مقاوم سازي ساختمانهاي فلزي با استفاده از ديوار برشي فولادي

خلاصه
در اين مقاله با مقاوم سازي يك سازه ده طبقه با قاب خمشي ضعيف به دو روش ، مقايسه اي بين دو سيستم باربر جانبي ديوار برشي فولادي و مهاربند
ضربدري صورت گرفته است .به اين ترتيب كه با يك سري عمليات سعي و خطا قاب خمشي مورد نظر توسط اين دو سيستم تقويت مي گردد و مطابق
دستورالعمل بهسازي وبا استفاده از روش استاتيكي غير

خطي كنترل مي گردد. نهايتا با مقايسه اين دو روش مقاوم سازي ديده مي شود كه مقاوم سازي با
استفاده از ديوار برشي فولادي باعث مي ش ود از قاب موجود استفاده بهينه گردد و همچنين ميزان فولاد مصرفي در حالت استفاده از ديوار برشي فولادي
حدود ۳۰ % كمتر از مهاربند ضربدري است و چنانچه از ورق با حداقل ضخامت ۳ ميلي متر استف اده گردد، ميزان فولاد مصرفي حدود ۱۵ % كمتر از حالت
استفاده از مهاربند ضربدري است

كلمات كليدي : مقاوم سازي، ديوار برشي فولادي ، تحليل استاتيكي غير خطي

مقدمه
ديوارهاي برشي فولادي براي گرفتن نيروهاي جانبي زلزله و باد در ساخنمانهاي بلند درسه دهه اخير مطرح و مورد توجه قرار گرفته است . اين سيتم
سازه اي كه در جهان به سرعت رو به گسترش مي باشد در ساخت ساختمانهاي جديد و همچنين تقويت ساختمانهاي موجود بخصوص در كشورهاي
زلزله خيزي همچون آمريكا و ژاپن بكار گرفته شده است .استفاده از اين سيستم سازه اي در مقايسه با قابهاي فولادي ممان گير تا حدود % ۵۰ صرفه
جويي در مصرف فولاد را در سازه ساخ تمانها بهمراه داشته است . با در نظر گرفتن حجم وسيعي از ساختمانهاي موجود كه در مناطق زلزله خيز كشور و

بدون اعمال ضوابط جديد آيين نامه اي ساخته شده اند و در برابر زلزله نا امن مي باشند ، مي توان ابعاد گسترده فاجعه اي كه در كمين يك يك
شهرها و روستا هاي كشور است را تا حدودي در ذهن تجسم كرد .لذا اولين عكس العمل مهندسين سازه در رابطه با سازه هاي ناامن در برابر
زلزله،بهسازي اين سازه ها مي باشد .ارائه يك طرح بهسازي به عوامل متعددي همچون هزينه هاي ساخت واجرا ، سهولت اجرا ودر دسترس بودن مصالح
وداشتن كمترين تداخل با سر ويس دهي ساختمان بستگي دارد . همچنين طرح تقويت بايد داراي تركيب مطلوبي از خواص مقاومت ،سختي و شكل
پذيري باشد .

استفاده از بادبندهاي پس كشيده ، ، x ، k، ∧ ، ∨ از متداولترين روش هاي تقويت مي توان به استفاده از ديوار برشي ، استفاده از بادبندهاي فلزي
استفاده از ميراگرها وبه كارگيري سيتم هاي جدا ساز لرزه اي اشاره نمود .هدف از اين پژوهش مقايسه دو روش مقاوم سازي استفاده ار بادبند ضربدري
و ديوار برشي فولادي است.

