بخشی از مقاله
سازه های متداول برای ساختمانهای بلند
مقدمه:
اهمیت اثر نیروی جانبی با بالا رفتن ارتفاع ساختمان با سرعت زیادی افزایش می یابد. در ارتفاع معینی تغییر مکان جانبی ساختمان چنان زیاد می شود که ملاحظات سختی کنترل کننده طرح می گردند تا اینکه مقاومت مصالح سازه ای . درجه سختی اساسا بستگی به نوع سیستم سازه دارد . بعلاوه بازده هر سیستم خاصی مستقیما با مقدار مصالح مصرف شده ارتباط دارد.بنابراین از بهینه کردن سازه برای شرایط فضایی معینی باید با حداقل وزن حداکثر سختی حاصل شود . این عمل منجربه ابداع سیستم های سازه ای مناسب برای حدود ارتفاعات معین میگردد. بعضی از عواملی که در توسعه این سیستم های تازه نقش مهمی داشته اند عبارتند از:
• مصالح سازه ای با مقاومت زیاد.
• عمل مرکب بین عناصر سازه ای ساخته شده از دو یا چند نوع مصالح.
• روش های جدید اتصال قطعات.
• تخمین رفتار پیچیده سازه ها به وسیله ماشین های حسابگر الکترونیک(کامپیو تر).
• استفاده از مصالح ساختمانی سبک تر.
• روش های اجرایی جدید.
در بخش های زیر متداول ترین سیستم های سازه ای مورد بحث قرار می گیرند.در این بحث ها طرح های هندسی نمونه،رفتار سازه ها تحت بار گذاری،و بازده سیستم ها مورد تأکید می باشند.
• سازه دیوار باربر
• سازه هسته برشی
• سازه تیر دیواری
سازه دیوار باربر
از لحاظ تاریخی سازه های ضخیم و سنگین ساخته شده از مصالح بنایی بوده اند.وزن زیاد و انعطاف ناپذیری آنها در طرح افقی باعث عدم استفاده مؤثر از آنها در ساختمان های بلند گردید.اما پیشرفت تکنولوژی جدید در استفاده از مصالح بنائی مهندسی ساخته شده و قطعات بتنی ساخته مفهوم دیوار باربر را برای ساختمان های با ارتفاع متوسط اقتصادی ساخته است.
این سیستم برای انواعی از ساختمان ها که در آنها تقسیمات مکرر فضا لازم است مانند آپارتمان ها و هتل ها قابل استفاده می باشد. روش دیوار باربر برای انواع طرح و شکل ساختمان ها مناسب است.نقشه های افقی این طرح ها از شکل های مستطیلی ساده تا شکل های دایره ای و مثلثی متغییر می باشند.
سازه های دیوار باربر عموماً شامل مجموعه ای از دیوارهای خطی می باشند.بر اساس نحوه قرار گرفتن این دیوارها در ساختمان آنها را می توان به سه گروه اصلی تقسیم نمود:
• سیستم دیوار عرضی که شامل دیوار های خطی در امتداد عمود بر طول ساختمان می باشد و در نتیجه مانع نما کاری نمای اصلی نمی گردد.
• سیستم دیوار طولی که شامل دیوارهای خطی موازی طول ساختمان می باشد این رو دیوار نمای اصلی را تشکیل می دهد.
• سیستم دو طرفه که شامل دیوارهای موازی عرض و طول ساختمان می باشد.
همچنبن ممکن است ساختمان را بطور مشخصی به قسمت های سازه ای مختلف تقسیم کرد بطوریکه هر قسمت سیستم دیوار جداگانه ای را به کار ببرد.
ترتیب قرار گرفتن دیوارها که در اینجا بحث شد در مورد ساختمان های مستطیلی ممکن است به وضوح قابل بیان باشد،اما در مورد ساختمان های با تصاویر افقی پیچیده تر طبقه بندی کردن ممکن است تا حدودی مشکل باشد.
