قبل از اینکه وارد مقوله تقویت دیوارهای برشی و چگونگی مقاوم سازی دیوارهای برشی شویم، توضیح مختصری در خصوص علت وجودی دیوارهای برشی در ساختمان ارائه خواهیم کرد. 

دیوار برشی

دیوارهای برشی، اجزای سازه ای بسیار صلب و سنگینی می باشند و همانطور که از اسم آن پیداست نقش انتقال برش ناشی از نیروهای جانبی وارده به سازه را دارند. با توجه به ابعاد آنها مشخص است که بعد برشی آن نسبت به بعد خمشی یا پیچشی و حتی فشاری آن بسیار بزرگتر می باشد.

استفاده از دیوار برشی به عنوان باربر قائم

به عنوان مثال چنانچه بخواهیم از دیوار برشی بعنوان باربر قائم استفاده کنیم ، مانند عملکردی که ستون‌ها به عهده دارند، متوجه خواهیم شد که مانند ستون‌ها دارای سطح مقطع مربع یا مربع مستطیل و یا مستطیل نبوده و نسبت یک بعد آن به بعد کوچکتر که همان ضخامت دیوار برشی است بسیار زیاد می باشد. بنابراین در اثر اعمال نیروی قائم فرضی زیاد دچار کمانش شده و برای تحمل بارهای قائم مناسب نمی باشد. 

تیر بودن دیوار برشی

در خصوص تیر بودن دیوار برشی باید گفت المان تیر جهت انتقال نیروهای عمود بر راستای خود می باشد که عموما این نیروها در قسمت اعظم تیر و مخصوصاً در وسط دهانه مشهود می باشد. بنابراین باید بتواند لنگرهای خمشی ایجاد شده در خود را تحمل نموده و به تکیه‌گاه‌ ها منتقل نماید. اما چنانچه یک دیوار برشی را در نظر بگیریم که برای یک ساختمان ده طبقه طراحی شده است و دیوار مورد نظر را که بصورت قائم می باشد را به حالت افقی در بیاوریم، ملاحظه خواهیم کرد که تبدیل به تیر سراسری خواهد شد که دارای ده تکیه‌گاه می باشد و تکیه‌گاه ها بطور معمول با فواصل مثلاً ۳ متر از یکدیگر قرار دارند. حال مشاهده می شود که تیر سراسری بتنی وجود دارد که دارای ارتفاعی در حدود ۳ یا ۴ یا ۵ متر بوده و عرضی بسیار باریک در حدود ۳۰ سانتیمتر خواهد داشت و طولی نیز برابر ۳ متر دارد. 

عملکرد خمشی و پیچشی دیوار برشی

خب این نوع تیرها با توجه به ارتفاع آنها، بعنوان تیرهای برشی محسوب می شوند و عملکرد خمشی نخواهند داشت. در خصوص نقش پیچشی دیوار برشی هم می توان مانند مثال تیر بتنی مشخص کرد که دیوارهای برشی قادر به تحمل و انتقال پیچش در سازه نبوده و در حالت خاصی با وجود مجموعه ای از دیوارهای برشی می توانند نقش پیچشی هم داشته باشند که در اینجا وارد این مقوله نخواهیم شد. 
بنابراین دیوارهای بتنی که در یک سازه طراحی و اجرا می گردند فقط برای جذب نیروهای افقی عمود بر راستای خویش می باشند و آن هم نیرویی که در محل تکیه گاه که همان محل تلاقی سقف با دیوارهای برشی می باشند خواهد بود. 

تقویت و مقاوم سازی دیوارهای برشی

حال با توجه به مشخص شدن نقش این دیوارها در سازه چنانچه در طراحی و اجرای دیوارهای برشی ضعفی وجود داشته باشد جهت تقویت و مقاوم سازی آنها می بایست با روش‌هایی مناسب با عملکرد و نوع ضعف آنها طرح معقولی ارائه نمود. به عنوان مثال چنانچه مقاومت فشاری بتن دیوار برشی اجرا شده کمتر از میزان خواسته شده در طراحی و نقشه های سازه باشد، به سختی می‌توان کمبود مقاومت بتن را با روش‌هایی مانند استفاده از الیاف کربن CFRP یا شیشه GFRP دیوار مورد نظر را تقویت نمود. اما اگر در محاسبات دیوار برشی مورد نظر یا در اجرای دیوار میلگردهای عمودی کمتر از میزان مورد نیاز باشد، می توان با استفاده از الیاف کربن CFRP در راستای قائم کمبود مورد نیاز را جبران نمود. 