معرفي ديوار برشي فولادي وتحقيقات انجام شده برروي آن
در يك نگاه كلي ديوارهاي برشي فولادي از سه جزء اصلي تشكيل مي شوند: ۱- ورقه فولادي ، ۲- دو ستون مرزي كه به صورت عمودي در اطراف ورق
فولادي قرار مي گيرند ، ۳- دو تير افقي، كه مرزهاي بالا و پايين ورق فولادي را تشكيل مي دهد.اجزاي توضيح داده شده در بالا در شكل ( ۱) به خوبي
مشخص است . ديوار برشي فولادي، همراه ستونهاي مرزي اطراف خود، عملكردي مشابه يك تير ورق دارد كه در آن تيرها به عوان سخت كننده ، ستونها
به عنوان بال و ورق فولادي به عنوان جان تير ورق عمل مي كند.
ابتدا در ساخت ديوارهاي برشي فولادي در آمريكا وژاپن از سخت كننده هاي قايم و افقي استفاده مي شد كه نتيجه آن جلوگيري از كمانش ورق و بالا
بردن مقاومت برشي ورق فولادي بود اما به دليل هزينه و وقت زيادي كه صرف جوشكاري براي اتصال سخت كننده ها به ديوار مي شد ، مطالعات
وآزمايشات متعددي در آمريكا و ژاپن بر روي ديوارهاي برشي بدون سخت كننده صورت گرفت .اساس ايده استفاده از ديوارهاي برشي فولادي بدون
۱
سخت كننده بهره گيري از ميدان كششي قطري است كه پس از ك مانش ورق فولادي در آن ايجاد مي گردد . شكل ( ۲) يك پانل را پس از كمانش ورق
جان آن نشان مي دهد.

]شكل ( ۱)-شباهت ديوار برشي و تير ورق [ ۱

]شكل ۲)- پانل پس از كمانش جان ( ورق فولادي[

پديده مذكور، پس كمانش در ورق فولادي ناميده مي شود. اين پديده در تيرورق ها بسيار مشهور بوده وپانل در چنين حالتي تا جاري شدن ورق فولادي
از خ ود مقاومت نشان مي دهد كه در نتيجه مي تواند نيروهاي قابل ملاحظه اي را تحمل نمايد .اين پديده در تير ورق ها بسيار مشهود بوده و طرح
استفاده از آن در ديوار برشي فولادي بر اساس نتايج مطالعات انجام شده برروي تير ورق ها براي اولين بار در در دهه ۸۰ ميلادي در دانشگاه آلبرتاي
كانادا توسط كولاك و همكاران مطرح گرديد.
وهمكاران ، سعيد صبوري و همكار ، و Elghali، وهمكاران Luble ، وهمكاران Driver ، وهمكاران Timler پس از او، دانشمندان بسياري همچون
آستانه اصل آزمايشات متعددي را در اين زمينه انجام داده اند.

تحليل و طراحي ديوارهاي برشي فولادي
مطالعات تئوريك در زمينه طراحي و آناليز ديوارهاي برشي فولادي، در نهايت منجر به ارائه دو مدل رفتاري در اين زمينه گرديده است . مدل اول بر
مبناي جايگزيني تعدادي نوار مورب به جاي صفحه پركننده ميباشد (مدل نواري) كه توسط توربرن ( ۱۹۸۳ ) به منظور طراحي ديوارهاي برشي فولادي
پذيرفته شده است شكل ( ۳) . اين روش همچنين در آيين نامه (CAN/CSA S16- ارائه گرديده [ ۳] و بعنوان ضميمه آيين نامه فولاد كانادا ( ۰۱

۴] در بخش ۱۷ كه مربوط به ديوارهاي برشي فولادي است آمده است. .مدل دوم، بر مبناي ](AISC مشخصات لرزه اي سازه هاي فولادي ( ۲۰۰۵
اندركنش صفحه با قاب محيطي مي باشد (مدل اندركنش) كه توسط صبوري و رابرتز ( ۱۹۹۱ ) ارائه شده است .در طراحي ديوارهاي برشي فولادي در
اين مقاله از روش اول استفاده شده است.

[ شكل ۳-ديوار برشي فولادي كه ورق جان در آن با ميله هاي كششي جايگزين شده است[ ۴

روش طراحي بدينگونه است كه ابتدا براي طرح اولية مقاطعِ تيروستون و جان ، ديوار برشي مشابه با يك خرپاي قائم با مهاربند هاي صرفاكششي تخمين
زده مي شود شكل( ۴) . در واقع به جاي هر صفحه فولادي، يك بادبند معادل در نظر گرفته مي شود.پس از تحليل سازه و بدست آوردن سطح مقطع
بدست مي (t) بادبندها ، براساس فرمولبندي انرژي كرنشي الاستيك _رابطه ۱_ براي زاويه ميدان كششي فرض شده ، ضخامت صفحه فولادي
كه در ورق رخ خواهد داد بدست مي آيد (α ) آيد.سپس با استفاده از روابط بر اساس سختي تير و ستون و ضخامت ورق ، زاويه ميدان كششي
. رابطه ٢

شكل ۴-مدل مهاربند معادل و مدل نواري

(۱)
s عرض دهانه : L ، زاويه بين بادبند و ستون : θ ، ضريب اضافه مقاومت كه براي ديوار هاي برشي برابر ۱,۱ مي باشد : Ω
زاويه تشكيل ميدان كشش قطري در صفحه فولادي مي باشد . (زاويه نوارهاي مورب جايگزين شده با راستاي قائم) كه از رابطه ( ۲) بدست مي : α
آيد.