رفتار سازه دیوار بار بر تحت بار گذاری بستگی به مصالح مصرف شده و نحوه اثر متقابل صفحه افقی کف و صفحه قائم دیوار دارد.به عبارت دیگر این رفتار تابعی از درجه پیوستگی(اتصال) دیوارها به یکدیگر و به دال های کف می باشد.اتصال سازه کف به دیوارهای پیوسته را باید مفصلی تصور کرد.(با فرض هیچگونه سیستم اتصال خاصی بکار نرفته باشد)،در صورتی که در ساختمان های بتنی در محل ریخته شده ،دال هاو دیوارها بطور واقعی متصل و پیوسته هستند. واضح است که ساختمان بتنی در محل ریخته شده ،با توجه به رفتار سه بعدیش،خیلی سخت تر از ساختمان ساخته شده ار مصالح بنائی یا قطعات پیش ساخته مفصلی می باشد و این نکته بتن را برای ساختمان های بلندتر اقتصادی می سازد.
بارهای قائم با ایجاد خمش از سازه کف مستقیما به دیوارها انتقال می یابند.دهانه های متداول کف ها (یعنی فاصله بین دیوارها ) بسته به ظرفیت حمل بار وصلبیت جانبی سیستم کف و عوامل دیگر بین 12 تا 25 فوت متغیر می باشند.چون دیوار بارها را خیلی شبیه به یک ستون باریک و عریض مقاومت می کند پایداری آن در مقابل کمانش باید کنترل گردد.
تنش های فشاری در دیوار تابعی از دهانه کف،ارتفاع و نوع ساختمان ،و اندازه و ترتیب سوراخ های دیوار(برای در و پنجره و غیره)می باشد. سوراخ های دیوار باید روی یک محور قائم قرار داده شود تا از تمرکز و ترکیب تنش ها در اثر ترتیب متناوب پنجره ها اجتناب گردد.
کف هایی که بصورت خارج از مرکز به دیوارها متصل می باشند لنگرهای خمشی ایجاد می کنند که دیوار باید آنها را نیز مقاومت کند.
نیروهای افقی به وسیله سازه کف که مانند دیافراگمی افقی عمل می کند به دیوارهای برشی موازی امتداد نیرو توزیع می شود. ین دیوارهای برشی به دلیل صلبیت زیاد شان مانند تیرهای با عمق زیاد عمل می کنند و در مقابل برش،خمش و واژگونی مثل آن واکنش نشان می دهند.
در مقابل نیروی باد موازی با جهت کوتاه ساختمان،دیوارها در سیستم دیوار عرضی نه فقط بارهای وزن را تحمل می کنند بلکه در مقابل برش ناشی از باد نیز مقاومت می نمایند. از طرف دیگر سیستم دیوار طولی این دو وظیفه دیوارها را هم جدا می کند. دیوارهای طولی بارهای وزن را تحمل می نمایند و نیروهای باد را به صورت خمش موضعی به دیافراگم کف یا مستقیما به دیوارهای برشی واقع در وسط یا دو انتهای ساختمان منتقل می کنند.
در مورد اثر باد روی ضلع کوتاه ساختمان که اهمیت کمتری دارد، دیوارهای باربر در سیستم دیوار طولی اکنون به صورت دیوار های برشی نیز عمل می کنند. در سیستم دیوار عرضی دیوارهای برشی را ممکن است در امتداد کریدور مرکزی قرار داد. در ساختمان های بتنی در محل ریخته شده، پایداری در اثر رفتار یکپارچه سیستم کف-دیوار که مانند یک واحد صندوقی با خمش واکنش نشان می دهد تامین می گردد.
بنابراین با فرض دیافراگم های کف بی نهایت صلب آنها مستقیماً به نسبت سختی نسبی شان بارهای باد را مقاومت می کنند.اما اگر طرح دیوارها چنان باشد که نیروی برآیند باد از مرکز جرم دیوار های مقاوم عبور نکند،پیچش ایجاد می شود که باعث افزایش برش در بعضی از دیوار ها می گردد.
رفتار دیوار برشی در مقابل بار گذاری جانبی به مقدار زیاد بستگی به شکل آن در تصویر افقی یعنی اینرسی حاصله در مقابل خمش دارد.
دیوارهای برشی به ندرت دیوارهای توپر می باشند زیرا غالبا در آنها سوراخ هایی برای پنجره و غیره تعبیه می شود که باعث ضعیف شدن آنها می گردد. تعداد، اندازه، و ترتیب قرار گرفتن این سوراخ ها ممکن است شدیداً در رفتار دیوار تأثیر داشته باشد.