پیشنهاد مقاله : الیاف کربن CFRP

بهترین و کارآمدترین روش در تقویت دیوارهای برشی ضعیف

تجربه نشان داده است که عموما ضعف های بوجود آمده در دیوارهای برشی زیاد است و به دلیل نیروهای برشی قابل توجه در دیوارها و نیاز به جذب این نیروها، روش‌های مناسب و کارا ژاکت بتنی بوده و فقط می توان با افزایش ضخامت دیوار و اضافه کردن میلگرد و بتن ریزی مجدد، ظرفیت برشی دیوار فوق را افزایش داد و آن را تقویت نمود. بنابراین معمولا بهترین و کارآمدترین روش در تقویت دیوارهای برشی ضعیف و نیازمند مقاوم سازی استفاده از ژاکت بتنی می باشد. 
زیرا سطح مقطع دیوار برشی نقش مهمی در ظرفیت برشی یک دیوار دارد و چنانچه مقاومت فشاری بتن کم باشد و یا به اشتباه ضخامت دیوار برشی کم محاسبه شده باشد یا کمتر اجرا گردیده باشد، اجرای ژاکت بتنی که توأم با افزایش ضخامت دیوار در یک طرف یا در دو طرف است، روشی مناسب خواهد بود. 

اجرای ژاکت بتنی

در این روش با انجام محاسبات مقاوم سازی و تعیین میزان ضعف دیوار فوق مقدار ضخامت مورد نیاز جهت افزایش ضخامت اولیه دیوار محاسبه می گردد. پیشنهاد می‌شود چنانچه مقاوم سازی انجام شده بدلیل عدم کیفیت مناسب بتن و یا مقاومت فشاری پایین بتن می باشد، قبل از اقدام به تقویت و مقاوم سازی دیوار، کاور میلگرد توسط دستگاه بتن کن ضعیف و مناسب برداشته شود. این عمل در درجه اول باعث مضرس شدن سطح بتن دیوار گردیده و از طرفی بتن نامرغوب و کم مقاومت برداشته شده و بتن جدید که مقاومت بالایی دارد، جایگزین آن می گردد.

ضخامت مناسب و معقول برای طراحی و اجرای مقاوم سازی دیوارهای برشی

چنانچه در افزایش ضخامت دیوار محدودیتی وجود داشته باشد با این عمل ضخامت نهایی دیوار برشی بعد از تقویت و مقاوم سازی تا حدودی کمتر خواهد شد. ضمنا با مضرس شدن سطح دیوار اصطکاک داخلی مابین بتن موجود و بتن جدید زیاد شده و چسبندگی دو بتن افزایش می یابد. در نتیجه برش in plane دیوار زیاد گردیده و ظرفیت برشی درون صفحه ای دیوار افزایش می یابد. 

معمولا ضخامت بخش اضافه شده به دیوار در هر طرف نباید کمتر ۱۰ الی ۷ سانتیمتر باشد. زیرا مشکل اجرایی به همراه داشته و بعد از نصب شبکه میلگرد (مش) بر روی سطح مضرس شده دیوار و قالب بندی بر روی آن، ضخامت و فضای مفیدی که جهت بتن ریزی باقی می ماند به حدی کم خواهد شد که حتی با کاهش ابعاد شن و افزودن روان کننده نمی توان فضای خالی را بتن ریزی کرد و می بایست از مصالح دیگری مانند گروت جهت پر کردن آن استفاده نمود. چنانچه تعداد دیوارها جهت مقاوم سازی زیاد باشد هزینه اجرای مقاوم سازی و تقویت سازه افزایش خواهد یافت. بنابراین ضخامت مناسب و معقول برای طراحی و اجرای مقاوم سازی دیوارهای برشی با روش ژاکت بتنی ۷ الی ۱۰ سانتیمتر می باشد. 

