دیوار برشی یکی از عناصر حیاتی در مهندسی سازه و طراحی ساختمان‌ها است که نقش کلیدی در تأمین پایداری و مقاومت سازه‌ها در برابر نیروهای جانبی ایفا می‌کند. این نیروها که عمدتاً ناشی از باد و زلزله هستند، می‌توانند باعث تغییر شکل‌های بزرگ و حتی تخریب ساختمان‌ها شوند؛ بنابراین، طراحی و اجرای صحیح دیوارهای برشی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
دیوار برشی به عنوان یک عنصر سازه‌ای با مقاومت بالا، عمدتاً از بتن مسلح یا فولاد ساخته می‌شود و در تمام ارتفاع ساختمان امتداد می‌یابد. این دیوارها با توزیع نیروهای جانبی به فونداسیون و سایر اجزای سازه‌ای، از تغییر شکل‌های غیرمجاز و تخریب جلوگیری می‌کنند.
در این مقاله به بررسی دیوارهای برشی و مزایای و نحوه اجرای آنها خواهیم پرداخت.
دیوار برشی چیست؟
دیوار برشی در راستای خنثی کردن بارهای جانبی مثل باری که باد یا زلزله وارد می‌کنند، در سازه استفاده می‌شود. از این نوع دیوار اغلب در سازه‌هایی با اسکلت چوبی یا فلزی استفاده می‌شوند.
دیوار برشی (Shear Wall) در سازه قاب بتنی مسلح نیز دیده می‌شود. در سازه‌های قاب بتنی مسلح، تأثیر نیروهای باد با افزایش ارتفاع سازه اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
دیوار برشی وظیفه دارد نیروهای جانبی را که به ساختمان وارد می‌شود به فونداسیون منتقل کند و از تغییر شکل و تخریب سازه جلوگیری کند. این دیوارها به ویژه در ساختمان‌های بلند و در مناطقی که خطر وقوع زلزله بالا است بسیار حیاتی هستند.
دیوارهای برشی چگونه عمل می‌کنند؟
درک کامل فیزیک دیوارهای برشی اغلب با اصطلاحات مهندسی همراه است، امّا یک راه ساده برای فهم عملکرد آنها این است که یک مربع چوبی با چهار لبه را تصور کنید. این قاب می‌تواند وزن از بالا (نیروی فشاری) را تحمل کند، زیرا هر باری که روی تیر بالایی قرار می‌گیرد از طریق ستون‌ها به پایه مربع منتقل می‌شود.
امّا اگر فشار زیادی به طرفیت آن وارد کنید (نیروهای جانبی) مربع می‌چرخد و در خود فرومی‌ریزد مگر اینکه توسط تکیه‌گاه‌هایی مهار شود. دیوارهای برشی دارای این مهاربندها هستند و به گونه‌ای طراحی شده‌اند که روی خودشان فرو نریزند. آنها این اطمینان را می‌دهند که هیچ بادی نتواند خانه شما را خراب کند.
با این حال، حمایت دیوارهای برشی می‌تواند مانعی برای طراحی برای معماران ایجاد کند. وجود تکیه‌گاه، ابعاد پنجره یا درهای موجود را محدود می‌کند.
مواد سازنده دیوار برشی
مصالح مورد استفاده در ساخت دیوار برشی به عوامل مختلفی از جمله نوع سازه، الزامات عملکردی، در دسترس بودن مصالح و مقرون‌به‌صرفه بودن بستگی دارد. استفاده از ساندویچ پانل به عنوان دیوار برشی مجاز است، امّا با ملاحظات و محدودیت‌هایی همراه است.
مصالح ساختمانی چیست؟ مصالح ساختمانی به موادی اطلاق می‌شود که در ساخت و ساز ساختمان‌ها و سایر سازه‌ها استفاده می‌شوند.
مصالح پر کاربرد و رایج در ساخت دیوار برشی شامل موارد زیر می‌شوند:
بتن مسلح:
بتن مسلح از رایج‌ترین مصالحی است که برای ساخت دیوارهای برشی در ساختمان‌های مرتفع و سازه‌های با باربری سنگین استفاده می‌شود. بتن مسلح از بتن و میل‌گردهای فولادی ساخته می‌شود. در معرفی کامل انواع میلگرد به بررسی آنها پرداخته ایم. بتن به تنهایی در برابر فشار قوی است؛ اما در برابر کشش ضعیف است. میل‌گردهای فولادی برای جبران ضعف کششی بتن تعبیه می‌شوند.
فولاد:
فولاد نیز یکی از مصالح رایج برای ساخت دیوارهای برشی است، به خصوص در ساختمان‌های بلند و سازه‌های با سقف‌های بلند. فولاد از میلگردها، ورق‌ها و پلیت‌های فولادی تشکیل شده است. فولاد مقاومت بسیار بالایی در برابر نیروهای کششی و فشاری دارد و می‌تواند سازه‌های بسیار سفت و مقاومی ایجاد کند.
چوب:
چوب نیز می‌تواند برای ساخت دیوارهای برشی در ساختمان‌های کوچک و سازه‌های با باربری سبک استفاده شود. چوب مقاومت بالایی در برابر نیروهای فشاری دارد، اما در برابر نیروهای کششی ضعیف است.