اگر دیوار فقط دارای سوراخ های پنجره کوچک باشد تحت بار گذاری جانبی مثل دیوار تو پر رفتار می کند. بارهای زیاد وزن چنان فشاری در دیوار تولید می کنند که دوران(خمش) ایجاد شده در اثر باد هرگز قادر به غلبه کردن آن در طرف رو به باد نمی باشد.
با قرار دادن سوراخ های در دریک دیوار برشی داخلی به طور متناوب بطوریکه در آن دیوار به صورت واحد هایی تکرار می شود. نتیجه مشابه ای به دست می آید. اما در منتهی الیه دیگر که در آن سوراخ ها به صورت شکافی دیوار را به دو واحد جدا تقسیم می کنند هر یک از واحد ها به صورت دیوار جداگانه عمل می نمایدو نصف بار را تحمل می کند.در چنین حالتی به دلیل بارهای وزن بالنسبه کم امکان اینکه در دیوار کشش ایجاد شود کاملاً وجود دارد. همچنین برای دیوار برشی داخلی در جایی که پیوستگی در عرض کریدور فقط بوسیله دال کف تامین می شود، با اطمینان می توان فرض نمود که دو قسمت دیوار به صورت جداگانه و انفرادی عمل می کنند ولی به علت وزن مرده بیشتر ممکن است در اثر باد کشش ایجاد نشود.
تعیین رفتار سیستم دیواری که بین حالت های منتهی الیه مورد بحث در بالا قرار دارد نسبتاً مشکل است. رفتار این سیستم های دیواری بستگی به مقدار صلبیت ایجاد شده بوسیله قسمت های فوقانی و تحتانی پنجره ها (یا درها) در مقابل برش قائم دارد. دیوار را ممکن است به صورت دو قطعه جدا تصور نمود که موقع مقاومت کردن بارهای جانبی تا حدودی روی یکدیگر اثر متقابل دارند.
در این بحث فرض شده است که دیوار های بار بر،تو پر و مسطح و در صفحه های قائم باشند. اما دیوارها ممکن است از شبکه ای از عناصر مورب یا اعضاء خطی ستونی در فواصل نزدیک تشکیل شده باشند.آنها همچنین ممکن است منحنی شکل یا تاب دار و در صفحه های مایل قرار گرفته باشند.
سازه هسته برشی
سیستم دیوار خطی بار بر برای ساختمان های آپارتمانی که در آنها وظایف و نحوه استفاده ساختمان ثابت است کاملاً مناسب می باشد. اما برای ساختمان های تجارتی و اداری حداکثر انعطاف پذیری در تقسیم بندی فضا لازم می باشد، از این رو در این ساختمان ها فضاهای باز و وسیع مطلوب است که بتوان آنها را به وسیله جدا کننده های متحرک تقسیم کرد. یک راه حل متداول این است که سیستم های قائم حمل و نقل و توزیع انرژی (مانند آسانسور، پله ها، و
مجراهای عبور وسایل مکانیکی) را یک جا جمع کرده تا بسته به اندازه و وظیفه ساختمان تشکیل هسته یا هسته هایی بدهند. این هسته ها به عنوان سیستم های دیوار برشی مورد استفاده قرار می گیرند و پایداری جانبی لازم را برای ساختمان تأمین می کنند. به نظر می رسد که از لحاظ شکل و محل هسته در داخل ساختمان هیچگونه محدودیتی وجود نداشته باشد. خصوصیات سیستم های هسته ی به قرار زیر می باشند:
• شکل هسته
o هسته باز در مقابل هسته بسته
o هسته تنها در مقابل هسته توام با دیوارهای خطی
• تعداد هسته ها: هسته انفرادی در مقابل چندین هسته.
• محل هسته ها: داخلی در مقابل محیطی و در مقابل خارجی
• ترتیب قرار گرفتن هسته ها: متقارن در مقابل نا متقارن
• هندسه ساختمان به عنوان مولد شکل هسته: مولد مستقیم در مقابل مولد غیر مستقیم
هسته ها را می توان از فولاد ، بتن یا ترکیبی از هر دو ساخت. در هسته قابی فولادی برای رسیدن به پایداری جانبی مطلوب ممکن است از خر پای ویراندیل استفاده کرد.سیستم قاب ویراندیل نسبتا انعطاف پذیر است، از این رو فقط برای ساختمان های بالنسبه کوتاه به کار می رود. برای ساختمان های بلند تر در قاب ویراندیل از مهار بندی قطری (به صورت خر پای قائم) استفاده می شود تا سختی لازم برای هسته به دست آید. مزیت هسته های قابی فو لادی در سوار کردن نسبتا سریع قطعات پیش ساخته می باشد.
