- تعداد صفحات: 53
- آخرین ویرایش: سال 1402
- ناشر: ایستا سازه قهستان
- شابک: 2-6-97723-622-978
- تولید کنندگان محتوا:
47 هزار تومان
دریافت این کتاب الکترونیک میزان مقاومت ساختمان در برابر زلزله به نسبت سختی و شکل پذیری آن است اما آیا سیستم باربر جانبی وجود دارد که این دو را باهم در خود داشته باشد؟ سیستم دیوار برشی فولادی به دلیل استهلاک قابل توجه انرژی و عملکرد فیوز سازه ای آن مورد توجه مهندسین طراح قرار گرفته است. سوال اینجاست رفتار دیوار برشی فولادی در برابر زلزله به چه صورتی است؟ تفاوت بین دیوار برشی فولادی با دیوار برشی بتنی در چه چیزی است؟
ما در این ایبوک جامع به تحلیل و طراحی دیوار برشی فلزی می پردازیم و ریز جزئیات اجرایی آن را نیز بیان خواهیم کرد.
⌛ آخرین به روز رسانی: 3 آبان 1402
📕 تغییرات به روز رسانی: آپدیت بر اساس مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1401
دیوار برشی فولادی (Steel Plate Shear Wall/SPSW) نوعی سیستم باربر جانبی است که در صورت طراحی و اجرای صحیح، نسبت به سایر سیستمهای مقاوم در برابر بار جانبی دارای عملکرد لرزه ای بهتری است. در این سیستم، نیروهای جانبی توسط دیافراگمهای کف طبقات بهصورت افقی به ورق فولادی، تیر و ستونهای محیطی این نوع دیوار منتقل میشود. به دلیل درجات نامعینی بسیار بالای ورق و شکل پذیری زیاد آن، قابلیت استهلاک انرژی زلزله در این سیستم بسیار بالا است. دیوار برشی فولادی عملگرد فیوز سازه ای در زلزله دارد.
ازنظر اجرائی، دیوار برشی فولادی سیستمی بسیار ساده و بدون پیچیدگی خاص اجرایی است. ازاینرو مهندسان، تکنسینها و کارگران فنی، با داشتن دانش فنی موجود و بدون نیاز به کسب مهارت جدید میتوانند آن را اجرا نمایند. دقت انجام کار در حد دقتهای متعارف در اجرای سازههای فولادی بوده و با رعایت آن، ضریب اطمینان اجرائی بهمراتب بالاتر از دیگر انواع سیستمها خواهد بود. همچنین با توجه به امکان ساخت قطعات این سیستم در کارخانه و نصب آن در محل، سرعت اجرای سیستم بالا بوده و هزینههای اجرایی را بهطور محسوس کاهش می دهد.
نتایج حاصل از تحقیقات نشان می دهند که دیوار برشی فولادی جزو یکی از سختترین سیستمهای باربر جانبی محسوب میشود و سختی برشی بالاتری نسبت به سیستم مهاربندی دارد. در این سیستم، به علت گستردگی مصالح و اتصالات آن در قاب، تنشها بهتر تعدیل (توزیع) میشوند که منتج به رفتار مناسب سیستم در محیط پلاستیک و افزایش قابلیت جذب انرژی آن نسبت به سیستم های قاب خمشی و مهاربندی میشود.
به طور کلی عملکرد دیوار برشی فولادی مشابه ورق طرهای محصور در بین دو عضو قائم است که در ارتفاع ساختمان امتداد دارد. دیوار برشی فولادی در انواع زیر طراحی و اجرا می گردد:
هرچند دیوار برشی فولادی در ویرایش چهارم استاندارد 2800 ارائه نشده اما در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ویرایش سال 1401 آمده است و این سیستم باربر جانبی همانند سایر کشورهای پیشرفته در ایران هم مورد استفاده قرار میگیرد. برای تحلیل و طراحی سیستم دیوار برشی فولادی در آییننامه AISC341 ضوابطی در نظر گرفته شده است. همچنین آییننامه AISC360 نیز به دیوار برشی فولادی اشاره مختصری نموده است.
