی اطمینان حاصل کرد.

بیشتر بخوانید: آشنایی با سیستم قاب ساختمانی بتن مسلح