از طرف دیگر هسته بتنی علاوه بر حمل بارها فضا را نیز محصور می کندو از لحاظ حفاظت در مقابل آتش هیچ گونه ملاحظه اضافی لازم نیست. فقدان شکل پذیری و قابلیت تغییر شکل پلاستیک بتن به عنوان یک ماده ساختمانی از لحاظ بار گذاری زلزله اشکال این نوع هسته ها می باشد.
هسته های برشی را می توان به صورت تیرهای بسیاری مجسم کرد که از زمین طره شده و بارهای جانبی را مقاومت می کنند. بنابراین تنش های خمشی و برشی تولید شده در هسته،با فرض اینکه تاب رفتار یک هسته تحت بارهای جانبی بستگی به شکل، درجه همگن بودن و صلبیت آن و جهت بار دارد. در هر طبقه سوراخ هایی در هسته وجود دارد و مقدار پیوستگی ایجاد شده به وسیله قسمت های فو قانی و تحتانی این سوراخ ها روی رفتار هسته اثر تعیین کننده دارد. هسته بخصوص تحت بار گذاری نا متقارن که پیچش ایجاد می کند ممکن است مانند یک مقطع باز عمل کند و قسمت بالای آن تاب بردارد. بنابراین در قسمت فوقانی هسته تنش های برشی پیچشی اضافی و در پای آن خمش جانبی و برش اضافی در بال ها تولید می شود.
سازه تیر دیواری
• سیستم های فاصله گذاری و خر پای متناوب :
• سیستم های مرکب از قاب و دیوار برشی:
• سیستم های دال مسطح:
• سیستم های مرکب از دیوار برشی و قاب توأم با خرپا های کمر بندی صلب:
• سیستم های لوله ای در سازه برج:
سیستم های فاصله گذاری و خر پای متناوب
در این بخش اساساً تیر های به ارتفاع طبقه که دهانه ها در جهت کو تاه ساختمان می پوشانید مورد نظر ما می باشد .
این تیرها که بر ردیف هائی از ستون ها در امتداد دیوارهای خارجی متکی می باشند ممکن است خرپاهای فولادی یا بتنی ، و یا دیوارهای بتنی تو پر باشند.
متداول ترین سازه های تیر دیواری سیستم های فاصله گذاری و خرپاهای متناوب می باشند. خرپاها یک طبقه در میان به کار برده می شوند. این خرپاها دال های کف را هم در تار فوقامی و هم در تار تحتانیشان نگه می دارند. فضای آزادی که در طببقات متناوب (یک در میان) ایجاد می شود برای بعضی از انواع
ساختمان ها که در طرح ریزی فضاهای آنها انعطاف پذیری لازم است سودمند می باشد. ساختمان متشکل از خرپاهای متناوب از سیستم فا صله گذاری خیلی سخت تر می باشد. در اینجا خرپاها در تمام طبقات بکار می روند ولی بصورت متناوب قرار داده می شوند. با به کار بردن تیرهای دیواری به ارتفاع طبقه بطور متناوب، دال های کف فقط نصف فاصله بین خرپاها رامی پوشانند و فضاهای باز نسبتاً بزگی ایجاد می شود. این دال های کف از یک طرف روی تار فوقانی یک
خرپا قرار دارند و از طرف دیگر از تار تحتانی خرپای بعدی که در طبقه بالا قرار دارد آویزان می شوند. طرز قرار گرفتن خرپاها در ارتفاع ساختمان تا حدودی شبیه طرح آجر کاری دیوارها می باشد.
سیستم خرپاهای متناوب در موقع مقاومت بارهای افقی و قائم به نحو خیلی مؤثری عمل می کند. این روش در مورد ساختمان های بلند نسبت به قاب هایی که بطور معمولی مهار بندی شده اند در حدود 40 در صد کمتر فولاد مصرف می کند و اتصالات کمتری در محل ساختمان لازم دارد. این سیستم تاکنون برای ساختمان های تا حدود 30 طبقه به کار رفته است.
