طراحی دیوارهای برشی بر اساس مبحث نهم ویرایش 99

مطلب زیر به نقل از کانال مهندس سلطان آبادی @costbook منتشر می شود:

طراحی دیوارهای برشی برای نیروی برشی تشدید یافته مطابق ACI 318-19

🔺 طراحی دیوارهای برشی برای نیروی برشی در آیین‌نامه ACI 318-19 به نسبت نسخه‌های قبلی با تغییراتی همراه شده است. این تغییرات که محافظه‌کارانه است، در راستای سوق دادن دیوارهای برشی لاغر از رفتار برشی به رفتار خمشی و شکل‌پذیرتر است.

[@costbook]

🔺 مطابق آیین‌نامه ACI 318-19 نیروی برشی حاصل‌شده از ترکیب بارهای طراحی باید توسط دو ضریب Ωv (اثرات اضافه مقاومت ناشی از کار سختی در آرماتورهای خمشی) و ωv (اثرات مودهای بالاتر در رفتار دینامیکی) به شرحی که در شکل ضمیمه نمایش داده شده است تشدید یابد. ضرائب تشدید Ωv و ωv برای دیوار برشی لاغر (نسبت ارتفاع به طول بیشتر از 1.5 و 2) مورد استفاده قرار خواهند گرفت.

🔺 معمولاً در اکثر ساختمان‌های بتنی 5 طبقه و بیشتر از دیوار برشی استفاده می‌شود و در آن‌ها معمولاً نسبت ارتفاع به طول دیوارها از عدد 2 بیشتر است و مطابق ضوابط آیین‌نامه ACI 318-19 ضرائب Ωv و ωv باید محاسبه شوند. ضریب ωv که در ضمیمه نمایش داده شده است فقط تابعی از ns (تعداد طبقات بالاتر از مقطع بحرانی CS) است و به راحتی قابل محاسبه خواهد بود. اما ضریب Ωv نیاز به یکسری محاسبات دستی خواهد داشت.

🔹برای محاسبه ضریب تشدید Ωv باید از حداکثر نسبت Mpr/Mu و 1.5 استفاده شود. Mu لنگر ناشی از ترکیب بارهای طراحی و Mpr لنگر محتمل مقطع دیوار برشی است. نسبت Mpr/Mu باید به ازای هر ترکیب بار محاسبه شود و بزرگ‌ترین مقدار را در نظر گرفت.

🔹برای محاسبه نسبت Mpr/Mu باید به ازای هر ترکیب بار مقدار Mu را محاسبه و مقدار Pu متناظر با آن را برداشت کرد. سپس با مراجعه به مقطع SD دیوار، همانند شکل ضمیمه بر روی گزینه مشخص‌شده کلیک کرده تا منحنی اندرکنش نیروی محوری-لنگر خمشی دیوار نمایش داده شود. در ادامه حتماً گزینه Exclude Phi and Increase Fy را انتخاب کنید. درنهایت با توجه به مقدار Pu، لنگر M3 را برداشت کنید که همان Mpr خواهد بود. این کار را باید برای تمامی ترکیب بارها انجام دهید و حداکثر نسبت Mpr/Mu باید محاسبه شود.

نکته 1: مطابق ضوابط آیین‌نامه ACI 318-19، چنانچه مقطع دیوار بهینه نباشد، نسبت Mpr/Mu عدد بالایی خواهد داشت! و منجر به طرح برشی سنگین و حجم بالای آرماتورهای برشی در دیوارها خواهد شد. بنابراین باید حتی‌المقدور سعی شود مقطع دیوار بهینه باشد (به عبارتی D/C نزدیک یک باشد).

نکته2: پس از محاسبه ضرائب تشدید Ωv و ωv، در فایل جداگانه، ضرب این دو ضریب تشدید را می‌توان با تقریب بسیار خوب به ضرائب زلزله در Load Pattern ضرب کرد و طرح برشی دیوارها را انجام داد.

برای محاسبه ضریب تشدید نیاز به درون‌یابی از منحنی اندرکنش P-Mpr است (Mpr ظرفیت خمشی محتمل دیوار برشی با فرض fye=1.25fy و phi=1.0 است). محاسبه این ضریب برای هر پروژه ممکن است زمان‌بر باشد و برخی در جهت اطمینان ضریب تشدید را برابر 3 فرض کنند. در برخی حالات ممکن است ضریب تشدید کمتر از 3 شود که موجب کاهش نیروی برشی طراحی خواهد شد. بنابراین منطقی است برای هر دیوار، این ضریب محاسبه شود.

برای رفع این مشکل، مهندس سلطان آبادی یک برنامه‌ در محیط VBA نرم‌افزار Excel انجام داده اند که به‌سادگی می‌توانید ضریب تشدید نیروی برشی را بر اساس داده‌های نرم‌افزار ETABS2016 و نسخه‌های بالاتر محاسبه کنید. در شکل ضمیمه روند استفاده از این نرم‌افزار تشریح شده است.