همانطور که می دانید بر اساس آیین نامه ۲۸۰۰ سه نوع سیستم سازه ای مقاوم در برابر بارهای جانبی داریم. سیستم قاب خمشی که در آن اتصالات به صورت صلب و گیردار هستند و وظیفه مقاومت در برابر بارهای جانبی به ستون ها سپرده می شود. نوع دیگر سیستم قاب ساده یا مفصلی است که در آن اتصالات تیر به ستون گیردار نبوده و قابلیت دوران دارند و در این سیستم وظیفه مقابله با بارهای جانبی به بادبندها و دیوارهای برشی سپرده می شود. و نوع آخر سیستم دوگانه است که از قاب خمشی به همراه دیواربرشی و مهاربندها تشکیل شده، توجه کنید که از این سیستم در سازه های بلندمرتبه استفاده می شود.
برای آشنایی بیشتر با سیستم های مقاوم در برابر نیروی جانبی به مقاله ” مهاربندها و دیوارهای برشی ” مراجعه کنید.
همیشه از دیوار برشی بتنی استفاده می شده ولی در دهه های اخیر استفاده از دیوار برشی فولادی به عنوان یک سیستم باربر جانبی در سازه مورد توجه قرار گرفته است. نتایج یک مقایسه نشان داده که استفاده از سیستم دیوار برشی فولادی نسبت به قاب خمشی فولادی میزان مصرف فولاد را به نصف می رساند.
دیوار برشی فولادی
این سیستم از لحاظ اجرایی بسیار ساده بوده و دقت انجام کار در حد سایر سازه های فولادی می باشد. و همچنین با توجه به اینکه قطعات این سیستم پیش ساخته بوده سرعت بالایی در اجرا خواهد داشت.
توجه کنید که دیوار برشی فولادی هم در سازه های فولادی و هم در سازه های بتن آرمه اجرایی هستند و نسبت به دیوار برشی بتنی تمیزتر، سریعتر و ایمن تر خواهند بود. از لحاظ سختی برشی هم که مقایسه کنیم این سیستم از سخت ترین سیستم های مهار بندی X شکل هم سخت تر بوده و همچنین رفتار سیستم در حالت رفتار الاستیک و میزان جذب انرژی آن نسبت به سیستم های مهار بندی بهتر است.
در این سیستم ، اتصال بین تیر و ستون می تواند ساده یا صلب باشد و برخلاف تیر ورق ها که در انها ضعف بال ها باعث شده که نقش خاصی در تحمل نیروهای برشی ندارند در این سیستم به علت قوی بودن ستون ها این اجزا می توانند نقش قابل ملاحظه ای در باربری ایفا کنند.
تا سال ۱۹۸۰ طراحی دیوار های برشی فولادی بر مبنای جلوگیری از کمانش خارج از صفحه ورق پانل صورت می گرفت . اگرچه استفاده از سخت کننده ها در پانل های برشی فولادی باعث افزایش میزان جذب انرژی در آنها می شود ولی در عین حال این مسئله باعث افزایش هزینه ساخت آنها می گردد. برای جلوگیری از کمانش ورق فولادی بخصوص در ناحیه الاستیک ، می توان ورق فولادی را به کمک سخت کننده های افقی و قائم تقویت نمود. همانطور که می دانید کمانش در ورق ها به معنای پایان باربری آنها نبوده و پس از آن مقاومت پسا کمانشی قابل ملاحظه ای در پانل های برشی بدون تقویت ، با شکل گیری میدان کشش قطری به وجود می آید. در نقطه حدی کمانش الاستیک ، مکانیزم تحمل بار از برش داخل صفحه به میدان کشش قطری تغییر می یابد و سپس تا تسلیم ورق فولادی، مقدار قابل ملاحظه ای انرژی در بارهای دوره ای جذب می شود.
سیستم دیوار برشی فولادی نسبت به سایر روش های طراحی سازه به دلایلی که نامبرده خواهد شد در مقابل زلزله مقاومت بیشتری دارد: