معایب سیستم لوله ای

سیستم قاب لوله شامل ستون هایی به فواصل 2 تا 4 متر هستند که توسط شاه تیرهایی عمیق به یکدیگر متصل می شوند. به دلیل تشابه عملکرد سازه های لوله ای به تیر طره این سازه ها را به تیر طره با اثر بالای المان های بال سازه در رفتار سازه تشبیه می کنند. یکی از مشکلات اصلی سازه های لوله ای (لوله در لوله) توزیع غیر یکنواخت نیروی محوری بین ستون ها هنگام اعمال نیروی جانبی به سازه است.

این پدیده لنگی برش نامیده می شود که به صورت لنگی برش مثبت و منفی در سازه های قاب لوله اتفاق می افتد. سیستم سازه ای لوله در لوله تشکیل شده است از یک لوله خارجی و یک لوله داخلی (هسته) که به یکدیگر متصل شده اند و با هدف نشان دادن عکس العمل هماهنگ بین قاب خارجی و قاب داخلی طراحی می شوند. در طراحی این سیستم لوله خارجی معمولاً عریض در نظر گرفته می شود و وظیفه تحمل بارهای جانبی را بر عهده دارد.

به بیان دیگر هسته داخلی باریک بوده و وظیفه تحمل بارهای برشی ناشی از بار جانبی را بر عهده دارد. کاربرد این سیستم در مواردی است که بازشوهای بزرگ در قاب خارجی داشته باشیم. در این سیستم سقف صلب سازه نیروهای برشی جانبی را به قاب یا هسته داخلی منتقل می کند. هسته داخلی می تواند مجموعه ای از تیر و ستون با بتن مسلح و یا دیوارهای برشی باشد که جایگاه قرارگیری آسانسور، پله و تأسیسات یک سازه است.

کاربرد سیستم لوله ای

یکنواختی این سیستم سازه ای امکان استفاده از روش های پیشرفته در ساخت و ساز را فراهم آورده است. در سازه های فولادی، قاب های محیطی را می توان به صورت قطعات بزرگ در کارخانه ساخت و پس از حمل به محل، به یکدیگر وصل نمود. در سازه های بتن آرمه نیز استفاده از قالب های لغزنده، سرعت اجرا را افزایش می دهد.

از آنجا که ستون های نزدیک به هم در این سیستم باعث می شود که در طبقات پایین، فضاهای عمومی بزرگی در دسترس نباشد. برای رفع این مشکل از شاه تیرهای انتقالی برای جمع کردن بارهای قائم استفاده می کنند. با استفاده از این شاه تیرها، در پای سازه تعداد ستون ها کاهش یافته و فاصله آنها افزایش می یابد و به این وسیله مشکل دسترسی به فضاهای بزرگ حل می شود.

تحمل تمامی بارهای جانبی توسط قاب های محیطی باعث ایجاد فضاهای داخلی بیشتر شده و از نظر معماری داخلی، آزادی عمل بیشتری به وجود می آید. به عنوان مثال یک هسته مرکزی با دهانه بزرگ بین قاب محیطی و هسته، فضاهای باز بسیار بزرگی ایجاد خواهند کرد که برای ساختمان های اداری و تجاری بسیار مفید خواهد بود.