پیشنهاد مقاله : دیوار برشی فولادی در مقاوم سازی سازه

نصب برشگیر بر روی سطح دیوار

مطلب دیگر که خیلی حائز اهمیت می باشد نصب برشگیر بر روی سطح دیوار است. توصیه می شود در ابتدا سطح دیوار مضرس گردد و سپس برش گیر روی سطوح مذکور نصب شود. 

ابعاد و فواصل برشگیرها

برشگیرها می توانند میلگردهایی با سایز ۸ الی ۱۰ سانتیمتر ، متناسب با نیروی برشی درون صفحه ای باشند. معمولا فواصل برشگیرها ۵۰ سانتیمتر است. چنانچه از میلگرد برای برشگیر استفاده می شود سر میلگرد باید به صورت ۹۰ درجه خم گردد و طول خم در حدود ۷ سانتیمتر باشد. 

نکته مهم در کاشت میلگردهای برشگیر تعیین عمق کاشت میلگرد است. این عمق باید در حدی باشد که میلگرد برشگیر وارد هسته بتن شود تا بتواند نیروهای برشی را به داخل دیوار انتقال دهد. ضمنا فاصله بخش خم شده میلگرد نه آنقدر از سطح دیوار فاصله داشته باشد که قطر میلگرد کفایت انتقال برش به هسته بتن را نداشته باشد و نه آنقدر از سطح بتن فاصله کمی داشته باشد که بتن ریخته شده و مصالح درشت دانه بتن در فضای موجود گیر کنند. همچنین قبل از نصب قالب دیوارها و قالب بندی با نصب اسپیسرهای پلاستیکی مناسب از تماس شبکه میلگرد به قالب جلوگیری گردد.

پیشنهاد مقاله : نحوه کاشت میلگرد در بتن

طراحی و اجرای ژاکت بتنی برای تقویت و مقاوم سازی دیوار های برشی

طراحی و اجرای ژاکت بتنی برای تقویت و مقاوم سازی دیوار های برشی برخلاف تصور بسیار تکنیکی بوده و مهارت و تجربه طراح و ناظر بر اجرای طرح تقویت از اهمیت بسزایی برخوردار است. بطور نمونه چگونگی بتن ریزی فضای قالب بندی شده در دو طرف دیوار و تخریب سقف و یا بخش‌هایی از آن بسیار مهم می باشد. همچنین بسیار مهم است که میلگردهای قائم شبکه مش از سقف عبور داده شده و در تیرهای فوقانی و تحتانی سقف و کف کاشت نگردند.

همچنین میلگردهای قائم در پای فونداسیون با عمق کافی در فونداسیون کاشته شود و به غیر از میلگردهای طولی کاشته شده در فونداسیون و سقف آخر در هیچ بخش سازه از جمله تیرها و سقف میلگرد طولی تقویت دیوار برشی کاشته نگردد و با سوراخکاری تلاش گردد تا میلگردها از تیرهای بتنی و یا دال‌های بتنی عبور نمایند. لازم بذکر است که نیازی به تزریق چسب در درون سوراخ‌های ایجاد شده در تیرها و یا دال‌های سقف نیست و به تنهایی عبور آنها از سوراخ های ایجاد شده کفایت می نماید. 

سخن پایانی درباره مقاوم سازی دیوارهای برشی

ذکر این نکته ضروری است که فقط مجاز به کاشت میلگردهای عرضی در ستون‌های مجاور دیوار برشی می باشیم که با در نظر گرفتن عمق مناسب میلگردهای عرضی در وجوه ستون کاشته می‌شوند. در بعضی از پروژه های مقاوم سازی علاوه بر نیاز به تقویت و مقاوم سازی دیوار برشی ، ستون‌های مجاور دیوار مذکور نیز نیازمند تقویت بوده و ستون‌های مجاور نیز با استفاده از روش ژاکت بتنی تقویت می گردند.