Koriste se u visokim građevinama kao otpor protiv bočnih opterećenja i seizmičkih sila.
Ovi sistemi za bočna opterećenja omogućavaju građevini da se ponaša kao šuplja cilindrična cijev okomita tlu. Ovaj sistem razvio je poznati inžinjer Fazlur Rahman Khan, 1960. godine. Smatra se ocem cijevnog sistema u konstrukcijskom inžinjerstvo. Prva takva građevina bila je DeWitt Chestnut Apartment zgrada u Čikagu.
Karakteristike cijevnog sistema u konstrukciji
Ovaj sistem evoluirao je od koncepta krutih trodimenzionalnih okvira, koji su otporni na sva bočna opterećenja u fasadnoj strukturi. Sistem se sastoji od unutarnjeg jezgra okruženog vanjskim stubovima. Vanjski perimetarski stubovi usko su postavljeni i povezani s dubokim gredama, čineći kruti okvir. Ovaj način gradnje stvara gust i snažan strukturni zid uz eksterijer građevine.
Eksterni okvir je dizajniran tako da snagom može stvoriti otpor bočnom opterećenju zgrade, omogućavajući interijeru zgrade da pruža otpor gravitacionom opterećenju. Unutrašnjih stubova nema puno i smješteni su oko jezgre strukture.
Okvir jezgra i perimetarski okviri su pokriveni gredama ili rešetkama. One pomažu kod prebacivanja gravitacionog opterećenja u strukturi. Ovaj mehanisam omogućava najveću efikasnost perimetarske cijevi da pruži otpor preokretnim momentima stvorenim bočnim opterećenjem.
Vrste cijevnih sistema u konstrukciji
- Uokvirene cijevi
- Rešetkaste cijevi
- Cijev-u-cijevi sistem
- Povezane cijevi
- Hibridni sistem
- Uokvirene cijevi
Najjednostavniji i prvi sistem koji je Khan dizajnirao. Uokvirena cijev može se koristiti za razne planove oblika spratova, poput kockastog, oblog, pravouganog i slobodnog oblika.
Sastoji se od usko povezanih eksternih stubova koji su kruto povezani s dubokim spandrel cijevima, koje neprekidno idu uz svaku fasadu i oko uglova građevine. Ova postava povećava ukočenost greda i stubova, smanjujući rastojne dimenzije i povećavajući dubinu elementa. Ovaj sistem efikasan je kod zgrada čija je visina između 38 i 300 m.
- Rešetkaste cijevi
Sastoje se od manjeg broja vanjskih cijevi, u poređenju s uokvirenim sistemom. Stubovi su povezani koristeći čelične ograde ili betonske posmične zidove. Ova povezanost vanjskih stubova pravi krutu kutiju koja može pružiti otpor bočnom opterećenju aksijalnom silom u elementima. Zbog takvog dizajna, dobija se na prostoru za otvore.
- Cijev-u-cijevi sistem
Također se naziva ‘trup i jezgro’. Ovdje je jezgrena cijev okružena vanjskom cijevi. Cijev jezgra ima ključne elemenate poput liftova u visokim zgradama, stepenice i dr. Eksterna cijev podnosi većinu gravitacionog i bočnog opterećenja. U ovom sistemu vanjske i unutrašnje tube djeluju međusobno i horizontalno, kao komponence smicanja i savijanja.
- Povezane cijevi
U ovom sistemu, nekoliko međusobno povezanih cijevi formira višećelijsku cijev. Ovaj dizajn pruža otpor bočnom opterećenju.
Ovaj sistem je najekonomičniji i najsvestraniji dizajn koji stvara neobične oblike.
- Sistem hibridnih cijevi
Hibridni sistem koristi se kod zgrada koje su ‘vitke’ ili imaju manje jačine ili krutosti. Hibridni sistem kombinira dvije ili više strukturne forme u različitim dijelovima strukture. Najčešće se koristi u složenijim dizajnima građevine.
