چکیده

یکی از مهمترین پارامترها در طراحی سازه ها، بویژه سازه هاي مرتفع، مقاومت، استحکام و چگونگی مقابله آنها با نیروهاي جانبی، به خصوص نیروي جانبی زلزله میباشد، که این امر توسط تعبیه سیستمهاي مختلف مقاوم در برابر نیروهاي جانبی تامین می گردد. یکی از مناسبترین این روشها کاربرد سیستم دو گانه قاب ـ دیوار میباشد که کاربرد این سیستم در سازه داراي ویژگیهاي متعددي می باشد. از مهمترین این ویژگیها میتوان به موارد ذیل اشاره نمود:

الف. با استفاده از این سیستم، یکی از موثرترین عناصر مقاوم در مقابل نیروهاي جانبی و پیچش بدست میآید که در این صورت از کارایی دیوار براي جذب عمده نیروهاي جانبی و ازکارایی قاب براي تحمل بارهاي قائم استفاده میگردد.

ب. در سیستمهاي دوگانه، میتوان ستونهاي قاب را بصورت مهاربندي شده کامل طراحی نمود.
ج. در بسیاري از حالتها نیروي برشی قابها ممکن است در ارتفاع یکنواخت باشد، لذا میتوان قابهاي کف را به صورت تکراري در ارتفاع به کار برد که این موضوع باعث اقتصاديتر شدن طرح نیز میشود.

د. مقادیر لنگرهاي خمشی ستون هاي قاب و همچنین دیوارهاي برشی در سیستم هاي دوگانه کمتر از حالت عملکرد منفرد آنها می باشد. همچنین در این سیستمها قسمتی از خمش با تبدیل شدن به نیروي محوري در ستونها قابل موازنه با نیروهاي حاصل از وزن سازه میباشد.

در این مقاله ضمن بررسی رفتار سازهها سیستم دوگانه قاب خمشی و دیوار برشی، مواردي از جمله ارتفاع اپتیمم دیوارهاي برشی، اثر دیوارها بر رفتار اجزا سازه و نیز عوامل موثر بر عملکرد دیوارهاي برشی مورد بررسی قرار میگیرد.

واژگان کلیدي: برش پایه، ارتفاع اپتیمم، سیستم دوگانه، اندرکنش، دیوار برشی

-۱مقدمه

تمدن بشري از ابتداي شکلگیري توجه خاصی به ساختن ساختمانهاي بلند داشته است. در ابتدا این نوع سازه ها به دلیل اهداف نظامی ساخته میشدند. رفته رفته با پیشرفت و توسعه جوامع بشري از اوایل دهه ۸۰ قرن نوزدهم کاربرد مسکونی و تجاري بخود گرفتهاند. یکی از اصلیترین نکات در طراحی و ساخت سازه هاي بلند، مقاومسازي و حفظ پایداري آنها در برابر نیروهاي جانبی به ویژه نیروي زلزله میباشد. امروزه روشهاي متعددي براي مقاومسازي جانبی سازهها بکار گرفته میشود که یکی از اصلیترین و رایجترین این روشها کاربرد سیستمهاي دوگانه قاب ـ دیوار می باشد.

این سیستمها شامل ترکیبی از سیستم هاي منفرد قاب خمشی و دیوار برشی بوده که حاصل این ترکیب افزایش کاربري و کارایی این سیستمها تا ارتفاع ۵۰ طبقه و حتی بیشتر جهت مقابله با نیروهاي جانبی است. در سیستم هاي مرکب قابهاي خمشی و دیوارهاي برشی عوامل متعددي بر عملکرد سیستم وهمچنین نحوه توزیع نیروهاي جانبی بین اجزا سیستم و عناصر تشکیل دهنده سازه موثر می باشد که شناخت این عوامل و چگونگی تاثیرگذاري آنها نقش بسزایی در بهبود طراحی و افزایش کارایی و اقتصاديتر شدن طرح خواهد داشت. در این مقاله ضمن بررسی رفتار تئوریک سیستمهاي دوگانه قاب ـ دیوار به بررسی اجمالی مهمترین عوامل موثر بر عملکرد این سیستمها خواهیم پرداخت. (عادلی۱۳۶۵،ناطق الهی۱۳۶۵،ناطق الهی۱۳۷۲،خیام باشی(۱۳۸۰

۲ـ بررسی رفتار سیستم ترکیبی قاب خمشی و دیوار برشی

با کاربرد سیستم ترکیبی قاب صلب و دیوار برشی بر صلبیت جانبی ساختمان به مقدار زیاد افزوده میگردد. هنگامی که چنین سیستمی تحت اثر بار جانبی قرار میگیرد تغییر مکان آزاد متفاوت قاب و دیوارهها موجب اندرکنش افقی بین آنها از طریق تاوهاي کف می گردد، لذا رفتار قاب و دیوار به صورت منفرد بسیار متفاوت با رفتار سیستم دوگانه میباشد. میزان کارایی و قابلیت سازه هاي داراي قاب خمشی و دیوار برشی به میزان اندرکنش افقی میان قاب و دیوار که خود متاثر از مقادیر سختی نسبی قاب و دیوار است، وابسته می باشد هر چه سازه بلندتر و قابها سختتر باشند اندرکنش بیشتر خواهد بود. (عادلی(۱۳۶۵

-۱-۲ بررسی اندرکنش افقی در سیستم دوگانه

عملکرد قاب و دیوار به صورت مجزاکاملاً متفاوت از سیستم ترکیبی می باشد. قاب صلب منفرد تحت اثر نیروي جانبی در مود برشی تغییر شکل می یابد و با تحدب در جهت اعمال نیروي جانبی داراي حداکثر جابجایی در بالا و حداکثر شیب در پاي قاب می باشد. با اعمال بار جانبی دیوار برشی منفرد به صورت خمشی تغییر شکل مییابد و با تقعر در جهت اعمال

بار داراي حداکثر شیب و جابجایی در بالاي دیوار میگردد. وقتی که سیستم به صورت ترکیبی در سازه تعبیه میگردد، با اعمال بار جانبی تغییر مکان قسمت پایین سازه به صورت خمشی و تغییر مکان بالاي آن به شکل برشی خواهد بود و در واقع در پایین سازه قاب بر دیوار تکیه مینماید و در بالاي سازه این قاب است که نگهدارنده دیوار خواهد بود.