در این سیستم، اتصال بین تیرها و ستونها میتواند بهصورت ساده (در مناطق با لرزهخیزی کم) و یا صلب (در مناطق با لرزهخیزی بالا) باشد. بهعبارتدیگر جهت استفاده از سیستم قاب ساده ساختمانی+ دیوار برشی فولادی در مناطق با لرزهخیزی کم، میتوان اتصال تیرهای داخل قاب دیوار برشی فولادی را نیز مفصلی در نظر گرفت و برای استفاده از سیستم قاب ساده ساختمانی + دیوار برشی فولادی در مناطق با لرزهخیزی بالا، میبایست اتصال تیرهای داخل قاب دیوار برشی را حتماً صلب (گیردار) در نظر گرفت. علاوه بر این ورق ممکن است توسط پیچ و یا جوش به قاب محیطی خود متصل شود. مشخصات لرزهای این دو سیستم در آییننامه بارگذاری ASCE 7-16 و ASCE 7-22 به صورت زیر است.
ورق فولادی میتواند در صورت نیاز با سختکننده (Stiffened Steel Shear wall) و یا بدون سختکننده (Unstiffened Steel Shear wall) اجرا شود که هریک عملکرد لرزهای خاص خود را دارند.
وظیفه ی اصلی دیوار برشی فولادی، مقاومت در برابر برش صفحهای طبقه و مقابله با لنگر واژگونی ناشی از بارهای جانبی است. پانل دیوار برشی فولادی شامل یک ورق نازک فولادی باضخامت بین 3 الی 10 میلیمتر، دو ستون کناری و تیرهای افقی کف دیوار است. ورق جان با قابلیت شکل پذیری زیاد خود، نقش فیوز سازه را در برابر بارهای جانبی لرزه ای ایفا می نماید.
اجزای تشکیل دهنده دیوار برشی فولادی عبارتند از:
ورق فولادی دیوار به همراه دو ستون مجاور آن و تیرهای کف از لحاظ شماتیک مانند یک تیرورق قائم (طره) دارای سختکننده است. ولی در عمل متفاوت از آن رفتار مینماید. در این تیرورق قائم، ستونها بهعنوان بالهای تیرورق و صفحه فولادی بهمثابه جان آن عمل میکند. تیرهای افقی کف اصولاً بهعنوان سختکنندههای عرضی در این تیرورق قائم تلقی میشوند.
در اکثر مواقع، تولید اعضای اسکلت فلزی در محل کارخانه و با تعبیه المانهای لازم جهت اتصال ورقهای فولادی (بهصورت پیچ یا جوش) صورت میپذیرد. پس از حمل به کارگاه، نصب اسکلت فلزی، ورقهای فولادی توسط جرثقیل در محل خود قرار داده و پس از نصب موقت آن سریعاً اتصال دائم و کامل ورقها به المانهای مرزی اطراف تأمین میشود.
✅ ادامه مطالب این بخش را مطابق فهرست مطالب در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.
در این بخش به صورت خلاصه اصلی ترین مزایا و معایب دیواربرشی فولادی بررسی شده و در پایان هم مقایسه ای بین این سیستم سازهای و دیواربرشی بتنی انجام خواهد شد.
✅ توضیحات بیشتر هر یک از این مزایا و معایب دیوار برشی فولادی به صورت مفصل در متن اصلی ایبوک بررسی شده است.