(۲)
سطح مقطع تير مي باشد . سپس با استفاده Ab ارتفاع طبقه و d به ترتيب سطح مقطع و ممان اينرسي ستون هاي كناري IC وA C در اين رابطه
از رابطه ۳ ورق به يكسري نوارهاي معادل تبديل ميشود كه در شكل ( ۴) آمده است. مطالعات متعددي در زمينه تعيين تعداد نوارهاي مورب انجام شده
كه در نهايت به انتخاب ۱۰ نوار مورب براي آناليز منجر شده است.
(۳)
به ترتيب عرض دهانه دوار و ارتفاع ديوار مي باشد. به منظور حصول اطمينان از كفايت سختي ستون هاي كناري كه تحت تأثير ميدان كشش H و L
قطري دچار كمانش نشوند، بايد ممان اينرسي آنها از رابطه ۴ پيروي كند.
(۴)
الزام ميدارد علاوه بر طراحي اوليه ، ستونها براي نيروهاي ناشي از بار ثقلي در CAN/CSA-S16-02( 2002،CSA) در اين روش،آيين نامه كانادا
در واقع نسبت مقاومت مورد انتظار ديوار به برش B نيز كنترل گردند_رابطه ۵_، كه ضريب B تركيب با نيروهاي افزايش يافته ناشي از زلزله با ضريب
طراحي در حالت نهايي است و در واقع به اين طريق اضافه مقاومت ورق ديوار در حالت نهايي ديده مي شود وستونها براي آن طراحي مي شوند.
(۵)
كه نسبت تنش تسليم متوسط فولاد به تنش تسليم طراحي و تنش تسليم طراحي صفحه فولادي است و فاصله خالص بين
ضخامت ورق مي باشد.در اين روش نيروهاي محوري داخل ستون ناشي از tw ستونها زاويه تشكيل ميدان كشش قطري در صفحه فولادي و
بايد براي حداقل دو طبقه اول BMu مي باشد .لنگر Vu لنگر پاي ستون ناشي از بار زلزله Mu بدست آيد ،كه BMu زلزله بايد از لنگر واژگوني
بدست مي آيد. همچنين لنگر هاي خمشي ستونها ناشي از ميدان B در نظر گرفته شود.سپس لنگر در ديگر طبقات با ضرب لنگر واژگوني آن طبقه در
افزايش يابند،وطراحي انجام گيرد. B ميدان كششي ورق نيز بايد با ضريب

طراحي مدل اوليه
مدل مورد مطالعه يك ساختمان ده طبقه متقارن با ۵ دهانه ۵ متري مي باشد . بارگذاري ثقلي طبق آيين نامه بارگذاري ايران مي باشد . با انتخاب
% ۲۸۰۰ ) براي لحاظ نمودن اثرات بارگذاري زلزله ، طراحي تنها براي ۷

۰ – سيستم قاب خمشي متوسط و احتساب برش پايه متناظر طبق استاندارد ( ۸۴
برش بدست آمده صورت گرفت . پلان ساختمان مورد نظر درشكل( ۵) آمده است.

