دیوار برشی فولادی
دیوار برشی فولادی به عنوان یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی در سه دهه اخیر به سرعت در دنیا مورد توجه قرارگرفته و از این سیستم برای ساخت و مقاوم‌سازی ساختمان‌های مهمی در دنیا به ویژه درکشورهای زلزله خیزی چون ژاپن وآمریکا استفاده شده‌است.
ازجمله ساختمان‌های ساخته شده با این سیستم می‌توان به بیمارستان ۶طبقه در لوس آنجلس دراوایل دهه ۸۰ میلادی، مرکزدرمانی پرتلند در سال ۲۰۰۸، ساختمان بین‌المللی لاس وگاس در سال ۲۰۰۹ و ساختمان اداری ۳۵ طبقه درکوبه اشاره نمود. بطوریکه ساختمان بیمارستان ۶ طبقه در لوس آنجلس و ساختمان اداری ۳۵ طبقه درکوبه دو سازه مهمی هستند که در آنها ازسیستم دیواربرشی فولادی به عنوان سیستم مقاوم دربرابر بارهای جانبی استفاده شده و دو زلزله شدید نرثریج و کوبه را پشت سر گذاشته‌اند و مطالعات انجام شده بر روی این دو ساختمان پس از زلزله همگی از رفتار بسیار خوب سیستم دیوارهای برشی فولادی در طول زلزله و وارد شدن کمترین خسارت به این دو ساختمان حکایت می‌کنند. همچنین ساختمان‌های بسیاری بااستفاده از دیوارهای برشی فولادی دربرابر بارهای جانبی، خصوصاً زلزله تقویت شده‌اند که دو نمونه مهم از آنها، ساختمان مرکز درمانی در چارلستون و ساختمان کتابخانه ایالتی اورگان در آمریکا می‌باشد..
دیوارهای برشی فولادی از ورق فولادی که توسط تیرها و ستون‌ها احاطه شده‌است، تشکیل گردیده‌اند؛ که به تیرها و ستون‌ها عناصر مرزی می‌گویند. دیوارهای برشی فولادی مشابه تیرورق طره‌ای عمل می‌نمایند، که در آن ستون هابه منظور بال‌های تیر ورق، تیرهای طبقات همانند سخت‌کننده‌های آن و ورق‌های فولادی به عنوان جان تیر ورق می‌باشند.
دیوار برشی فولادی صفحه فولادی نوعی سیستم جدید مقاوم در برابر بارهای جانبی بوده که نسبت سایر سیستم‌های مقاوم در برابر بار جانبی دارای عملکرد بهتری است. در این سیستم نیروهای جانبی توسط دیافراگم‌های کف طبقات به صورت افقی به صفحه، تیر و ستون‌های این نوع دیوار متقل می‌شود. قاب فولادی محیطی هر صفحه ممکن است دارای اتصال تیر به ستون به صورت ساده (مفصلی) یا ممان گیر (گیردار) باشد. همچنین صفحه می‌تواند با سخت کننده یا بدون آن باشد. علاوه بر این، صفحه ممکن است توسط پیچ و یا جوش به قاب محیطی‌اش 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 صفحه‌ای شامل یک ورق نازک فولادی یا ضخامت ۳ تا ۱۰ میلیمتر دو ستون و تیرهای افقی کف است. که به این تیرها و ستون‌ها عناصر مرزی می‌گویند. صفحه فولادی دیوار برشی فولادی همراه با دو ستون مجاور، مانند یک تیر ورق قائم (طره) رفتار می‌نمایند. در این تیر ورق قائم، ستون‌ها به عنوان بال‌های تیر ورق و صفحه فولادی دیوار مانند جان آن، رفتار می‌کند.
تیرهای افقی کف، اصولا‌ً به عنوان سخت کننده‌های عرضی در این تیر ورق قائم تلقی می‌شود. در اکثر مواقع، تولید اعضای اسکلت فلزی در محل کارخانه و با تعبیه المان‌های لازم جهت اتصال ورق‌های فولادی (به صورت پیچی و یا جوشی) صورت می‌گیرد. پس از حمل به کارگاه و نصب اسکلت فلزی و ورق‌های فولادی توسط جرثقیل در محل خود قرار داده و پس از نصب موقت و سریع آنها در مرحله بعد اتصال دائم و کامل ورق‌ها به المان‌های اطراف تامین می‌شود.
مزایای دیوار برشی فولادی:
- کاهش وزن فولاد مصرفی سازه (این مقدار بسته به زیر بنا و تعداد طبقات سازه متغیر می‌باشد)
- کاهش بار مرده و سبک سازی ناشی از آن
- کاهش سطح اشغال دیوار برشی و در نتیجه افزایش فضای مفید داخلی
- افزایش سرعت اجرا (سریع سازی)
- کاهش طول و تعداد دیوار برشی و در نتیجه رفع محدودیت‌های معماری ناشی از آن
- افزایش ضریب رفتار سازه و شکل پذیری در برابر زلزله
- کاهش هزینه فونداسیون به واسطه سبک سازی و در نتیجه کاهش هزینه‌ها
- افزایش سرعت اجرای ساختمان نسبت به سایر سیستم‌ها به ویژه سازه‌های بتنی
- با توجه به دقت بالای مورد نیاز در اجرای دیوار برشی فولادی فرایند ساخت آن در کارخانه و با اعمال مراحل کنترل کیفیت انجام می‌شود
انواع دیوار برشی فولادی:
- دیوار برشی فلزی بدون سخت‌کننده: دراین نوع دیوارها ورق جان مقاومت فشاری ناچیزی دارد و بنابراین کمانش بر اثر بارهای کوچک به وجود می‌آید ازطرف دیگر، بارهای جانبی توسط مقاومت کششی قطری به وجود آمده در جان دیوار تحمل می‌شود که این عملکرد همانند میدان‌های کششی به وجود آمده در تیرورق‌ها است.
- دیوار برشی فلزی شامل سخت‌کننده: دراین نوع دیوارها سخت‌کننده‌ها ظرفیت کمانشی ورق جان دیوار برشی را افزایش می‌دهد.
- دیواربرشی فلزی مرکب (ترکیب بتن وفلز): دراین سیستم سختی موردنیاز برای ورق فلزی جان دیوارتوسط بتن آرمه تأمین می‌شود. از بتن سخت‌کننده می‌توان در یک طرف یا هر دو طرف ورق جان دیوار استفاده کرد.