زمانیکه برای سازه از سیستم دیوار برشی فولادی استفاده میشود، حالات مختلف خرابی دیوار و اعضای سازهای محتمل است. به این حالات خرابی، اصطلاحاً «مودهای شکست» گفته میشود. در گزارشات جامعی که در مورد جزئیات رفتار و طراحی دیوار برشی فولادی ارائه شده است، حالات مختلف شکست این نوع دیوار بررسی شده که در ادامه به بررسی آنها میپردازیم. در حالت کلی دو نوع مود شکست برای دیوار مدنظر است:
1) مودهای شکست شکلپذیر
2) مودهای شکست تُرد
تحلیل دیوارهای برشی فولادی در برابر بارهای جانبی با دو هدف عمده زیر انجام میشود:
محققان و پژوهشگران روش های مختلفی را برای تحلیل و طراحی دیوار برشی فولادی، ارائه کرده اند. زمانی نتایج تحلیل یک سازه دقیق می باشد که مدل سازی سازه دقیق و منطقی و در انطباق با نتایج آزمایشگاهی باشد. دیوار برشی فولادی به 4 روش زیر قابل تحلیل است:
رفتار دیوار برشی فولادی بر مبنای عمل میدان کششی نخستین بار توسط Thorburn، Kulak و Montogomery در سال ۱۹۸۳ پیشنهاد شد. متعارفترین روش مدلسازی برای تحلیل دیوارهای برشی فولادی، مدل کردن ورق جان با استفاده از تعدادی نوار موازی صرفاً کششی (یعنی المانهایی که فقط نیروهای محوری کششی را تحمل میکنند) بافاصلۀ مساوی مطابق (شکل زیر) است. این روش سازگاری قابل قبولی با نمونههای ساخته شده ی آزمایشگاهی دیوارهای برشی فولادی نشان داده است.
مدول الاستیسیته ی نوارها برابر با مدول الاستیسیته ی فولاد است و سطح مقطع هر نوار برابر باضخامت ورق فولادی در فاصلۀ بین نوارها است (که در امتداد وجه عمود بر نوارها اندازهگیری میشود). آزمایشها نشان دادهاند که مدل نواری، سختی اولیه ی پیش از تسلیم یک دیوار برشی فولادی و نیروها در اعضای قاب تحت بارهای بهرهبرداری را بهطور مناسب پیشبینی میکند. این مدل همچنین در تحلیل غیرخطی (Push over) برای به دست آوردن رابطه ی نیرو تغییر مکان برای دیوار برشی فولادی و نیروهای نهایی در المانهای سیستم استفادهشده است. روش مدل نواری در ضوابط طراحی آییننامه ی کانادا (CSA 2001) برای تحلیل دیوارهای برشی فولادی معتبر شناختهشده است. در این روش برای مدل کردن ورق جان و بهمنظور تخمین تأثیرات بار توزیعشده روی المانهای مرزی قاب، اختصاص حداقل 10 نوار (توصیه آییننامه کانادا) با فواصل مساوی و دو انتهای مفصلی لازم و ضروری است.
در این روش، زاویه ی نوارهای کششی تابعی از سطح مقطع ستونها و تیرها، ابعاد و ضخامت ورق فولادی است. محل برخورد نوارهای کششی میانقاب ها در بالا و پایین تیر، لزوماً در یک نقطه اتفاق نمیافتد؛ بنابراین اگر زاویه ی دقیق تنش کششی در هر طبقه با دقت مدل شود، تیر به تعداد قطعات زیادی تقسیم میشود. طول قطعات موردنیاز تیر برای n نوار (با در نظر گرفتن تنها یک ورق جان) برابر است با:
محاسبات مدل نواری دیوار برشی
x∆ : طول هر قطعه ی ایجادشده روی تیر بین گرهها
L: طول پانل پرکننده (فاصله ی محور تا محور ستونهای طرفین دیوار برشی)
n: تعداد نوارها
h: ارتفاع پانل پرکننده (مرکز به مرکز تیرهای بالا و پائین دیوار)
مساحت هر نوار معادل، در این روش برابر است با:
محاسبه سطح مقطع مدل نواری
tw: ضخامت ورق جان
زاویه ی تنش کششی در ورق برابر است با:
زاویه ی تنش کششی در ورق
h: ارتفاع پانل پرکننده
L: طول پانل پرکننده
Ac: سطح مقطع یکی از ستون ها (المان مرزی قائم)
Ab: سطح مقطع یکی از تیرها (المان مرزی افقی)
Ic: ممان اینرسی ستون حول محور عمود بر صفحه ی قاب (المان مرزی قائم)
نکته: به دلیل وابستگی مدل نواری به زاویه ی میدان کششی(α) و تغییر این زاویه با تغییر ابعاد المان های مرزی، چرخههای تکراری سعی و خطا برای تعیین پارامترهای طراحی ممکن است طولانی و بعضاً خستهکننده باشد. برای فرار از این مشکل، می توان در انتخاب اول، زاویه ی α را برای تمام دیوارهای برشی طبقات، یکسان و مقداری بین 30 تا 55 درجه فرض کرد. توجه شود که اگر در پایان روند محاسبات، اختلاف زاویه ی دقیق با فرض اولیه بیشتر از 5 درجه باشد، دقت نتایج حاصله افت خواهدکرد.