شكل ۵-پلان ساختمان ده طبقه با سيستم قاب خمشي متوسط
و براي ستونها از نوع قوطي شكل با رعايت ضوابط مربوط به مقطع فشرده طبق مبحث ۱۰ انتخاب HE-A پروفيل مورد استفاده براي تيرها از نوع
گرديد.
مقاوم سازي با ديوار برشي فولادي
در تقويت سازه مورد نظر توسط ديوار برشي فولادي ، روش كار به اين طريق است كه ابتدا ديوار برشي فولادي به طور مجزا طراحي مي گردد و پس از
طراحي به قاب موجود اضافه مي گردد و سپس كل سازه مورد ارزيابي قرار مي گيرد . اين كار از آن جهت صورت مي گيرد كه رفتار قاب و ديوار به طور
جدا از هم و در تركيب با هم ديده شود .
آيين نامه آمريكا ، ضريب رفتارسيستم دوگانه R براي طراحي ديوار برشي فولادي،ابتدا به محاسبه بار جانبي ناشي از زلزله پرداخته مي شود. پيوست
زلزله مطابق با روش R پيشنهاد داده است .بدين ترتيب با داشتن R= قاب خمشي همراه با ديوار هاي برشي فولادي بدون سخت كننده را برابر ۱۱
استاتيكي معادل از استاندارد ۲۸۰۰ محاسبه مي گردد. ابتدا با فرض آنكه حدود % ۳۰ از برش پايه كل سازه تقويت شده توسط ديوار برشي فولادي
تحمل گردد ، به طراحي ديوار مورد نظر پرداخته وسپس با تركيب آن با سازه قبلي به بررسي وضعيت جديد مي پردازيم .چنانچه از دو ديوار براي تقويت
سازه مورد نظر استفاده گردد ،با بدست آوردن سهم برش هر ديوار ، ديوارها طراحي مي گردند و سپس توسط ديافراگم به سازه موجود متصل مي گردند
شكل( ۶) ، سپس به ارزيابي سازه تقويت شده پرداخته مي شود.
وبراساس ضوابط دستورالعمل SAP 2000 (Ver به منظور ارزيابي سازه تقويت شده از روش تحليل استاتيكي غير خطي با استفاده از نرم افزار( ۱۰٫۱
بهسازي[ ۵] استفاده مي گردد. بارگذاري سازه و تعريف مفاصل غير خطي(براي كليه تيرها و ستونها ) و بدست آوردن تغيير مكان هدف ، همگي مطابق با
ضوابط مندرج در دستور العمل صورت مي پذيرد .

شكل ۶- نمايي كلي ازتركيب قاب وديوار برشي فولادي
قابل ذكر است منحني نيرو-تغيير شكل اعضاي نواري جان در ديوار برشي فولادي با مدل دو خطي الاستو –پلاستيك مدل گرديده است . اثرات سخت

شدگي كرنشي نيز با در نظر گرفتن شيبي معادل ۳% شيب قسمت ارتجاعي منظور مي گردد. با توجه به ارزيابي صورت گرفته از سازه در تغيير مكان هدف
۴۵ سانتي متر) تعداد زيادي از ستونها بخصوص ستونهاي اطراف ديوار برشي جوابگوي نيروهاي بوجود آمده نبودند و اين خرابي حاكي از آن بود كه )
ديوار برشي به دليل سختي بيشتر برش بيشتري را جذب مي كند و خرابي بيشتري در آن اتفاق مي افتد .لذا نتيجه گرفته مي شود كه ديوار طراحي شده
% جوابگوي نياز لرزه اي سازه موجود نمي باشد وبايد ديواري با قدرت باربري بيشتري طراحي نمود. لذا ديوارها را براي دو برابر نيروي قبل يعني براي ۶۰
برش پايه كل طراحي مي كنيم .
مجددا با ارزيابي سازه تقويت شده در تغيير مكان هدف ( ۳۵,۶ سانتي متر ) مشاهده مي گردد كه تنها ستونهاي طبقه اول ديوار برشي جوابگوي نيروهاي
موجود مي باشند كه مجددا تقويت مي گردند ونهايتاً آن را به قاب قبلي اضافه مي كنيم . براي اين منظور سطح مقطع ستونهاي ديوار برشي به صورت
ورقهاي معادل به ستونهاي قاب قبلي اضافه مي گردد. همچنين درجايگزيني تيرها، با تركيب ممان اينرسي تيرهاي ديوار و تيرهاي موجود ، تيري معادل
به طور تقريبي انتخاب گرديد. نمايش گرافيكي مدل نهايي در تغيير مكان هدف در شكل ( ۷) آمده است
.
-۷ نمايش گرافيكي مدل نهايي در تغيير مكان هدف (تركيب ديوار(% ۶۰ )با قاب قبلي

