ผนังรับแรงเฉือนเป็นส่วนประกอบหนึ่งของ ระบบ โครงสร้างทางวิศวกรรมที่ออกแบบมาเพื่อต้านทานแรงด้านข้าง ใน ระนาบ ซึ่งโดยทั่วไปคือ แรงลมและแรง แผ่นดินไหว

ผนังรับแรงเฉือนทำหน้าที่ต้านทานแรงที่ขนานกับระนาบของผนัง ตัวรับแรงเฉือน หรือที่เรียกว่าชิ้นส่วนลากจะถ่าย โอนแรง เฉือนจากแผ่นพื้นไปยังผนังรับแรงเฉือนและองค์ประกอบแนวตั้งอื่นๆ ของระบบต้านทานแรงแผ่นดินไหว โดยทั่วไปแล้ว ผนังรับแรงเฉือนจะทำจากโครงไม้หรือผนังไม้เสริมแรงที่มีน้ำหนักเบา หุ้มด้วยวัสดุต้านทานแรงเฉือน เช่นไม้อัดหรือแผ่นวัสดุที่มีความแข็งแรงทางโครงสร้างอื่นๆคอนกรีตเสริมเหล็ก ก่ออิฐเสริม เหล็ก หรือแผ่นเหล็ก

แม้ว่าไม้อัดจะเป็นวัสดุที่ใช้กันทั่วไปในผนังรับแรงเฉือนไม้ แต่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและวิธีการก่อสร้างสมัยใหม่ได้สร้างทางเลือกแบบสำเร็จรูป เช่น แผ่นเหล็กและแผ่นรับแรงเฉือนเสริมเหล็กที่ใช้สำหรับผนังแคบๆ ที่ค้ำช่องเปิด ซึ่งพิสูจน์แล้วว่าให้ความต้านทานต่อแผ่นดินไหวที่แข็งแกร่งกว่า

ในหลายประเทศรหัสอาคารระหว่างประเทศ (International Building Code)และรหัสที่อยู่อาศัยระหว่างประเทศ (International Residential Code) เป็นข้อกำหนดในการออกแบบผนังรับแรงเฉือน

ผนังรับแรงเฉือนมีความแข็งแกร่งในแกนหลัก X และ Y มากกว่าในแกน Z ถือเป็นโครงสร้างหลักที่ให้ความต้านทานต่อแรงในแนวดิ่งและแนวนอนที่กระทำในระนาบของมัน ภายใต้สภาวะการรับน้ำหนักแบบผสมผสานนี้ ผนังรับแรงเฉือนจะเกิดความเครียดในแนวแกน แรงเฉือน แรงบิด และแรงดัดที่เข้ากันได้ ส่งผลให้เกิดการกระจายความเค้นภายในที่ซับซ้อน ด้วยวิธีนี้ แรงจะถูกถ่ายโอนในแนวดิ่งไปยังฐานรากของอาคาร ดังนั้นจึงมีกลไกการพังทลายที่สำคัญสี่ประการ ดังแสดงในรูปที่ 1 ปัจจัยที่กำหนดกลไกการพังทลาย ได้แก่ รูปทรงเรขาคณิต การรับน้ำหนัก คุณสมบัติของวัสดุ การยึด และการก่อสร้าง ผนังรับแรงเฉือนอาจสร้างขึ้นโดยใช้เหล็กเส้นบางๆ เป็นชิ้นส่วนค้ำยันแนวทแยงที่ยึดติดกับจุดรับแรงและจุดยึดได้เช่นกัน

อัตราส่วนความเรียวของผนังถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของความสูงที่มีประสิทธิภาพหารด้วยความหนาที่มีประสิทธิภาพหรือรัศมีไจเรชันของหน้าตัดผนัง อัตราส่วนนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างมากกับขีดจำกัดความเรียว ซึ่งเป็นจุดตัดระหว่างองค์ประกอบที่ถูกจัดประเภทเป็น "เรียว" หรือ "อ้วน" ผนังที่เรียวมีความเสี่ยงต่อโหมดความล้มเหลวจากการโก่งงอ รวมถึงการโก่งงอในระนาบของออยเลอร์เนื่องจากการอัดตามแนวแกน การโก่งงอนอกระนาบของออยเลอร์เนื่องจากการอัดตามแนวแกน และการโก่งงอแบบบิดด้านข้างเนื่องจากโมเมนต์ดัดในกระบวนการออกแบบ วิศวกรโครงสร้างจำเป็นต้องพิจารณาโหมดความล้มเหลวเหล่านี้ทั้งหมดเพื่อให้แน่ใจว่าการออกแบบผนังมีความปลอดภัยภายใต้สภาวะการรับน้ำหนักที่เป็นไปได้ต่างๆ^{[ 1 ]}