در سازه های تیر دیواری سیستم فاصله گذاری طبقاتی که دارای خرپا هستند، مانند قطعات صلب، فوق العاده سخت می باشند و به سختی تغییر شکل می دهند. .ولی طبقات باز (طبقاتی که دارای خرپا نمی باشند) فقط ازستون ها می توانند برای تحمل بار جانبی استفاده کنند.
تغییر شکل این ستون ها مشابه تغییر شکل ستون های یک قاب صلب معمولی می باشد.
در سیستم خرپای متناوب فرض می شود که دال های کف مانند دیافراگم های افقی بی نهایت سخت عمل کنند، از این رو همه نقاط واقع در روی هر یک از کف ها تغییر مکان افقی مساوی خواهند داشت. بنا براین قاب های خرپایی مجاور یکدیگر مجبورند که مشترکاً بصورت واحد عمل کنند. به عبارت دیگر از جمع تغییر شکل های جداگانه دو قاب مجاور بطور تقریبی حالت تغییر شکل یافته تمام سیستم بدست می آید. تغییر شکل ساختمان مشابه تغییر شکل یک تیر طره ای صلب می باشد.
منحنی تغییر شکل ساختمان نشان می دهد که لازم نیست ستون ها برای لنگرهای خمشی در امتداد جهت کوتاه ساختمان طرح کردند. بنابراین دال های کف که مانند دیافراگم های صلب عمل می کنند تمام برش ناشی از باد (یابه طور کلی بار های جانبی) را به خر پاها منتقل می کنند و این خرپاها به نوبه خود بارها را به صورت نیروهای محوری به ستون ها انتقال می دهند. چون خر پاها باید برش قائم را مقاومت کنند، هر گونه بازشدگی در تیر های دیواری در آنها تغییر شکل ایجاد می کند وباعث کاهش صلبیت تیرها می گردد.
ستون های خارجی را می توان چرخاند به طوری که جان آنها عمود بر خرپا قرار بگیرد تا بدین وسیله از محور های قوی آنها برای مقاومت نیرو های بار در جهت طولی استفاده شود. سختی جانبی در جهت طول ساختمان را می توان به طرق مختلف از جمله اضافه کردن قطعات سازه ای پیش ساخته در بالاو پایین پنچره ها افزایش داد.
سیستم های مرکب از قاب و دیوار برشی
• 1- سیستم های مرکب از قاب مفصلی و دیوار برشی:
• 2- سیستم های مرکب از قاب مفصلی،قاب ویراندیل و دیوار برشی:
• 3- سیستم های مرکب از قاب صلب و دیوار برشی:
• *تغییر شکل حالت برش قاب صلب:
• *تغییر شکل حالت خمش دیوار برشی:
• *تاثیر متقابل قاب و هسته برشی:
سیستم های قالب صلب خالص برای ساختمان های مرتفع تر از 30طبقه عملی نمی باشد.در چنین مواردی یکی از انواع دیوار برشی نیز در قاب به کار برده می شود تا بارهای جانبی را مقاومت کند. دیوارهای برشی یا بتنی می باشند و یا از مهار بندی فولادی مشبک (خرپایی) تشکیل می گردند. این دیوارها ممکن است هسته های داخلی، بسته مانندهسته های دور محوطه های آسانسورها و پله ها، یا دیوارهای موازی در داخل ساختمان، و یا خرپاهای نمایی قائم باشند.
شکل های گوناگون نقشه های افقی،راه حل های مختلف ممکن را برای طرح های افقی نشان می دهند. سیستم های هسته ای در ارتباط با فرم ساختمان از نقطه نظرهای زیر طبقه بندی شوند.
• محل و موقعیت هسته ها
o هسته های نمایی خارجی
o هسته های داخلی :هسته هایی نمایی،هسته ها در داخل ساختمان
o هسته های خارجی از مرکز
• تعداد هسته ها
o هسته های منفرد
o هسته های شکافته
o هسته های چندتایی
• شکل هسته ها.
o شکل های بسته: مربعي ، مستطيلي، دایره ای و مثلثی.
o شکل های باز: x شکل، I شکل و ناودانی شکل.
o شکل هایی که از فرم ساخمان الهام می گیرند.
سیستم های مرکب از قاب و دیوار برشی بر اساس رفتارشان تحت بارگذاری جانبی دسته بندی می شوند که ممکن است یک از سه نوع زیر باشند.
