مقاله تحلیلی: سیستم لوله‌ ای در سازه‌ ها – انواع و ویژگی‌ ها

سیستم لوله‌ای در ساختمان‌های بلندمرتبه به‌منظور مقاومت سازه در برابر بارهای جانبی ازجمله نیروهای باد و زلزله به کار می‌رود. این سیستم مقاوم جانبی سبب می‌شود که سازه مثل یک لوله توخالی عمود بر سطح زمین عمل کند؛ بنابراین سازه در برابر بارهای جانبی از خود رفتار لوله مانند نشان می‌دهد.

سیستم لوله‌ای توسط طراح سازه معروف فضل الرحمن خان در سال 1960 ابداع شد. فضل الرحمن خان پدر طراحی سیستم لوله‌ای شناخته می‌شود. آپارتمان DeWitt Chestnut در شیکاگو اولین سازه لوله‌ای بود که وی در سال 1963 طراحی کرد.

 ویژگی‌های سیستم لوله‌ای

سیستم لوله‌ای برگرفته از مفهوم سیستم قاب صلب است که طبق آن یک قاب سه‌بعدی می‌تواند در برابر بارهای جانبی مقاومت کند.

این سیستم شامل یک هسته داخلی است که با ستون‌های خارجی احاطه شده است. ستون‌های بیرونی در فاصله نزدیکی نسبت به هم قرار دارند و به‌واسطه تیرهای عمیق به هم متصل شده‌اند. این مجموعه یک قاب صلب را تشکیل می‌دهد. ازاین‌رو در امتداد نمای خارجی سازه یک دیوار مستحکم تشکیل می‌شود.

قاب خارجی به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که به‌اندازه کافی برای تحمل بارهای جانبی مقاوم باشد و درنتیجه سیستم داخلی در برابر بارهای ثقلی مقاومت می‌کند. تعداد ستون‌های داخلی کم است و در اطراف هسته سازه قرار می‌گیرند.

روی قاب داخلی و قاب محیطی، تیرها یا خرپاها قرار می‌گیرند. تیرها و خرپاها به انتقال بارهای ثقلی در سازه کمک می‌کنند. این مکانیسم کارایی سیستم لوله‌ای محیطی را برای تحمل لنگرهای واژگونی ناشی از بارهای جانبی به حداکثر می‌رساند.

انواع سیستم لوله‌ای

1. سیستم لوله‌ای قاب‌بندی شده
2. سیستم لوله‌ای خرپایی
3. سیستم لوله در لوله
4. سیستم لوله دسته‌ای
5. سیستم لوله هیبریدی

سیستم لوله‌ای قاب‌بندی شده

سیستم لوله قاب‌بندی شده ساده‌ترین و اولین ساختار لوله‌ای فضل الرحمن خان است. از این سیستم می‌توان برای پلان‌هایی با شکل‌های مختلف ازجمله مربعی، دایره‌ای، مستطیلی و همچنین اشکال آزاد استفاده کرد.

این سیستم از ستون‌های خارجی بافاصله کم تشکیل شده که به‌صورت صلب به تیرهای عمیق اسپندرال متصل شده‌اند. این سیستم سختی تیرها و ستون‌ها را به‌واسطه کاهش ابعاد دهانه‌ها و افزایش عمق المان‌ها، افزایش می‌دهد. این سیستم برای ساختمان‌هایی با ارتفاع 38 تا 300 متر مناسب است.

سیستم لوله‌ای خرپایی

سیستم لوله‌ای خرپایی مانند سیستم لوله‌ای قاب‌بندی از ستون‌های خارجی اما با تعداد کمتر و فاصله بیشتر تشکیل شده است. این ستون‌ها به‌واسطه مهاربندهای فولادی یا دیوارهای برشی بتنی به هم متصل می‌شوند. این اتصال یک باکس صلب تشکیل می‌دهد که می‌تواند در برابر برش جانبی المان‌ها مقاومت کند.

فاصله زیاد بین ستون‌ها در این سیستم جانمایی پنجره را ممکن می‌کند.

سیستم لوله در لوله

در این سیستم لوله اصلی و مرکزی به‌واسطه لوله خارجی احاطه شده است. لوله مرکزی المان‌های مهم سازه مثل آسانسورها، داکت‌ها و پله‌ها را پوشش می‌دهد. لوله بیرونی یک سیستم معمولی است که بارهای گرانشی و ثقلی را تحمل می‌کند.

در این سیستم لوله‌های داخلی و خارجی به‌واسطه المان‌های برشی و خمشی افقی به هم متصل هستند.

سیستم لوله دسته شده

در این سیستم چندین لوله به‌هم‌پیوسته یک شبکه را تشکیل می‌دهند. این سیستم در برابر بارهای جانبی و لنگرهای واژگونی مقاومت می‌کند.

سیستم لوله‌ای هیبریدی

هرگاه سازه لاغر باشد یا مقاومت و سختی کمی داشته باشد از سیستم هیبریدی استفاده می‌شود. یک سیستم هیبریدی از دو یا چند شکل سازه‌ای متفاوت در قسمت‌های مختلف تشکیل شده است. این سیستم بیشتر برای طراحی سازه‌های پیچیده استفاده می‌شود.

منبع

ترجمه شده توسط تیم مترجمین ۸۰۸

اگر دوست دارید به تیم مترجمین ۸۰۸ بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.