بررسی رفتار دیوارهای برشی کوپل

با نگاهی به تاریخچه ساخت و ساز در جهان به سادگی می توان دریافت که یکی از روش های مرسوم مقابله با بارهای جانبی (باد و زلزله) در ساختمان های بتن مسلح استفاده از دیوارهای برشی می باشد که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد؛ اما با افزایش ارتفاع ساختمان کارایی دیوارها کاهش یافته و به تعداد بیشتری دیوار نیاز خواهد بود. یک راه حل رایج برای حل این مشکل استفاده از دیوارهای برشی کوپل می باشد که به صورت های مختلفی قابل استفاده است. روش معمول برای کوپل کردن دو دیوار، استفاده از تیرهای واسط بتنی است که با مشکلاتی نیز همراه است. روش دیگر استفاده از تیرهای واسط فولادی است که رفتار لرزه ای مناسبی را از خود نشان می دهد، اما نیاز به توجه خاصی در رابطه با اتصال به دیوارها دارد. روش دیگری که در این پایان نامه به آن پرداخته شده است، استفاده از مهاربندهای ضربدری فولادی برای کوپل کردن دیوارها می باشد. با توجه به تحقیقات گذشته انجام شده در این زمینه، این روش در سازه های با ارتفاع کم چندان پاسخگو نیست و در ساختمان های بلند مرتبه می تواند رفتار مناسبی از خود نشان دهد. ازاین رو تمرکز این پژوهش بر روی سازه های بلند بوده و نمونه های بررسی شده از این دست می باشند. پس از مطرح کردن تعاریف کلی و بررسی تاریخچه تحقیقات انجام شده در این زمینه، چند مدل اولیه برای بررسی رفتار لرزه ای این سیستم در محدوده خطی و نیز امکان طراحی سازه ها برای تحلیل غیرخطی مورد بررسی قرار می گیرد و درنهایت رفتار لرزه ای این سیستم با استفاده از تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی بررسی شده و برتری ها و نقصان های آن نسبت به حالت تیرهای واسط مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نتایج این بررسی ها بدین شرح است. سیستم مهاربندی ممکن است در برخی حالات بهترین کارایی را در کوپل کردن دیوارهای برشی نداشته باشد؛ اما در نظر گرفتن سادگی اجرای مهاربندها نسبت به تیرهای واسط بتنی و در نتیجه کاهش هزینه و زمان اجرای سازه، می تواند موجب افزایش مطلوبیت استفاده از مهاربند گردد. نحوه تغییرات لنگر خمشی پای دیوارها با تغییرات درجه کوپلینگ به صورت خطی و مستقل از پارامتر اندازه دهانه است. در هر دهانه آزاد، با تغییر درجه کوپلینگ، نیروی محوری دیوارها نیز به صورت خطی تغییر می کند. در درجه کوپلینگ مشخص، با افزایش دهانه آزاد نیروی محوری کاهش می یابد، ضمن آن که لنگر خمشی ثابت باقی می ماند. در صورتی که عمق تیر واسط قابل توجه و درجه کوپلینگ دیوار در حدود ماکزیمم باشد، افزایش دهانه ضمن ایجاد درجه کوپلینگ یکسان یا بزرگتر، موجب کاهش تنش بحرانی در دیوار می شود. این مسأله فرض بهینه تر بودن بازشوهای کوچک در دیوارهای برشی را رد می کند. همچنین نسبت طول تأثیر لنگر مزاحم به ارتفاع کل سازه به مشخصات مقطع دیوارهای برشی و فاصله آنها از یکدیگر بستگی دارد و مستقل از پارامترهای مشخصات هندسی تیرهای واسط، ارتفاع دیوار و ارتفاع هر طبقه است.