آمده است . ( final ) ومنحني رفتار مدل پس از تركيب (frame+wall) در شكل ۸ منحني رفتار مدل مورد نظر قبل از تركيب
two steel shear ) و نيز منحني رفتار مجموع دو ديوار ( bare frame) همجنين به منظور مقايسه ، منحني رفتارقاب خمشي اوليه قبل ازتقويت
درشكل ( ۸)آمده است. با دقت در منحني رفتار ديوار ديده مي شود مقدار برش تسليم ديوار برشي فولادي با مقادير تؤريك مطابقت دارد. (wall
استفاده از حداقل ضخامت ۳ ميلي متر براي ورق جان
در ديوار طرح شده ، ضخامت بدست آمده براي ورق ديوار از ۱,۵ ميلي

 

 

 

مترتا ۳,۵ ميلي متر متغيربود.چنانچه بخواهيم به دلايل اجرائي ازحداقل ضخامت
۳ ميلي متر استفاده كنيم ، ورق ديوار در مدل نهايي از طبقه سوم به بعد ۳ ميلي متر خواهد شد .در اين حالت براي طراحي ستونهاي اطراف ديوار مانند
مراحل پيش با پوش سازه و بدست آوردن تغيير مكان هدف ، ستونها را براي نيروهاي بدست آمده در آن نقطه طراحي مي كنيم .
را تامين كرده بودند . همچنين با بررسي كرنش LS با كنترل وضعيت تغيير شكلها و نيروهاي بوجود آمده در ديگر اعضاي قاب ، كليه آنها حدود پذيرش
۵,۹ تجاوز نكرد و اين ميزان تغيير شكل در نوارها از ظرفيت Δ y هاي بوجود آمده در نوارهاي جان ، حداكثر كرنش هاي بوجود آمده در نوار جان از
شكل پذيري فولاد به ميزان قابل توجهي كمتر است .
قابل ذكر است كه ضوابط مربوط به ديوارهاي برشي فولادي ذكر شده در دستورالعمل بهسازي مربوط به ديوارهاي با سخت كننده است و در رابطه با
ديوارهاي بدون سخت كننده كه از كمانش آنها جلوگيري نشده است صحبتي به ميان نيامده است و تنها طريقه مدلسازي آنها (مدل نواري) ذكر شده است . اما با توجه به آزمايشات صورت گرفته و تحقيقات انجام شده در اكثر نمونه هاي مورد آزمايش ، آزمايش با كمانش محلي ستون ويا شكست در
محل اتصال ستون به بيس پليت خاتمه يافته است . در حاليكه تسليم ورق و جاري شدن آن (كه يك مكانيزم جذب انرژي است ) به آرامي صورت گرفته

