یکی از انواع سیستم های مقابله با نیروهای جانبی، استفاده از دیوارهای برشی است و یکی از انواع این دیوارها، دیوارهای بتن فولاد یا برشی مرکب است. این دیوار ها از یک ورق فولادی و نیز پوششی بتنی که در یک سو یا هر دو سوی ورق به کمک اتصالات مخصوصی وصل هستند تشکیل می شود. این اتصالات، میلگردهای برشی و یا بُلت می باشند.در سال های اخیر دیوارهای برشی مرکب در ساختمان ها مورد استفاده قرار گرفته است. گرچه این استفاده بسیار کمتر از سایر سیستم های مطرح است.
در این مقاله به بررسی مزایا و نحوه ساخت دیوارهای بتن فولاد (برشی مرکب) و قرارگیری آن در ساختمان ها اشاره می کنیم و مثالی از کاربرد آن بیان خواهیم کرد.
فهرست مطالب
برخی مزایای دیوارهای بتن فولاد ( برشی مرکب )
1 – در مقایسه با یک دیوار برشی بتن مسلح، دیوارهای بتن فولاد با مقاومت برشی یکسان و در عین حال سختی برشی بیشتر، حجم کمتری از فضا را اشغال می کند که این خاصیت در معماری سازه و استفاده مفید از فضا بسیار سودمند است.
2 – وزن دیوار برشی مرکب از دیوار برشی بتن مسلح کمتر بوده و این خاصیت علاوه بر کاهش وزن در طراحی فونداسیون برای وزن کمتر کمک بسزایی می کند.
3 – (دیوارهای بتن فولاد (برشی مرکب)) می توانند در محل کارگاه ساخته شوند و یا پیش ساخته باشند و در قسمت مخصوص وصل شوند.
4 – خسارات ناشی از زلزله می تواند در دیوارهای برشی بتنی موجب ترک برداشتن و شکستن و در دیوارهای برشی فولادی سبب گسیختگی فولاد شود؛ اما در دیوارهای برشی مرکب (مخصوصا وقتی از دیوار برشی مرکب نوین استفاده می شود) در حدجاری شدن ورق بوده و حتی در بتن هم ترکی ایجاد نمی شود.
5 – بتن مسلح موجود در دیوار برشی مرکب به عنوان عایق حرارتی و صوتی و نیز محافظ ورق فولادی در برابر آتش سوزی می باشد.
اجزاء تشکیل دهنده دیوارهای بتن فولاد (برشی مرکب)
این اجزا عبارتند از دیواره فولادی، دیواره بتنی، اتصالات برشی، ستون های جانبی (اطراف دیوار برشی)، تیرهای جانبی و اتصالات آن ها به هم.
1 – دیواره فولادی :
این دیواره از ورق های فولادی حاصل می شود. ورق هایی که نباید ضخامتشان از 10 میلیمتر کمتر باشد؛ چرا که در حین نصب مشکل زا بوده و نیز باعث به کارگیری مقدار زیادتری اتصالات برشی می گردد. مهمترین وظیفه ورق فولادی در دیوارهای برشی مرکب، مقاومت در برابر نیروی برشی و نیز شکل پذیری برشی
می باشد. همچنین این ورق در مقابله با لنگرهای خمشی تا حدودی دخیل است. دلیل آن که ورق فولادی می تواند با نیروی برشی جاری شود حضور دیواره بتن مسلح است که نقش مهار را برای آن ایفا می کند و مانع از کمانش ورق، پیش از جاری شدن آن می شود.
البته خود دیواره ی بتنی هم مقداری از برش طبقه را از طریق مقاومت فشاری قطری تحمل می کند.
مطالب خواندنی : روش اجرای قالب بندی بتن
2 – دیواره بتن مسلح :
بتن مسلح می تواند به یک سمت ورق فولادی وصل شود و یا به هر دو طرف فولاد متصل شود.همچنین دیواره های بتن مسلح می توانند بین دو ورق فولاد، اصطلاحا ساندویچ شوند.
در هر صورت بتن به هر شکلی که اجرا گردد نقش آن در دیوار برشی مرکب ایجاد مقاومت و سختی برشی می باشد. می تواند پیش ساخته یا در جا ساخته باشد و از کمانش ورق فولادی نیز جلوگیری کند.
3 – اتصالات برشی :
برای دیواره های بتنی که در محل پروژه ساخته می شوند، این اتصالات از جوش دادن گل میخ به فولاد ساخته می شود.
برای بتن های پیش ساخته اتصالات بین فولاد و بتن توسط بولت ایجاد می گردد. آزمایش ها حاکی از آن است که نه تنها این اتصالات تحت برش، بلکه تحت کشش نسبتا زیادی به خاطر خمش موضعی فولاد قرار می گیرد.
4 – ستون های جانبی :
این ستون ها تحت بارهای قائم به عنوان عوامل مقاوم در برابر لنگر های خمشی به کار برده می شوند. همچنین در مهار کشش موجود در ورق فولادی و مقاومت در برابر فشار قطری موجود در بتن مسلح آیتم مهمی هستند.
5 – تیرهای جانبی :
تیرهای بالایی و پایینی، در مهار کشش موجود در ورق فولادی و فشار قطری موجود در بتن مسلح نقش دارند و به خاطر لنگرهای خمشی موجود در انتهای این تیرها نیروی برشی زیادی وجود دارد.
6 – اتصال دیوار برشی به اعضای جانبی
این اتصال توسط جوش یا بولت برقرار می شود. نقش عمده این اتصالات انتقال برش و کشش می باشد.
7 – اتصال تیر به ستون :
برای کارکرد مناسب دیوار برشی، این اتصالات بسیار مهم هستند. در یک سیستم دوگانه، وقتی که قاب خمشی به عنوان «پشتیبان» سیستم دیوار برشی به کار می رود، اتصالات باید خمشی باشند.
نحوه اتصال دیوار برشی مرکب به سازه بتنی
ابتدای امر در طرفین یک ردیف نبشی قرار داده و سپس به کمک بالابر ورق را بلند کرده و در محل مربوط بر روی نبشی ها قرار می دهیم. سپس محل دور تا دور ورق را به اندازه مناسب به نبشی های دور جوش داده تا ورق به حالت قائم بایستد. بعد از برپا کردن ورق ها به آرماتوربندی روی ورق ها پرداخته و سطح آن را مش بندی یا رابیتز می کنیم و قالب های بتنی را مستقر کرده و عمل بتن ریزی را انجام می دهیم. بدین ترتیب می توان در سازه های بتنی که دیوار برشی آن ها به هر دلیلی ضعیف شده یا از بین رفته است با برداشتن تخریب دیوار برشی قبلی و جایگزینی دیوار برشی مرکب، به ترمیم و مقاوم سازی سازه مورد نظر اقدام کرد.