✅ مابقی روش های تحلیل دیوار برشی فولادی را به صورت مفصل در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید البته الزامات طراحی دیوار برشی فولادی به روش مدل نواری را هم کاملا مفصل بیان کرده ایم.
در این ایبوک فقط قصد داریم نحوه ی تعریف دیوار برشی فولادی را به شما آموزش دهیم، بهطور خلاصه مراحل مدلسازی دیوار برشی فولادی عبارتاند از:
با توجه به ابعاد تیر و ستونهای مرزی و ضخامت ورق جان بهدستآمده از مراحل قبل، ابتدا ورق هایی را باضخامت بهدستآمده و عرض تقریباً 50 یا 60 سانتیمتری تعریف میکنیم.
در تراز Base قاب دیوار برشی یک تیر ترسیم میکنیم تا میلههای موربی که ترسیم میشوند، دارای تکیهگاه باشند.
✅ شما می توانید مابقی مراحل طراحی دیوار برشی در ایتبس را در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.
برای ساخت و اجرای این دیوارها در مرحلهی اول با توجه به طول دهانه و ارتفاع طبقات، ورقها در کارخانه برش داده میشود. سپس لبهها درصورتیکه نیاز باشد پخزنی شده و درزها را با استفاده از جوش نفوذی کامل پر میکنند. در مرحلهی بعد سختکنندهها و اتصالات درصورتیکه وجود داشته باشند، طبق نقشههای سازه بر روی صفحات نصبشده و ورقها به همراه سایر عناصر سازهای شامل تیرها و ستونها به کارگاه نصب منتقل میشوند.
اتصال این ورقها به تیرها و ستونها به دو روش جوشی و پیچی قابل انجام است. در روش جوشی معمولاً ورقها با جوش گوشه به تیرها و ستونها جوش میشود. در روش پیچی لازم است ورق های اتصال سوراخدار از قبل بر روی تیرها و ستونها جوش شده و در کارگاه با استفاده از پیچهای پر مقاومت به ورقها متصل شوند.
✅ مابقی نکات مهم اجرایی را در متن اصلی ایبوک آورده ایم شما می توانید مطابق فهرست مطالب متن ایبوک را دانلود و مطالعه کنید
برای مقابله با بارهای جانبی نظیر باد و زلزله، تابهحال سیستمهای باربر جانبی مختلفی پیشنهادشده است. یکی از مناسبترین آنها دیوار برشی فولادی است که در چندین ساختمان بلند و مهم در مناطق لرزهخیز جهان مانند آمریکا و ژاپن به کار گرفتهشده است. دیوار برشی فولادی در مقایسه با سایر سیستمهای مقاوم در برابر بارهای جانبی مانند مهاربندها و دیوار برشی بتنآرمه از مزایای نسبی خوبی برخوردار است. از آزمایشهای انجامشده و مطالعات صورت گرفته چنین برمیآید که سیستم دیوار برشی فولادی از سختی، مقاومت و شکلپذیری قابلتوجهی نسبت به سایر سیستمهای دیگر برخوردار است. پیوستگی محیط این سیستم، سبب شده تا شکلپذیری بسیار خوبی از خود نشان دهد که باعث استهلاک انرژی بسیار زیادی میشود. در مواردی که این سیستم جایگزین سیستم قاب خمشی شده است، طبق محاسبات اقتصادی متناسب با شرایط پروژه، تقریباً بین 30 تا 35 درصد صرفهجویی بهعملآمده است. از طرفی اجرای آن بسیار راحت و بدون هیچ پیچیدگی خاصی است و با توجه به امکان ایجاد سختکننده در اطراف بازشو جهت جبران کمبود سختی و مقاومت ناشی از آن، تقریباً ایجاد بازشو به هر شکلی وجود خواهد داشت.