شكل ۸- منحني رفتارقاب تنها ،مجموع دو ديوار،تركيب قاب وديوار ومدل نهايي

و طي آن سختي به تدريج كاهش مي يابد . دليل مهمي كه جاري شدن صفحه تاثيري در كاهش ناگهاني سختي ندارد اين است كه پيوستگي صفحه
تاثير بسزايي در در باز توزيع بارها به سطوح جاري نشده دارد و اين باز توزيع به سيستم مقاوم باربر جانبي كمك مي كند .
لذا در كنترل ديوار در نقطه عملكرد ، كنترل ستونها حاكم خواهد بود .
مقاوم سازي با مهاربند ضربدري
با توجه به سختي برشي قابل توجه قابهاي مهاربندي ضربدري نسبت به ساير سيستم هاي مقاوم در برابر بارهاي جانبي استفاده روزافزون ازاين سيستم
در ساختماي فولادي مورد تو جه قرار دارد . بخصوص در تقويت ساختمانها و جهت مقاوم سازي بسياري ازسازه ها مي توان از اين سيستم استفاده نمود .
از اين رو به منظور تقويت قاب خمشي مطرح شده از مهاربند ضربدري استفاده مي گردد.
براي تقويت سازه مورد نظر ، در اولين گام با قرار دادن مهاربندي تنهادر دو دهانه از سازه موجود ، به طراحي اوليه ساختمان مورد نظرطبق آيين نامه
۲۸۰۰ (ويرايش سوم ) ومبحث ۱۰ (مقررات ملي ساختمانهاي فولادي ) پرداخته مي شود وسپس به ارزيابي ساز مقاوم شده مطابق با روش تحليل
a, b, c استاتيكي غير خطي از دستورالعمل بهسازي پرداخته مي شود . مدل سازي منحني نيرو- تغيير شكل اعضاي مهاربندي با استفاده از مقادير
تعريف شده درجداول دستورالعمل بهسازي با توجه به لاغري عضو و وضعيت عضو از نظر كمانش (كمانش داخل صفحه يا خارج از صفحه ) صورت مي
گيرد. اثرات سخت شوندگي كرنشي با در نظر گرفتن شيبي معادل ۳ درصد شيب قسمت ارتجاعي منظور مي گردد.
در ارزيابي صورت گرفته از سازه در تغيير مكان هدف ( ۳۲,۷ سانتي متر ) مشاهده مي گردد كه ۴۰ % از ستونهاي اطراف مهاربند و ۷۰ % از مهاربندها
را تامين نمي كنند ،لذا سازه مورد نظر مي بايست مجددا تقويت گردد . LS حدود پذيرش
در اين مرحله با قرار دادن چهار دهانه مهاربندي در در كل سازه (به طور متقارن ) سازه مورد نظر مجددا طراحي مي گردد . با ارزيابي مجدد سازه در
تغيير مكان هدف ( ۲۴,۶ سانتي متر )شكل( ۹) تنها تعداد محدودي از ستونها جوابگوي نيروهاي بوجود آمده نبودند كه تقويت گرديدند اما كليه
را تامين نمودند.به اين ترتيب طرح دوم تقويت مورد قبول واقع مي شود. LS مهاربندها حدود پذيرش
در واقع اولين طرح تقويت جوابگوي نيروها وتغيير شكل هاي بوجود آمده در تغيير مكان هدف نبود و آن به دليل تغيير شكل هاي زيادي بود كه در سازه
رخ داده بود . در واقع در طرح اول به دليل عدم سختي جانبي كافي (كم بودن مهاربندها ) قاب و مهاربندها زير اثر بار جانبي تا رسيدن به نقطه
عملكردي دچار تغيير مكان جانبي زيادي مي گردند واين نامطلوب است ؛زير ا از يك جهت مهاربندها متحمل تغيير شكل زيادي شده و پس از كمانه
كردن و وارد مرحله غيرخطي شدن به دليل نداشتن سختي دچار تغيير شكل هاي زيادي مي گردندو از طرف ديگر ستونهاي اطراف مهاربندها به دليل
بار محوري زيادي كه از بادبندها به آنها منتقل مي شود اعضايي ترد بوده و قادر به تحمل تغيير شكل زياد نمي باشند.

شكل ۹-نمايش گرافيكي سازه در تغيير مكان هدف (مقاوم سازي با مهاربند ضربدري – طرح دوم )
مقايسه درصد برش جذب شده توسط ديوار برشي ومهاربندها
درصد برش جذب شده توسط اعضاي طبقه در حقيقت قسمتي از برش پايه آن طبقه است كه تو سط قاب خمشي و يا مهاربندي ويا ديوار تحمل مي
۷) نمودارهاي مربوط به ميزان جذب نيروي برش پايه توسط قاب ، ديوار و مهاربندها نشان داده شده است. – ۷)و( ۴ – گردد . درشكل هاي ( ۳

شكل ۱۰ -درصد برش جذب شده توسط قاب و ديوار برشي فولادي(راست)-درصد برش جذب شده توسط قاب و مهاربندي(چپ)
همانطور كه پيداست به دليل رفتار خمشي ديوار برشي ويادهانه هاي مهاربندي شده ورفتار برشي قاب ، در طبقات تحتاني قسمت اعظم برش پايه طبقه
توسط ديوار و يامهاربندي ها تحمل مي شود ، اما با افزايش ارتفاع تاثيرآنها كم شده و بر ميزان برش اعمالي به قاب افزوده مي گرددكه در اين نمودارها
مشهود است . همچنين همانطور كه در نمودارها ديده مي شود حداكثر برش جذب شده توسط ديوار ۶۳ % است ودر حالي كه براي مهاربندها در حدود
%۸۴ است و اين نشان از سختي بالاتر سيستم مهاربندي نسبت به ديوار برشي فولادي مي باشد .
به بيان ديگر در سيستم ديوار برشي فولادي سهم برش جذب شده توسط قاب چشمگيرتر است ، لذا از قاب موجود استفاده بهينه مي گردد.
مقايسه ميزان فولاد مصرف شده دردو روش
يكي از عوامل موثر بر انتخاب طرح تقويت مسائل اقتصادي آن مي ب اشد .در جدول ۱ مق ايسه اي درحجم فولاد مصرفي بين دوروش تقويت با ديوار برش يفولادي و مهاربند ضربدري صورت گرفته است

