دیوارهای برشی فولادی

شمار نشریه : 162


اشاره: در سه دهه اخیر استفاده از دیوار برشی فولادی به عنوان یک سیستم باربر جانبی در ساختمان مورد توجه پژوهشگران و طراحان قرار گرفته است. این پدیده نوین که در جهان به سرعت رو به گسترش است، در ساخت ساختمان‌های جدید و بعضاً تقویت ساختمان‌های موجود، به خصوص در کشورهای با لرزه‌خیزی بالا همچون آمریکا و ژاپن به کار گرفته شده است.

کاربرد در نقاط مختلف دنیا

دیوارهای برشی فولادی در تعداد بسیاری از ساختمان‌ها در ایالات‌متحده، کانادا، مکزیک و ژاپن در طیف وسیعی از انواع ساختمان‌ها از خانه‌های مسکونی تک خانوار تا ساختمان‌های بلندمرتبه استفاده شده است. علاوه بر ساختمان‌های جدید، ورق‌های فولادی جان برای مقاوم‌سازی ساختمان‌های موجود دارای قاب که سختی و مقاومت بیشتری نیاز دارند، به کار رفته است.

هر جا عملکرد ساختمان اجازۀ استفاده از دیوارهای با طول متوسط را بدهد، دیوارهای برشی فولادی به کار می‌روند. ساختمان‌های میان‌مرتبه و بلندمرتبه با پلان های تکراری و هستۀ ساختمانی پیوسته، به ویژه برای دیوارهای برشی فولادی مناسب می‌باشند.

1-2 کاربرد در ژاپن

روش طراحی در ژاپن الزام می‌کند طراحی هر ساختمان بالای 60 متر ، یا هر ساختمانی که با ماشین‌آلات ویژه‌ای صرف‌نظر از ارتفاع آن اجرا می‌شود، به یک بررسی دقیق نیاز داشته باشد. به طور سنتی، در ساختمان مرکزی ژاپن فرایند بررسی دقیق انجام‌شده و ساختمان‌های دیوارهای برشی فولادی به کمیتۀ ویژۀ ساختمان‌های فولادی ارجاع داده می‌شوند. در نتیجه، برای طراحی این سیستم‌ها روش‌های مختلفی در نظر گرفته ‌شده است. کمیتۀ بررسی دقیق معمولاً الزام می‌دارد که چندین تحلیل دینامیکی تاریخچۀ زمانی غیرخطی برای تأیید طراحی این سیستم ها انجام شود، هرچند پیچیدگی این نوع تحلیل‌ها برای هر پروژه متفاوت است.

در تعدادی از حالات، یکی از سه نوع مختلف دیوار برشی فولادی در ژاپن استفاده شده است. اولین اجرا شامل دیوارهایی با ورق‌های فولادی پرکننده کل عرض دهانه بین تیرها و ستون‌ها مانند آنچه در آمریکای شمالی استفاده می‌شود، می‌باشد. این نوع دیوارها همیشه دارای سخت کننده بوده (و بعضی اوقات سخت کننده‌های سنگین)، چون در ژاپن اعضائی که مقاومت بار جانبی را تأمین می‌کنند، اجازۀ کمانش ندارند. (شکل 1-1)

(b) (a)

شکل 1-1- پانل دیوار برشی در ژاپن (a) سخت‌کننده‌های افقی (b) سخت‌کننده‌های افقی و قائم

مـثال‌هایی از ساختمان‌های جدید دارای دیوار برشی فولادی در ژاپن، ساختمان Nippon Steel و ساختمان Shinjuku Nomura که هر دو در توکیو قرار دارند و در سال 1970 ساخته‌شده‌اند،می‌باشد. (شکل 1-2)

شکل 1-2- ساختمان Nippon Steel (سمت راست) و ساختمان Shinjuku Nomura (سمت چپ)

به نظر می‌رسد اولین ساختمانی که در آن از دیوارهای برشی فولادی استفاده گردید، ساختمان بیست طبقه Nippon Steel در توکیو بوده است. با توجه به لرزه‌خیزی شدید منطقه و دقت ژاپنی‌ها در انتخاب سیستم مقاوم سازه‌های خود برای نیروهای جانبی ناشی از زلزله، اهمیت و رفتار مناسب دیوارهای برشی فولادی تا حدی مشخص می‌گردد. البته این انتخاب با مطالعۀ دقیق و آزمایش‌های انجام‌شده در دانشگاه توکیو صورت گرفته است.

 

 

شکل 1-3- سیتی هال کوبه (عکس از برونو)

شکل 1-4- پلان و نمای ساختمان سیتی هال کوبه (فوجی تانا و همکاران، 1996)

در بررسی تجربۀ ژاپنی‌ها در مورد دیوارهای برشی فولادی، مهم است بدانیم که در روش مهندسی سازۀ سنتی در ژاپن، تمام اتصالات تیر به ستون در ساختمان را حتی وقتی در بخشی از سیستم سازه‌ای از مهار بند یا دیوار استفاده می‌شود، اتصالات کاملاً گیردار درنظرگرفته می‌شوند. در این صورت، دیوارهای برشی فولادی مانند میراگرهای هیسترسیز می‌باشند که عملکرد اولیۀ آنها، کاهش حداکثر پاسخ ساختمان در حین زلزله است. با این حال، وجود دیوارهای برشی فولادی و قاب‌های خمشی مقاوم کامل در مقایسه با روش آمریکای شمالی، فراوانی بیشتری دارد.

ادامه دارد

ارائه دهنده مقاله: شركت سبك آفرينان عمارت پارس