ในระบบโครงสร้างจริง ผนังรับแรงเฉือนอาจทำงานเป็นระบบที่เชื่อมต่อกันแทนที่จะเป็นผนังแยกเดี่ยว ขึ้นอยู่กับการจัดเรียงและการเชื่อมต่อ ผนังสองแผ่นที่อยู่ติดกันสามารถพิจารณาว่าเชื่อมต่อกันได้เมื่อส่วนต่อประสานถ่ายโอนแรงเฉือนตามแนวยาวเพื่อต้านทานโหมดการเสียรูป แรงเค้นนี้เกิดขึ้นเมื่อใดก็ตามที่ส่วนตัดขวางประสบกับแรงดัดหรือแรงบิดงอที่ถูกจำกัด และขนาดของแรงเค้นนั้นขึ้นอยู่กับความแข็งขององค์ประกอบที่เชื่อมต่อกัน ขึ้นอยู่กับความแข็งนี้ ประสิทธิภาพของส่วนที่เชื่อมต่อกันจะอยู่ระหว่างประสิทธิภาพขององค์ประกอบที่เป็นเนื้อเดียวกันในอุดมคติที่มีหน้าตัดตามระนาบโดยรวมที่คล้ายกัน และประสิทธิภาพโดยรวมของส่วนประกอบอิสระ อีกข้อดีของการเชื่อมต่อคือช่วยเพิ่มความแข็งในการดัดโดยรวมมากกว่าความแข็งในการเฉือน ส่งผลให้การเสียรูปจากการเฉือนน้อยลง

ตำแหน่งของผนังรับแรงเฉือนส่งผลกระทบอย่างมากต่อการทำงานของอาคาร เช่น การระบายอากาศตามธรรมชาติและประสิทธิภาพการรับแสงธรรมชาติ ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพจะแตกต่างกันไปสำหรับอาคารที่มีฟังก์ชันการใช้งานต่างกัน

อาคารโรงแรมหรือหอพักจำเป็นต้องมีผนังกั้นหลายส่วน ทำให้สามารถติดตั้งผนังรับแรงเฉือนได้ ในโครงสร้างเหล่านี้ นิยมใช้การก่อสร้างแบบเซลล์แบบดั้งเดิม (รูปที่ 2) และใช้การจัดเรียงผนังแบบปกติ โดยมีผนังขวางระหว่างห้องและผนังยาวตามแนวยาวขนาบข้างทางเดินกลาง

โครงสร้างผนังรับแรงเฉือนที่อยู่ตรงกลางของอาคารขนาดใหญ่ ซึ่งมักจะล้อมรอบปล่องลิฟต์หรือบันได จะก่อให้เกิดแกนรับแรงเฉือนในอาคารพาณิชย์หลายชั้น ผนังรับแรงเฉือนจะก่อให้เกิดแกนอย่างน้อยหนึ่งแกน (รูปที่ 3) จากมุมมองด้านระบบสาธารณูปโภคของอาคาร แกนรับแรงเฉือนเป็นที่ตั้งของระบบสาธารณูปโภคส่วนกลาง เช่น บันได ลิฟต์ ห้องน้ำ และท่อส่งน้ำหรือท่อประปา ข้อกำหนดด้านการใช้งานของอาคารจำเป็นต้องมีการจัดวางแกนรับแรงเฉือนอย่างเหมาะสม จากมุมมองด้านโครงสร้าง แกนรับแรงเฉือนสามารถเสริมความแข็งแรงของอาคารให้ต้านทานต่อแรงด้านข้าง เช่น แรงลมและแรงแผ่นดินไหว และเพิ่มความปลอดภัยของอาคารได้อย่างมาก

ผนังรับแรงเฉือนคอนกรีตเสริมเหล็กทั้งแนวราบและแนวตั้ง (รูปที่ 4) อัตราส่วนการเสริมเหล็กหมายถึง อัตราส่วนของพื้นที่หน้าตัดคอนกรีตทั้งหมดต่อพื้นที่หน้าตัดที่ตั้งฉากกับแนวเหล็กเสริม ข้อกำหนดในการก่อสร้างกำหนดปริมาณเหล็กเสริมสูงสุดและต่ำสุด รวมถึงรายละเอียดของเหล็กเส้น วิธีการก่อสร้างผนังคอนกรีตเสริมเหล็กในสถานที่ทั่วไป ได้แก่ การเทแบบใช้แบบหล่อ การเทแบบเลื่อน การเทแบบกระโดด และการเทแบบอุโมงค์

วิธีการก่อสร้างแบบยกแผ่นผนังแบบดั้งเดิม ควรใช้เมื่อจำนวนผนังทั้งหมดมีน้อย หรือการจัดเรียงไม่เป็นระเบียบ ในวิธีนี้ ผนังจะถูกสร้างขึ้นทีละชั้นพร้อมกับเสา แม้ว่าจะช้า แต่เทคนิคนี้อาจให้คุณภาพหรือพื้นผิวที่สวยงามกว่า

