همه ی نکات لازم در طراحی دیوار برشی

بطور کلی می‌توان دیوار را بصورت Membrane یا Shell مدلسازی نمود. در صورتی که Membrane مدلسازی نمایید، سختی درون صفحه خواهد داشت و نباید در وسط آن مش‌بندی صورت گیرد که در این حالت ابعاد مش‌بندی باید به شکلی باشد که نسب ابعادی آن از 1 به 4 کمتر نشود.

نکات مش بندی دیوارها:

نامنظم شدن مشبندی ایرادی ندارد، ولیکن در مش‌بندی باید به چند نکته توجه داشت:
1- مطمئن شوید گره‌های مش‌های انجام شده بر روی هم قرار دارند.
2- زاویه بین دو لبه المان سطحی کمتر از 180 باید باشد و بهترین زاویه 90 است. حتی‌الامکان بین 45 تا 135 درجه باشد:

The inside angle at each corner must be less than 180°. Best results for the quadrilateral will be obtained when these angles are near 90°, or at least in the range of 45° to 135°.

3- نسبت ابعادی المان‌های استفاده شده خیلی زیاد نباشد. برای المان‌های مستطیلی، نسبت طول به عرض یک المان در بهترین حالت برابر یک است یعنی بهتر است از المان‌های مربعی استفاده شود. حتی‌الامکان نسبت ابعادی المان‌ها زیر 4 باشد و این نسبت از 10 بیشتر نشود. در این حالت نتایج تحلیل چندان معتبر نخواهد بود. پس بنابراین از المان‌های کشیده استفاده نکنیم.

The aspect ratio of an element should not be too large. For the triangle, this is the ratio of the longest side to the shortest side. For the quadrilateral, this is the ratio of the longer distance between the midpoints of opposite sides to the shorter such distance. Best results are obtained for aspect ratios near unity, or at least less than four. The aspect ratio should not exceed ten.

4- استفاده از المان‌های مربعی بیشتر از المان‌های مثلثی توصیه می‌شود. در کل بهتر است از ایجاد المان‌های مثلثی خودداری نمایید. تنها در نقاطی که تغییرات سریع تنش نداشته باشیم، می‌توانیم از المان‌های مثلثی استفاده نماییم.

The triangular element is only recommended for locations where the stresses do not change rapidly.

5- استفاده از المان‌های مثلثی بزرگ در حالتی رفتار درون صفحه (membrane) حاکم باشد، توصیه نمی‌شود.

The use of large triangular elements is not recommended where in-plane (membrane) bending is significant.

ضرایب ترک خوردگی دیوار

در برنامه ETABS المان‌های پوسته‌ای دارای دو نوع سختی هستند. یکی سختی درون صفحه (inplane stiffness) و دیگری سختی برون صفحه (out-of-plane stiffness). سختی درون صفحه توسط F11، F22 و F12 کنترل شده و سختی برون صفحه توسط M11، M22 و M12 کنترل می‌شود.
نکته: اگر از پیش‌فرض‌های برنامه مدلسازی را انجام داده باشید، در حین مدلسازی دیوار برشی، همیشه جهت محور محلی 2 به سمت بالا است، مگر آنکه کاربر آن را حول محور عمود بر صفحه 3، دوران داده باشد. بنابراین در اینجا فرض بر آن است که کاربر جهت محور محل دو را تغییر نداده است.

When drawing in ETABS the default is to have the 1 axis horizontal and the 2 axis vertical. This means that the flexural modifier for EI should be applied to f22 for wall piers and to f11 for spandrels. If you apply the modifier to both f11 and f22 it hardly affects the results.

در دیوار برشی رفتار خمشی و محوری به سبب مولفه‌های F11 و F22 و رفتار برشی توسط F12 تغییر می‌یابند. توصیه ACI318 نیز برای کاهش سختی خمشی (EI) دیوار بوده که بایستی مولفه‌های F11 یا F22 را کاهش دهیم. هیچ توصیه‌ای برای کاهش سختی برشی یا F12 وجود ندارد. بنابراین بصورت یک نتیجه کلی اگر شما جهت محورهای محلی دیوار را دوران نداده‌اید، بایستی ضریب ترک‌خوردگی را به F22 اعمال نمایید. برای تیرهای تیغه اما بایستی این ضریب به F11 اعمال شود.

برای اینکه دیوارها طراحی شوند باید آنها را نامگذاری کنید در غیر اینصورت طراحی نمی‌شوند. نام دیوارها می‌تواند در طبقات مختلف یکسان باشد. مثلا می‌توانیم از یک نام P1 برای یک دیوار در طبقات مختلف استفاده کنیم ولی یک نام نمی‌تواند بیش از یکبار در یک طبقه تکرار شود. اگر مجموعه‌ای از دیوارها را که به هم متصل هستند را به یک نام قرار دادین، آنگاه آنها بصورت یک دیوار مستقل طراحی می‌شوند. در حین طراحی نیروهای ایجاد شده در اجزای موجود در دیوار با هم جمع می‌شوند.

دیوارهای U شکل و H شکل یا L شکل

در دیوارهای U شکل و H شکل یا L شکل بند زیر قابل توجه است:
بند 9-23-4-3-1-4 مبحث نهم: در طراحی دیوارهای با مقطع U و T عرض مؤثر بال، اندازه‌گیری شده از بر جان در هر سمت، که در محاسبات به کار برده میشود نباید بیشتر از مقادیر (الف) و (ب) این بند در نظر گرفته شود، مگر آنکه با تحلیل دقیق‌تر بتوان مقدار آن را تعیین کرد:
الف- نصف فاصله بین جان دیوار تا جان دیوار مجاور
ب- ده درصد ارتفاع کل دیوار
ضابطه ACI318-14 در این ارتباط بصورت زیر است:

18.10.5.2 Unless a more detailed analysis is performed, effective ﬂange widths of ﬂanged sections shall extend from the face of the web a distance equal to the lesser of one-half the distance to an adjacent wall web and 25 percent of the total wall height.

همانطور که دیده می‌شود، تفاوت مبحث دهم و ACI در بخش دوم محدودیت بوده که ACI مقدار 25% ارتفاع کل دیوار را در نظر می‌گیرد ولی مبحث نهم 10% آن را ملاک قرار داده است. کارهای آزمایشگاهی Wallace در سال 1996 نشان داد، عرض بال موثر دیوار به کششی یا فشاری بودن این بال‌ها تحت بارهای جانبی بستگی دارد و اثر وجودی بال در حالتی که در کشش قرار می‌گیرد، کمتر از حالت فشاری است. در شکل زیر که از کتاب Seismic Design Of Reinforced Concrete And Masonry Buildings, Paulay,M.Priestley می‌باشد این مورد نشان داده شده است.

منبع:کانال@AlirezaeiChannel