جدول ۱- مقايسه حجم فولاد مصرفي بين دوروش تقويت
۸
با توجه به جدول بالا حجم فولاد مصرف شده براي مهاربندها در حدود ۲,۸ برابر حجم جان ديوار مي باشد ، اما در مقابل فولاد مصرفي در ستونهاي
ديواربرشي ۱,۲ برابر مدل مهاربندي مي باشد. در واقع در مدل مهاربندي به دليل جلوگيري ازكمانش مهاربندها ناچار به استفاده از مقاطع بزرگتر هستيم
، اما در ديوارهاي برشي فولادي از كل ظرفيت ورق استفاده مي گردد و كمانش ورق خللي در ظرفيت باربري آن ايجاد نمي كند وباربري ديواردر مقاومت

پس از كمانش آن مي باشد . اما در كل حجم فولاد مصرفي در ديوار برشي فولادي طراحي شده در حدود ۳۰ % كمتر از مهاربندي و در حالت استفاده از
حداقل ضخامت ۳ ميلي متر حدود ۱۵ % كمتر است .قابل ذكر است در برآورد بالا ميزان فولاد مصرفي براي ورقهاي گاست در سيستم مهاربندي و ورق
اتصال در مدل ديوار برشي و همچنين ميزان جوش لازم براي اتصال به حساب نيامده است كه در يك برآورد اقتصادي اين موارد نيز بايد ملحوظ گردد.
مقايسه سختي و دوره تناوب
در جدول ۲ سختي و دوره تناوب مدل اوليه و مدل هاي تقويت شده آورده شده است . همانطور كه ديده مي شود با تقويت مدل اوليه با مهاربند سختي
سختي ۲,۴ برابر مي گردد. البته اين در حالي است كه ميزان فولاد مصرف (t=3mm) به ميزان ۳,۷ برابر افزايش مي يابد و در تقويت با ديوار برشي
شده براي مهاربندها ۲,۸ برابر ميزان فولاد مصرفي براي ورق جان ديوار ميباشد .

جدول ۲-مقايسه سختي و دوره تناوب سازه اوليه قبل از تقويت وپس از تقويت

همچنين ديده مي شود استفاده از ورق با حداقل ۳ ميلي متر در ديوار باعث افزايش سختي تنها به ميزان ۳% ميشود در حاليكه افزودن ورق به قاب باعث
افزايش سختي به ميزان ۲,۴ برابر مي گردد .
عدم تداخل با سرويس دهي ساختمان
جمعا دو دهانه ) با استفاده از ديوار تقويت گرديد ، اين در حالي است كه در ) B,E در مقاوم سازي با ديوار برشي فولادي تنها يك دهانه از قابهاي
جمعا چهار دهانه )تحت عمليات بهسازي قرار گرفت . بديهي است در انتخاب روش تقويت ، هرچه ) B,E تقويت سازه با مهاربند ، دو دهانه از قابهاي
عمليات تخريب و بهسازي حداقل گردد ، تداخل با سرويس دهي ساختمان كمتر شده و اين مطلوب خواهد بود .
نتيجه گيري:
با مقايسه ميزان برش جذب شده توسط ديوار برشي و مهاربندها ديده مي شود سهم برش جذب شده توسط قاب در مدل مقاوم شده با ديوار برشي
چشمگيرتر است ، لذا از قاب موجود استفاده بهينه مي گردد .
% همچنين با مقايسه ميزان فولاد مصرفي در دو حالت تقويت ديده مي شود در كل حجم فولاد مصرفي در ديوار برشي فولادي طراحي شده در حدود ۳۰
كمتر از مهاربندي و در حالت استفاده از حداقل ضخامت ۳ ميلي ده متر حدود ۱۵ % كمتر است.
همچنين در مقاوم سازي با ديوار برشي فولادي حجم عمليات تخريب و بهسازي كمتر مي باشد.
اين مقايسه و نتيجه گيري براي يك سازه ۱۰ طبقه با قاب خمشي متوسط مي باشد كه به منظور تعميم اين تحقيق بهتر است كار مشابه بر روي طبقات
مختلف و در مناطق با زلزله خيزي متفاوت صورت گيرد.