در صورت انتخاب مصالح پیش ساخته؛ مانند ساندویچ پانل دیواری باید حتماً محاسبات لازم توسط مهندسان و طراحان صورت گیرد.
کدام سازه‌ها به دیوار برشی نیاز دارند؟
تقریباً در همه خانه‌ها می‌توان از دیوار برشی خارجی استفاده کرد، امّا دیوارهای برشی داخلی معمولاً فقط در خانه‌های بزرگ‌تر و ساختمان‌های مرتفع که در معرض بادهای جانبی و نیروهای لرزه‌ای قرار دارند، به کار برده می‌شوند. هر چه ساختمان بلند باشد، نیاز به دیوارهای برشی داخلی و یک سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی بیشتر می‌شود.
محل قرارگیری دیوارهای برشی
به عنوان یک قاعده کلی، مکان ایدئال برای قرارگیری دیوارهای برشی در ساختمان‌های بلندمرتبه و خانه‌هایی که به آنها نیاز دارند، در مرکز هر نیمه از ساختمان است. فراتر از آن، دیوارهای برشی باید به صورت متقارن در اطراف محور مرکزی ساختمان ساخته شوند.
به عبارت دیگر، اگر در ضلع شمالی یک دیوار برشی وجود داشته باشد، باید یک دیوار برشی مشابه در ضلع جنوبی داشته باشد.
اگر در گوشه جنوب شرقی یک ساختمان یک دیوار برشی وجود داشته باشد، یک دیوار برشی مشابه در طرف مقابل محور مرکزی، در گوشه جنوب غربی قرار خواهد گرفت.
برای استعلام قیمت و مشاوره تخصصی پیش از خرید با کارشناسان فروش تماس بگیرید.
فرایند طراحی دیوار برشی
پیش از آنکه وارد محاسبات دقیق و تخصصی شویم، خوب است که نگاهی کلی به مراحل لازم برای طراحی دیوارهای برشی بتن پیش‌ساخته بیندازیم.
محاسبه بارهای مشخصه‌ای که بر روی دیوارهای برشی اعمال می‌شوند
- ترکیب بارها برای یافتن بارهای طراحی
- تعریف هندسه و خواص مواد دیوار
- بررسی واژگونی در حد نهایی بهره‌برداری (ULS)
- بررسی لغزش در حد نهایی بهره‌برداری (ULS)
بارهای مشخصه
دیوارهای برشی باید بارهای افقی وارد بر ساختمان را تحمل کنند. همچنین، وزن خود سازه‌ها نیز هم‌زمان بر روی دیوارها اعمال می‌شود که این امر می‌تواند مقاومت دیوارهای برشی را افزایش دهد.
بارهای جانبی باد
بارهای افقی از نماها از طریق دال‌های کف به دیوارهای تثبیت‌کننده منتقل می‌شوند. دیوارهای برشی باید این بارهای جانبی باد را تحمل کرده و بارها را به فونداسیون منتقل کنند.
نکات مهم در انتخاب مصالح برای دیوارهای برشی
در جدول زیر نکات مهم مرتبط با انتخاب مصالح یا مقاطع برشی برای ساخت این نوع دیوار را مشاهده می‌کنید:
| مقاومت | مصالح باید به قدر کافی مقاوم باشند تا بتوانند نیروهای جانبی ناشی از باد، زلزله و بارهای دیگر را تحمل کنند. |
| صلبیت | دیوارهای برشی باید به گونه‌ای سفت و صلب باشند تا از لرزش و تغییر شکل زیاد در زیر بار جلوگیری کنند. |
| قابلیت انعطاف‌پذیری | مصالح تا حدی باید انعطاف‌پذیر باشند تا بتوانند تنش‌ها و تغییر شکل‌های جزئی را بدون ترک خوردن یا شکستن تحمل کنند. |
| وزن | وزن مصالح باید در نظر گرفته شود، زیرا دیوارهای برشی سنگین می‌توانند بار مرده سازه را به طور قابل توجهی افزایش دهند. |
دیوار برشی چیست؟ + کاربرد، انواع و نحوه اجرا
دیوارهای برشی به عنوان یکی از اصلی‌ترین اجزای مقاوم در برابر نیروهای جانبی، نقش حیاتی در طراحی سازه‌های مدرن دارند. استفاده از این دیوارها می‌تواند به بهبود ایمنی، پایداری و دوام سازه‌ها در برابر حوادث طبیعی و بارهای بهره‌برداری روزمره منجر شود؛ بنابراین، درک عمیق و اجرای صحیح این عناصر سازه‌ای برای مهندسان و طراحان بسیار ضروری است.
سوالهای متداول
دیوار برشی باید در کجا قرار داده شود؟
به طور کلی، بهترین مکان برای قرارگیری دیوارهای برشی در مرکز هر نیمه از ساختمان است.
چه تفاوتی بین دیوار برشی و دیوار حمال وجود دارد؟
دیوار حمال دیواری است که برای تحمل وزن سازه های بالا از آن استفاده می شود. در حالی که دیوار برشی برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی مانند باد و زلزله طراحی شده است.