1- سیستم های مرکب از قاب مفصلی و دیوار برشی:
در این سیستم چون اتصالشان تیرهای قاب به ستون ها مفصلی می باشد، قاب فقط می تواند بارهای وزن را تحمل کند. دیوار برشی تمام بارهای جانبی را مقاومت می کند.
2- سیستم های مرکب از قاب مفصلی،قاب ویراندیل و دیوار برشی:
نیروهای جانبی به وسیله دیوار برشی و قاب صلب(یعنی قاب ویراندیل) مشترکاً مقاومت می گردند.قاب های داخلی و قاب های نمایی طولی فقط بارهای وزن را تحمل می کنند.
3- سیستم های مرکب از قاب صلب و دیوار برشی:
به کار بردن فقط دیوارهای برشی به منظور جذب بارهای جانبی برای ارتفاعات بیش از 500 فوت غیر عملی می باشد.برای اینکه هسته ها به اندازه کافی قوی باشند باید ابعاد آنها خیلی بزرگ انتخاب شود که در این صورت دیگر برای دستگاه های حمل و نقل قائم و توزیع انرژی مناسب نخواهند بود.
به علاوه تغییر شکل آنها ممکن است چنان زیاد باشد که در دیوارهای جدا کننده و پنجره ها ترک ایجاد کند و یا حتی در ساکنین ساختمان واکنش های روانی ناگوار به وجود آورد.با به کار بردن قاب صلب که برای مقاومت نیروهای جانبی با دیوار برشی سهیم می شود بر صلبیت جانبی ساختمان به مقدار زیادی افزوده می گردد.تغییر شکل کل سیستم های متشکل از دیوار برشی و قاب صلب که روی یکدیگر اثر متقابل دارند با جمع کردن حالت های تغییر شکل جداگانه دیوار و قاب بدست می آید.
*تغییر شکل حالت برش قاب صلب:
توجه کنید که شیب منحنی تغییر شکل در پای ساختمان در جایی که بیشترین برش اثر می کند حداکثر می باشد.
*تغییر شکل حالت خمش دیوار برشی:
دیوار برشی ممکن است یک دیوار بتنی توپر یا یک خر پای فولادی قائم باشد.این دیوار برشی ممکن است یک هسته داخلی،دیوار های داخلی،دیوار های داخلی موازی و یا یک دیوار نمایی باشد. دیوار برشی مانند یک تیر طره ای قائم عمل می کند و مانند آن خم می شود. توجه کنید که شیب منحنی تغییر شکل در بالای ساختمان حداکثر می باشد و این دلالت بر این قسمت ساختمان دیوار برشی در ایجاد سختی کمترین سهم را دارد.
*تاثیر متقابل قاب و هسته برشی:
برای یافتن اثر متقابل قاب و دیوار برشی تغییر شکل های دو حالت فوق را با هم جمع می کنیم که یک منحنی s کشیده حاصل می شود. به علت خصوصیات تغییر شکلی مختلف دیوار برشی و قاب، دیواربرشی به وسیله قاب در قسمت بالای ساختمان به عقب کشیده می شود و در قسمت پایین ساختمان به جلو رانده می شود. از این رو برش ناشی از باد (یا زلزله) در قسمت بالای ساختمان اساساً به وسیله قاب و در قسمت پایین ساختمان اساسا به وسیله دیوار برشی گرفته می شود.
سیستم های دال مسطح
سیستم های دال مسطح شامل دال
های بتنی کاملاً توپر و یا حجره ای (با حفره هائی در زیر آنها) می باشند که مستقیماً روی ستون ها تکیه دارند و از این رو در این سیستم احتیاج به قاب بندی کف نیست. این سیستم منجر به کمترین ارتفاع برای کف های ساختمان می گردد که یک برتری اقتصادی آشکار می باشد. در این سیستم ها به دلیل تمرکز زیاد برش در حوالی ستون ها غالبا یا از سر ستون ها استفاده می شود و یا بر ضخامت دال ها در نزدیکی ستون ها اضافه می گردد. دال هایی که ضخامت آنها در تمام طول دهانه ثابت است به نام صفحه های مسطح خوانده می شوند.سیستم های دال مسطح برای ساختمان های با نقشه افقی نا منظم قابل وفق و مناسب می باشند.
