أنواع نظام الأنبوب الهيكلي ومميزاته،
نظام الأنبوب الهيكلي هو نظام إنشائي أنبوبي يستخدم في المباني الشاهقة، لمقاومة الأحمال الجانبية مثل الرياح والقوى الزلزالية.
حيث تسمح هذه الأنظمة المقاومة للحمل الجانبي للمبنى، بالتصرف مثل أنبوب أسطواني مجوف ناتئ عمودي على الأرض.
وهكذا يُظهر الهيكل سلوكًا أنبوبيًا ضد الأحمال الجانبية، وقد تم تطوير نظام الأنابيب من قبل المصمم الإنشائي الشهير “فضل الرحمن خان” في عام 1960.
يعتبر خان هو أول من استخدم التصميم الأنبوبي في الهندسة الإنشائية، وكان مبنى DeWitt Chestnut Apartment في شيكاغو هو أول هيكل أنبوبي صممه خان في عام 1963.
مميزات النظام الهيكلي الأنبوبي
تطور النظام الهيكلي الأنبوبي من مفهوم نظام الإطار الصلب وهو إطار ثلاثي الأبعاد قادر على مقاومة جميع الأحمال الجانبية بهيكل الواجهة.
يتكون النظام من ترتيب أساسي داخلي محاط بأعمدة خارجية، بحيث تكون أعمدة المحيط الخارجي متقاربة ومتصلة ببعضها البعض، باستخدام عوارض عميقة تشكل إطارًا صلبًا.
وبالتالي فإن هذا الترتيب يخلق جدارًا هيكليًا كثيفًا وقويًا على طول الجزء الخارجي من المبنى.
ويتم تصميم الإطار الخارجي ليكون قويًا بما يكفي لمقاومة الأحمال الجانبية المؤثرة على المبنى، وبالتالي يسمح للجزء الداخلي من المبنى بمقاومة أحمال الجاذبية.
وتكون الأعمدة الداخلية قليلة العدد وتقع حول الهيكل الأساسي.
يمتد الإطار الأساسي والإطارات المحيطة بعوارض أو دعامات، بحيث تساعد هذه الأعضاء في نقل أحمال الجاذبية داخل الهيكل.
وتعمل هذه الآلية على زيادة فعالية الأنبوب المحيط لمقاومة لحظات الانقلاب المتكونة بسبب الأحمال الجانبية.
أنواع النظام الهيكلي الأنبوبي
الأنواع الرئيسية للأنظمة الهيكلية الأنبوبية هي:
- أنبوب مؤطر
- الأنبوب Trussed
- أنبوب في أنبوب
- الأنابيب المجمعة
- الأنبوب الهجين
1. نظام هيكل أنبوب مؤطر
هو أبسط وأول نظام هيكلي أنبوبي لخان، ويمكن استخدام الأنبوب المؤطر لأشكال مختلفة من مخطط الأرضية مثل المربع، الدائري، المستطيل، والشكل الحر.
يتكون النظام الهيكلي للأنبوب المؤطر من أعمدة خارجية متقاربة ومتصلة بشكل صارم مع عوارض عميقة تعمل بشكل مستمر على طول كل واجهة وحول زوايا المبنى.
أنواع نظام الأنبوب الهيكلي ومميزاته
يزيد هذا الترتيب من صلابة الشعاع والعمود عن طريق تقليل أبعاد الامتداد الواضحة وزيادة عمق العضو.
يعتبر هذا النوع هو الأكثر فعالية للمباني التي يتراوح ارتفاعها من 38 إلى 300 م.
2. نظام هيكل الأنبوب Trussed
تتكون الأنظمة الهيكلية للأنبوب المدموج مثل أنظمة أنابيب الإطار، من عدد أقل من الأعمدة الخارجية مقارنة بأنظمة الأنابيب المؤطرة التي يتم وضعها بعيدًا عن بعضها.
وترتبط هذه الأعمدة باستخدام دعامة فولاذية أو جدران مقصية خرسانية، يجعل هذا الترابط بين الأعمدة الخارجية من المبنى صندوقًا صلبًا قادرًا على مقاومة القص الجانبي، بواسطة القوة المحورية في الأعضاء بدلًا من الانحناء أو التقوس.
كما يتيح توفير تباعد عريض بين الأعمدة في نظام الأنبوب المدبب، مساحة خالية للنوافذ.
نظام هيكل أنبوب في أنبوب
يُعرف أيضًا باسم ترتيب “الهيكل والجسم”، حيث يكون الأنبوب الأساسي محاط بأنبوب خارجي، ويحتوي على العناصر الأساسية للمبنى الشاهق مثل المصاعد والقنوات والسلالم وما إلى ذلك.
يعتبر نظام الأنبوب الخارجي هو نظام الأنبوب المعتاد الذي يأخذ غالبية الجاذبية والأحمال الجانبية.
وفي هذا النظام، تتفاعل الأنابيب الداخلية والخارجية أفقيًا كمكونات قص وانثناء.
4. نظام الأنبوب الهيكلي المجمّع
في هذا النظام توجد العديد من الأنابيب المترابطة لتشكيل أنبوب متعدد الخلايا، بحيث يقاوم هذا الترتيب الأحمال الجانبية ولحظات الانقلاب.
ويعتبر هذا النظام هو المستخدم في تصميم المباني الأكثر اقتصادًا ومتعددة الاستخدامات، والذي يساعد على إنشاء أشكال مثيرة للاهتمام.
يعتبر برج ويليس في شيكاغو هو أول مبنى يتبنى التصميم الإنشائي للأنبوب في الأنبوب.
5. النظام الهيكلي للأنبوب الهجين
يتم استخدام النظام الهيكلي الهجين في تصميم المباني الرقيقة أو الأقل قوة وصلابة، حيث يجمع النظام الهيكلي للأنبوب الهجين بين شكلين هيكليين أو أكثر في أجزاء مختلفة من الهيكل.
ويعتبر هذا النظام هو الأكثر شيوعًا في تصميمات المباني المعقدة.