การหล่อแบบเลื่อน (Slip forming) เป็นวิธีการเทคอนกรีตโดยใช้แบบหล่อเคลื่อนที่เพื่อสร้างผนังต่อเนื่อง วิธีนี้มีประสิทธิภาพสูงสำหรับโครงสร้างที่เหมาะสม เช่น ระบบผนังแบบมีปีกและแบบมีแกนกลาง สามารถควบคุมความหนาของผนังได้อย่างแม่นยำ แต่พื้นผิวจะหยาบเนื่องจากการเสียดสีของแบบหล่อกับผนัง

การหล่อแบบกระโดด หรือที่เรียกว่าการหล่อแบบปีนป่าย เป็นวิธีการก่อสร้างที่หล่อผนังเป็นชั้นๆ ไม่ต่อเนื่องกัน เป็นกระบวนการที่หยุดๆ เริ่มๆ โดยมีรอยต่อเกิดขึ้นที่แต่ละชั้น คล้ายกับการหล่อแบบเลื่อน การหล่อแบบกระโดดมีประสิทธิภาพเฉพาะกับโครงสร้างที่มีการจัดเรียงผนังซ้ำๆ กันเท่านั้น นอกจากนี้ยังสะดวกในการเพิ่มการเชื่อมต่อและการยื่นออกมาที่ระดับพื้นเนื่องจากลักษณะที่ไม่ต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม การมีรอยต่อทำให้มีโอกาสเกิดข้อบกพร่องและความไม่สมบูรณ์มากขึ้น

การก่อสร้างอุโมงค์แบบใช้แบบหล่อ ใช้ ระบบ แบบหล่อในการเทพื้นและผนังในครั้งเดียว เหมาะสำหรับโครงสร้างแบบเซลลูลาร์ที่มีการซ้ำกันอย่างสม่ำเสมอทั้งส่วนแนวนอนและแนวตั้ง ข้อดีของวิธีนี้คือ การก่อสร้างสามารถดำเนินไปพร้อมกันทั้งในแนวตั้งและแนวนอน ซึ่งจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความมั่นคงของโครงสร้าง

เนื่องจากข้อกำหนดด้านการใช้งาน นักออกแบบอาจเลือกใช้หน้าตัดที่ไม่เป็นระนาบแทนหน้าตัดที่เป็นระนาบ เช่น หน้าตัดสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือหน้าตัดทรงระฆัง หน้าตัดที่ไม่เป็นระนาบต้องใช้การวิเคราะห์แบบ 3 มิติ และเป็นหัวข้อวิจัยที่สำคัญ

เทคนิคการสร้างแบบจำลองได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา โดยเปลี่ยนจากแบบจำลองเชิงเส้นคงที่ไปเป็นแบบจำลองเชิงพลวัตที่ไม่เป็นเชิงเส้น ทำให้สามารถแสดงพฤติกรรมโดยรวมและโหมดความเสียหาย ที่แตกต่างกันได้อย่างสมจริงยิ่งขึ้น เทคนิคการสร้างแบบจำลองผนังรับแรงเฉือนที่แตกต่างกันนั้นครอบคลุมตั้งแต่แบบจำลองระดับมหภาค เช่น องค์ประกอบคาน-เสาที่ดัดแปลง ไปจนถึงแบบจำลองระดับจุลภาค เช่น แบบจำลององค์ประกอบจำกัด 3 มิติ เทคนิคการสร้างแบบจำลองที่เหมาะสมควรมีคุณสมบัติดังนี้:

• สามารถคาดการณ์การตอบสนองที่ไม่ยืดหยุ่นได้
• การรวมคุณลักษณะของวัสดุที่สำคัญเข้าไว้ด้วยกัน
• จำลองลักษณะการทำงาน: การต่อไม้แบบซ้อนทับและการลื่นไถลของแท่งไม้
• แสดงถึงการเคลื่อนที่ของแกนกลาง
• การเสริมแรงตึง
• ปฏิสัมพันธ์ระหว่างการดัดงอและการเฉือน

มีการพัฒนารูปแบบต่างๆ ขึ้นมาเรื่อยๆ ตามเวลา รวมถึงแบบจำลองมาโคร แบบจำลององค์ประกอบเส้นแนวตั้ง แบบจำลององค์ประกอบไฟไนต์และแบบจำลองหลายชั้น เมื่อไม่นานมานี้ องค์ประกอบคาน-เสาแบบหน้าตัดไฟเบอร์ได้รับความนิยมมากขึ้น เนื่องจากสามารถจำลองการตอบสนองโดยรวมและโหมดความล้มเหลวส่วนใหญ่ได้อย่างเหมาะสม ในขณะที่หลีกเลี่ยงความซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับแบบจำลององค์ประกอบไฟไนต์^{[ 2 ]}

• วิธีไฟไนต์เอเลเมนต์
• แบบจำลองแผงสตริงเกอร์

• กดค้างไว้
• วิศวกรรมแผ่นดินไหว

• ไรเธอร์แมน, โรเบิร์ต (2012). แผ่นดินไหวและวิศวกร: ประวัติศาสตร์นานาชาติ . เรสตัน, เวอร์จิเนีย: สำนักพิมพ์ ASCE. ISBN 9780784410714เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 26 กรกฎาคม 2555