سیستم دیوار برشی فولادی در صورت محاسبه و اجرای صحیح میتواند جایگزین مناسبی برای سایر سیستمهای باربر جانبی در سازههای فولادی نظیر سیستم مهاربندی و دیوار برشی بتنآرمه باشد.
مسیر یادگیری برای حرفه ای شدن
مطلبی میخواهید که نیست ؟ از ما بپرسید تا برایتان محتوا رایگان تولید کنیم!
لطفا در صورت تمایل شماره تماس خود را وارد کنید تا برای خریدی بهتر و حتی بهینه تر راهنمایی و مشاوره شوید.
سلام
با توجه به توضیحات داده شده در ایبوک لطفا بفرمایید که آیا در تهران که جزو مناطق با لرزه خیزی بالا هستش، امکان استفاده از دیوار برشی فولادی با اتصال تیر به ستون مفصلی در راستای دیوار برشی فولادی امکان پذیره؟؟!
(به عبارتی ستون ها به صورت h هستن و اتصال تیر به ستون در راستای جان ستون مفصلی است)
پاسخ دهید
اتصالات ستون-تیر مفصلی معمولاً در سیستم های دیوار برشی فولادی استفاده نمیشود. در سیستم دیوار برشی فولادی، برای اطمینان از انتقال مناسب نیروها و ایجاد پایداری در ساختار کلی، اتصالات کاملاً گیردار بین ستونها و تیرها رایجتر است و منطبق بر آییننامهها است. اتصالات مفصلی به طور موثر در برابر نیروهای جانبی مقاومت نکرده و استحکام لازم را برای سیستم دیوار برشی فراهم نمیکنند. همچنین درجه نامعینی سازه کمتر شده و سیستم شما همچون قاب ساختمانی با مهاربند دارای محدودیتهایی در ارتفاع سازه و شکلپذیری خواهد بود.
اتصالات کاملاً مهار شده، مانند اتصالات خمشی، برای دیوارهای برشی فولادی ترجیح داده میشوند زیرا مقاومت بهتری در برابر بارهای جانبی دارند و عملکرد کلی سازه را بهبود میبخشند.
پاسخ دهید
سلام
در گام نهم طراحی اشاره شده که
” این المان ها فقط برای کشش باید طراحی شوند، بنابراین
Ratio مربوط به آن ها را فقط در کشش بررسی می کنیم.”
ولی انچه که مشخص شده مقدار ٠/۶۵٣ هستش که فشاری هستش.
نکته دوم اینکه در طراخی اشاره به برشگیر و همچنین طراحی سخت کننده ها در ایتبس و تهیه نقشه های اجرایی نکردین
ممنون میشم این موارد و شفاف سازی کنید.
با تشکر بسیار از زحمات تان
پاسخ دهید
سلام
بله، بایستی ریشیو برای کشش کنترل شود و شکل اصلاح خواهد شد.
در مورد نکته دوم، طراحیهای جانبی بهصورت دستی طراحی میشوند که در نسخه بعدی این ایبوک، ارائه خواهد شد.
پاسخ دهید
سلام.
