تیر همبند و دیوار برشی همبسته

دیوار برشی

یکی از سیستم های مناسب برای مقابله با نیروهای جانبی مؤثر بر یک سازه ( اثر باد یا زلزله) استفاده از دیوار سازه ای برشی است. اثر زلزله بر ساختمان ها از سایر اثرات وارد بر آنها کاملاً متفاوت است. نیروهای ناشی از زلزله به مراتب شدیدتر و پیچیده تر از سایر نیروهای مؤثر هستند. عناصر مقاوم در مقابل نیروهای فوق شامل قاب خمشی، دیوار برشی یا ترکیبی از آن دو هستند. از لحاظ برتری می توان گفت که دیوار برشی اقتصادی تر از قاب است. این دیوارها قسمت عمده ی نیروهای جانبی وارد بر سازه و برش های حاصل از آن را جذب می کنند.

دیوار برشی فولادی

دیوار برشی فولادی صفحه فولادی نوعی سیستم جدید مقاوم در برابر بارهای جانبی بوده که نسبت سایر سیستم های مقاوم در برابر بار جانبی دارای عملکرد بهتری است. در این سیستم نیروهای جانبی توسط دیافراگم های کف طبقات به صورت افقی به صفحه، تیر و ستون های این نوع دیوار متقل می شود. قاب فولادی محیطی هر صفحه ممکن است دارای اتصال تیر به ستون به صورت ساده (مفصلی) یا ممان گیر (گیردار) باشد. همچنین صفحه می تواند با سخت کننده یا بدون آن باشد. علاوه بر این، صفحه ممکن است توسط پیچ و یا جوش به قاب محیطی اش متصل شود.

رفتار اصلی دیوار برشی صفحه ای فولادی مقاومت در برابر برش افقی طبقه و مقابله با لنگر واژگونی ناشی از بارهای جانبی است. پانل دیوار برشی صفحه ای شامل یک ورق نازک فولادی یا ضخامت 3 تا 10 میلیمتر دو ستون و تیرهای افقی کف است. که به این تیرها و ستون ها عناصر مرزی می گویند. صفحه فولادی دیوار برشی فولادی همراه با دو ستون مجاور، مانند یک تیر ورق قائم (طره) رفتار می نمایند. در این تیر ورق قائم، ستون ها به عنوان بال های تیر ورق و صفحه فولادی دیوار مانند جان آن، رفتار می کند. تیرهای افقی کف، اصولا ً به عنوان سخت کننده های عرضی در این تیر ورق قائم تلقی می شود.

در اکثر مواقع، تولید اعضای اسکلت فلزی در محل کارخانه و با تعبیه المان های لازم جهت اتصال ورق های فولادی (به صورت پیچی و یا جوشی) صورت می گیرد. پس از حمل به کارگاه و نصب اسکلت فلزی و ورق های فولادی توسط جرثقیل در محل خود قرار داده و پس از نصب موقت و سریع آن ها در مرحله بعد اتصال دائم و کامل ورق ها به المان های اطراف تامین می شود.

مزایای دیوار برشی

• کنترل تغییر مکان جانبی ساختمان (Drift)
• تغییر مکان جانبی ساختمان های دارای دیوار برشی در مقایسه با سازه های دارای بادبند کمتر است.
• برای سازه های بلند استفاده از قاب خمشی به تنهایی کافی نیست. و استفاده از دیوارهای برشی اجتناب ناپذیر است.
• امکان جانمائی دیوار برشی در فضاهای محدود (مانند هسته آسانسور و پشت راه پله های گرد).
• افزایش سختی ساختمان و افزایش ضریب ایمنی در مقابل شکست و ریزش و کاهش خسارت به اعضای غیر سازه ای.
• اگر نسبت ارتفاع به طول دیوار کمتر از 2 یا 3 باشد به آن دیوار برشی کوتاه می گویند.. دیوارهای برشی کوتاه در مقابل خمش مقاومت بیشتری دارند ولی در برابر برش از مقاومت کمی برخوردار هستند. بنابراین در این دیوارها رفتا ربرشی حاکم است.
• اگر نسبت ارتفاع به طول زیاد باشد، به آن دیوار برشی بلند (طره ای) می گویند. رفتار این نوع دیوارها بر خلاف نامشان اغلب خمشی است.

تیر همبند و دیوار برشی همبسته (coupling beam & coupled shear walls)

دو دیوار برشی مجزا را که به دلیل وجود بازشوی بزرگ به فاصله ای از یکدیگرجدا شده اند، می توان به وسیله اعضای سازه ای مقاوم در برابر بارهای محوری و لنگرهای خمشی بیکدیگر متصل نمود. در این حالت دیوار های برشی متصل شده بنام دیوار برشی همبسته و تیر رابط بنام تیر همبند یا تیر پیوند نامیده می شود. دیوار های برشی همبسته تغییر شکل جانبی ساختمان و نیز میزان لنگرهای خمشی طراحی در دیوار را کاهش می دهند.

معمولاً دو دیوار برشی مجاور و مجزا تغییر شکل خمشی از خود نشان می دهند در حالی که تیرهای همبند با انتقال برش و لنگر خمشی بین دو دیوار رفتار دیوارهای برشی همبسته را به رفتار قاب خمشی نزدیک کرده و تغییر شکل جانبی را نیز به تغییر شکل برشی نزدیک می کند.سختی تیر همبند تأثیر بسزایی در رفتار دیوارهای برشی همبسته دارد به طوری که اگر سختی آن کم باشد؛ رفتار مجموعه به رفتار دو دیوار برشی مجزا و اگر سختی تیر پیوند زیاد باشد، رفتار مجموعه به رفتار یک دیوار برشی کامل و پیوسته نزدیک می شود. اما این نکته هم بسیار مهمه که تیرهای همبند نیروی برشی قابل توجهی را از یک دیوار برشی با عملکرد کنسولی به دیوار برشی دیگر انتقال می دهد لذا تغییر شکل برشی زیادی در ان ایجاد می شود در نتیجه این تیر در زلزله سریعاً تخریب می شود.