بعضی از اشکالات سیستم های دال مسطح از قرار زیر می باشند:
• بار مرده زیاد در هنگام مواجهه با شرایط نا مساعد فونداسیون نا مطلوب است.
• وقتی که نسبت عمق به دهانه دال ها کوچک باشد تغییر شکل آنها بیش از اندازه بنظر می رسد.
• دهانه های نسبتاً کوچک این سیستم ها (بین 15 تا 25 فوت و اگر پس کشیده شود تا 35 فوت)کار برد آنها را برای انواعی از ساختمان ها با طرح جدا کننده های مکرر،مانند ساختمان های آپارتمانی ،محدود می کند.
سازه های دال مسطح بسته به نسبت ارتفاع به عرض ساختمان ممکن است به عنوان عناصر باربر فقط ستون داشته باشند، یا ممکن است علاوه بر ستون از دیوارهای برشی نیز برای ازدیاد سختی جانبی در آنها استفاده هد.فرض اینکه بارهای جانبی تماماً به وسیله هسته یا دیوار برشی با صلبیت بیشتر مقاومت شوند و اینکه دال ها و ستون ها در مقاومت جانبی سازها هیچ سهمی ندارند واقع بینانه نیست. شود.
خصوصیت یکپارچگی سازه بتنی باعث می شود که تمام ساختمان در مقابل بارهای جانبی به صورت واحد واکنش نشان د هد.
دال مسطح خودش با وجود اینکه نسبتاً انعطاف پذیری می باشد به دلیل پیوستگیش با دیوار های برشی و ستون ها بر مقاومت سیستم می افزاید. می توان چنین تصور نمود که قسمتی از دال به صورت تیر کم عمقی پیوسته به ستون ها عمل کند و در نتیجه سازه مانند یک قاب صلب رفتار نماید.
بنابراین رفتار سیستم سازه کلی مشابه رفتار سیستم مرکب از هسته و قاب می باشد . نیروهای جانبی در قسمت بالای سازه اساساً به وسیله عمل قاب و در قسمت پایین آن اساساً به وسیله سیستم دیوار برشی یا هسته مقاومت می شوند.
سیستم های لوله ای در سازه برج
در طرح سازه های بلند اخیرا ایده جدیدی ارائه شده است که موسوم به سیستم لوله ای می باشد. در حال حاضر در چهار مورد از پنج ساختمانی که بلندترین ساختمان های دنیا می باشند از این روش استفاده شده است. این ساختمان ها عبارتند از، ساختمان هنکاک برج سیرز و ساختمان استاندارد اویل در شیکاگو و ساختمان مرکز تجارت دنیا در نیویورک . بازده سازه ای سیستم های لوله ای به قدری زیاد می باشدکه در اکثر موارد مقدار مصالح سازه ای مصرف شده برای هر فوت مربع کف (یا سقف) قابل مقایسه با مقدار مصالح مصرف شده در ساختمان های قابی متداول به ارتفاع نصف می باشد.
در طرح لوله ای فرض می شود که عناصر سازه ای پیرامونی ساختمان در مقابل بارهای جانبی همچون یک تیر با مقطع صندوقی (جعبه ای) تو خالی که از زمین طره شده است عمل کند. چون دیوارهای خارجی تمام یا بیشتر بار جانبی را تحمل می کنند، مهار بندی های قطری یا دیوارهای برشی داخلی پر هزینه حذف می گردند.
دیوارهای لوله از ستون هایی تشکیل می شوند که به فواصل کم در مجاورت یکدیگر در اطراف محیط ساختمان قرار می گیرند و به یکدیگر با تیرهای با عمق زیاد که در بالا و پایین آنها سوراخ های پنجره قرار دارند متصل می شوند. این سازه نمایی همچون دیواری با سوراخ های متعدد به نظر می رسد. سختی دیوار نما را می توان با افزودن مهار بندی های مورب (قطری) که اثر خر پا مانند ایجاد می کنند زیاد تر نمود. صلبیت لوله چنان زیاد است که در مقابل بارهای جانبی به صورت یک تیر طره ای عمل می کند. لوله خارجی می تواند به تنهایی تمام بارهای جانبی را تحمل کند یا اینکه با افزودن نوعی مهار بندی داخلی می توان لوله را بیشتر تقویت نمود و سخت تر کرد.
