طراحی دیوار برشی بتنی در سازه فولادی دارای نکات دقیق و مؤثری در طراحی سازه است. با توجه به مصالح بومی موجود در ایران مانند شن و سیمان استفاده از بتن در اکثر نقاط ایران بر استفاده از فولاد ارجحیت اقتصادی دارد. استفاده هم‌زمان از فولاد و بتن در طراحی سازه می‌تواند محاسن این دو ماده را تجمیع نماید. استفاده از مقاطع مختلط بتن و فولاد، موجب کاهش هزینه تمام شده پروژه نسبت به پروژه هایی که صرفا با استفاده از فولاد طراحی شده اند، می شود. البته این موضوع هنگامی امکان پذیر است که مکان مناسبی در طرح معماری ساختمان برای دیوارهای برشی وجود داشته باشد. چنان‌چه در مقطع دیوار برشی بتنی از مقاطع فولادی استفاده نگردد، تنها نکته حائز اهمیت نحوه انتقال نیروی زلزله از کف‌ها به سیستم باربر جانبی یعنی دیوارهای برشی است. در این موارد طراحی کالکتور یا جمع کننده، میلگردهای برش اصطکاک و یا برشگیر الزامی است. در مقالات قبل به طراحی کالکتور، طراحی دیافراگم برای برش در ایتبس و کنترل انتقال برش دیافراگم پرداخته ایم که برای فهم بهتر مطلب، مطالعه آن توصیه می گردد.
هنگامی که مقاطع فولادی ستون‌ها و یا تیرها در دیوار برشی بتنی در سازه فولادی مدفون می‌گردند، رویکرد طراحی متفاوت از طراحی دیوار برشی بتنی مسلح با میلگرد است. دقت گردد، هنگامی که ستون فولادی در مقطع بتنی مدفون است مقطع به صورت کامپوزیت عمل می‌نماید. متأسفانه استاندارد 2800 در سیستم‌های باربر جانبی اشاره‌ای به سیستم‌های کامپوزیتی ننموده است. سیستم‌های دیوار برشی بتنی کامپوزیتی قابل استفاده در طراحی سازه، بر اساس ASCE7-16 مطابق جدول زیر است:
| سیستم باربر جانبی |
ضریب شکل پذیری (R) |
| دیوار برشی کامپوزیتی بتنی و فولادی ویژه |
6 |
| دیوار برشی کامپوزیتی بتنی و فولادی معمولی |
5 |
| سیستم دوگانه قاب خمشی ویژه+ دیوار برشی کامپوزیتی بتنی و فولادی معمولی |
6 |
| سیستم دوگانه قاب خمشی ویژه+ دیوار برشی کامپوزیتی بتنی و فولادی ویژه |
7 |
| سیستم دوگانه قاب خمشی متوسط+ دیوار برشی کامپوزیتی بتنی و فولادی معمولی |
5 |
جهت اطلاع از ضریب بزرگنمایی تغییر مکان (Cd)، ضریب اضافه مقاومت (Ω0) و محدودیت‌های ارتفاعی می‌توانید به ASCE7-16 مراجعه کنید.
علاوه بر نکات ذکر شده جهت طراحی دیوار برشی بتنی مسلح در سازه‌های فولادی جزئیات طراحی لرزهای دیوار برشی کامپوزیت معمولی (C-OSW) در AISC341-16 بخش H4 و جزئیات طراحی لرزهای دیوار برشی کامپوزیت ویژه (C-SSW) در بخش H5 آورده شده است. در زیر به چند نکته مهم در رابطه با طراحی دیوار برشی بتنی در سازه فولادی ، اشاره می‌گردد:
- در طراحی المان‌های مرزی برای نیروی محوری بایستی فرض شود که کل برش توسط مقطع بتن مسلح تحمل می‌گردد. در حالی که کل نیروهای ثقلی و ممان توسط اعضای مرزی تحمل می‌گردد. چنان‌چه از نرم‌افزار ETABS برای طراحی استفاده می‌گردد، بایستی طراحی دیوار برشی به صورت Simplified T/C انجام گردد. هم چنین ضریب ترک‌خوردگی دیوارها f22 بایستی مقدار ناچیزی در نظر گرفته شود تا دیوار مسلح بتنی در خمش و نیروهای ثقلی مقاومتی نداشته باشد.
- طراحی المان‌های مرزی کامپوزیت مانند ستون‌های کامپوزیت مدفون در بتن انجام می‌گیرد. در ETABS2016 امکان تعریف ستون‌های کامپوزیت برای مدلسازی المان‌های مرزی وجود دارد.
- اگر المان مرزی صرفا اعضای فولادی متصل به دیوار برشی مسلح بتنی باشند، باید میلگردهای دیوار برشی به عضو فولادی جوش داده شوند و یا برشگیر برای آن طرح گردد.
- در طراحی دیوارهای برشی کامپوزیت ویژه، خاموت المان مرزی بایستی حداقل تا دو برابر عمق المان مرزی در داخل دیوار امتداد یابد.
نکات متعدد دیگری در طراحی این‌گونه دیوارها، اجزای مرزی آن و تیرهای همبند بایستی مدنظر باشند که برای اطلاع از آن‌ها به AISC341-16 مراجعه و برای کنترل درستی طراحی خود می‌توانید از طریق سامانه کنترل سازه گروه مهندسی ایدسا (لینک) اقدام نمایید.