من ایبوک خریداری کردم.ولی متاسفانه میل نشده.ممنون میشم اگر پیگری کنید
پاسخ دهید
سلام مهندس وقت بخیر
ایبوک ها در پنل کاربری قسمت دانلودهای من قرار میگیره لطفا بررسی کنین
اگر سوالی داشتین و یا مشکلی بود با پشتیبانی در تلگرام ارتباط بگیرین ۰۹۳۳۶۴۷۴۳۸۵
پاسخ دهید
با سلام و خسته نباشید و این مقاله ی بسیار خوب تشکر میکنم
سوالی که برای من پیش اومده این است که در معایب دیوار برشی فولادی گزینه دوم مشکل بودن کنترل تغییرمکان نسبی در ساختمان های بلند
خب مگه دیوار برشی برای سازه های بلند کاربرد داره
چرا این مورد در معایب گفته شده؟
پاسخ دهید
با سلام و وقت بخیر خدمت شما مهندس عزیز
اگر سوال شما رو درست متوجه شده باشم باید در پاسخ بگم که بله دیوار برشی فولادی در کشور ها و شهرهای پیشرفته نظیر توکیو ژاپن در سازه های بلند مرتبه نیز کاربرد دارد.
پاسخ دهید
سلام خسته نباشید عذر میخوام من وقتی نوارهایی دوسر مفصل میکنم برنامه ران میشه بدون مشکل ،اما خب تو دیوار برشی فولادی به روش نواری باید دوسر مفصل کرد وقتی اینکارو انجام میدم این پیام به عنوان warning میاد
Solving linear stiffness from the end of case p delta
میشه راهنمایی کنید که باید چیکار کنم ؟
پاسخ دهید
سلام ضمن عرض خسته نباشید و قدردانی از زحمات سایت محترم سبز سازه
بنده این ایبوک رو خریداری کردم در کل محتوا و ترتیب بیان مطالب خوب و جامع بود اما در برخی موارد مثل به دست آوردن مقدار Vu فقط یه اشاره بهش شده و متاسفانه واضح بیان نشده چجور در دهانه دیوار مقدارش به صورت دستی یا از طریق خروجی های نرم افزار به دست بیاد که همین باعث سردرگمی خواننده شده و باید به اجبار به مراجع دیگر رجوع شود. با پشتیبانی محترم هم که ارتباط برقرار میکنیم کسی برای پشتیبانی علمی در دسترس نیست. ممنون میشم اگر نسبت به پشتیانی علمی محتوای منتشر شده پیگیر تر باشید.
تشکر از زحمات شما
پاسخ دهید
سلام مقدار Vu هر طبقه بعد از تحلیل از منوی
Showtable—structure output—other output Items—story Forces
که Vu رو بهت میده
البته Vx و Vy که max رو انتخاب کن
پاسخ دهید
با عرض سلام خدمت شما مهندس عزیز، ممنون از نظر و انتقاد سازنده شما در این ایبوک تلاش شده تمام جزئیات بیان شود اما در برخی قسمتها به دلیل اضافهتر شدن مطالب و سر فصل های زیاد که باعث سردرگمی مخاطبین میشود سعی شده به طور خلاصه و تنها با اشاره نتیجه یک موضوع بیان شود. اما با این حال این نظر شما حتما در آپدیت بعدی این ایبوک لحاظ خواهد شد و فایل آپدیت شده آن در اختیار شما قرار می گیرد.
باز اگر شما در این زمینه پرسشی دارید بنده و دیگر همکاران در دسترس شما هستیم.
پاسخ دهید
سلام من میخواستم این ایبوک خریداری کنم
میخواستم بپرسم که تمام مراحل گفته شده ؟(راجع به مدل سازی و تحلیل اون مدل که آیا مدل که طراحی کردیم درست است یا خیر و یا مثلا نوع ترکیب بار یا تنظیمات مربوط به طراحی و امثال اینها ) ممنون میشم جواب بدین
با تشکر
پاسخ دهید
با سلام و وقت بخیر شما می توانید در بخش سرفصل مطالب شمای کلی مطالب داخل این ایبوک را ملاحظه کنید.
پاسخ دهید