بخشی از مقاله
خلاصه
سیستم های مقاوم سازه ای با توجه به توزیع اجزای آنها به دو دسته ی سیستم های سازه ای داخلی و خارجی تقسیم می شوند. سیستم خارجی در ساختمان های بلند به سیستم هایی گفته می شوند که المان های باربر سازه ای در پیرامون ساختمان قرار می گیرند. سیستم های سازه ای لوله ای اولین بار توسط فضلور خان ابداع و برای احداث ساختمان های بلند به کار گرفته شد. سیستم لوله قابی علاوه بر بار ثقلی، نیروی برش را نیز تحمل می نماید و تا 80 طبقه از نظر اقتصادی مناسب است. اما بزرگترین عیب آن ایجاد پدیده لنگی برش زیاد میباشد. لنگی برش در اثر تغییر مکان قائم ناهمگون ستون های واقع در بال سازه رخ میدهد که برای حل این مشکل، فضلور خان سیستم لوله ای مهاربندی شده را پیشنهاد نمود. از جمله سیستم های لوله ای مهاربندی شده بتنی ، سیستم لوله ای با مهاربند بتنی بزرگ مقیاس و یا قطری میباشد. در این مقاله، جزئیات اجرایی این سیستم در ساختمان های بلند بتنی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج، نشان دهنده آن است که ضمن افزایش سختی و افزایش طبقات تا 100 طبقه، به طور قابل ملاحظه ای لنگی برش کاهش یافته و عملکرد لرزه ای مناسبی از خود نشان دهد.
کلمات کلیدی: سیستم لوله ای مهاربندی شده، مهاربند قطری بتن آرمه، لنگی برش، عملکرد لرزه ای ساختمان های بلند
.1مقدمه
در سالیان گذشته هنگامی که استفاده از قاب های بادبندی شده و قاب های با دیوار برشی در سازه های بسیار بلند ناکارآمد شدند؛ قاب های لوله ای به عنوان سیستم جایگزین مطرح گردید. این سیستم گسترش منطقی از قاب خمشی مقاوم است که سختی تیرها و ستونها به طور برجسته ای به وسیله کاهش ابعاد دهانه آزاد و افزایش عمق عضو، افزایش داده می شود. به طورکلی در طرح لوله ای فرض می گردد که عناصر سازه ای پیرامون ساختمان در مقابل بار جانبی مثل یک تیر جعبه ای شکل توخالی که از زمین طره شده اند، عمل می کنند. درحالت کلی تیرهای عمود بر بار جانبی، مانند بال های تیر جعبه ای، تحت کشش و فشار قرار گرفته و قاب های موازی با جهت بار جانبی مانند جان تیر عمل میکنند. سیستم های لوله ای به سرعت محدودیت های اقتصادی ارتفاع قاب های خمشی را برطرف ساختند. این سیستم اولین بار توسط فضلورخان معرفی شد، سیستم های لوله ای منطقی ترین شکل برای سازه های بلند با نمونه های بیشماری از بناهای ساخته شده در سراسر دنیا گسترش یافته است.
سیستم های لوله ای در چهار دسته طبقه بندی می گردد: -1 سیستم لوله قابی -2 سیستم لوله ای مهاربندی شده - 3 سیستم لوله در لوله -4 سیستم لوله دسته بندی شده. سیستم لوله قابی سیستمی است که وجوه خارجی ساختمان از شبکه ای از تیرها و ستون های نزدیک به هم تشکیل می شوند که با اتصالات صلب و تیرهای محیطی عمیق به یکدیگر متصل می گردند. این دیوارهای خارجی توسط عمل لوله ی طره شده، بدون استفاده از مهاربند داخلی، بار جانبی را تحمل میکنند - شکل . - 1 این سیستم برای ساختمان های فولادی تا 80 متر و برای ساختمان های بتن آرمه تا 60 متر اقتصادی می باشد. این سازه ها متشکل از ستون هایی با فاصله 4 متر تا 6.1 متر از یکدیگر و با تیرهای محیطی با عمق 0.9 تا 1.5 متر می باشد. کاربرد نخستین سیستم لوله ای به صورت قاب محیطی بوده که برای اولین بار در ساختمان 43 طبقه بتنی DeWitt-Chestnut در شیکاگو در سال 1961 میلادی به کار رفته است .[2]
.2تاریخچه تحقیقات - ضعف های سیستم سازه ای لوله ای و راهکارهای رفع آن -
یکی از بزگترین ضعف های سیستم های لوله قابی، لنگی برش می باشد. پدیده لنگی برش در سازه های با سیستم لوله ای در اثر تغییر مکان قائم ناهمگون ستون های واقع در بال روی می دهد. هر ستون نسبت به ستون خارجی سمت خود تغییر شکل و تنش کمتری خواهد داشت، زیرا لنگر اعمالی خارجی باید توسط کوپل نیرو ناشی از نیروهای کششی و فشاری در دو سمت مخالف محور خنثی ساختمان تحمل گردد. تنش های ستون های گوشه ای بیشتر از تنش های ناشی از رفتار خالص لوله ای خواهد بود و تنش های ستونهای میانی کمتر از آن می باشد و توزیع تنش محوری از حال خطی - ایده آل - دور می شود. در شکل 2 پدیده ی لنگی برش و در شکل 3 وضعیت توزیع تنش محوری در ستونهای بال و جان سازه و وقوع پدیده لنگی برش تحت اثر بار جانبی مشاهده می شود.
