سازه و تکنولوژی | structech

مبتکر سیستم سازه‌ای لوله‌ای (Tabular Structural System)

امیر کورش وثوق
3592 بازدید

مبتکر سیستم سازه‌ای لوله‌ای (Tabular Structural System)

فضلور رحمان خان (1929 – 1982) مهندس سازه و آرشیتکت بنگلادشی-آمریکایی بود که ایده سیستم‌های سازه‌ای لوله‌ای را برای طرح آسمان‌خراش‌ها مطرح نمود. او بعنوان یکی از تاثیرگذارترین مهندسین قرن بیستم شناخته شده و از سوی انجمن ASCE لقب بنیانگذار سیستم لوله‌ای در ساختمان‌ها به او اهدا گردیده است. از دیگر افتخارات ارزشمند ایشان ایجاد تحول در زمینه مدلسازی کامپیوتری سازه‌ها در زمان خود بوده است. بزرگترین اقدامات او در زمینه طراحی، دومین برج بلند آمریکا، برج 108 طبقه ویلِس (برج سییرز سابق) و برج 100 طبقه جان هنکاک سنتر می باشد.


Blog941211 - Fazlur Rahman Khan & Tabular System 001
فضلور رحمان خان (1929 – 1982)

رحمان خان در سوم آپریل 1929 در داکا پایتخت بنگلادش در یک خانواده فرهنگی متولد شد. پدرش اَبدور خان، دبیر ریاضیات بود که بعدها مدیر سازمان آموزش عمومی بنگال شد. رحمان خان بعد از گذراندن دوره تحصیلات متوسطه، مدرک لیسانس خود را از دانشکده مهندسی احسن‌الله دانشگاه کلکته (که نام فعلی آن دانشگاه صنعتی بنگلادش است) اخذ نمود. او در سال 1952 موفق به پذیرش بورسیه فلبرایت گردید و جهت ادامه تحصیل به آمریکا مهاجرت نمود. رحمان خان در طی 3 سال تحصیل در دانشگاه ایلینویز آمریکا موفق به اخذ 2 مدرک فوق‌لیسانس یکی در رشته سازه و دیگری در رشته مکانیک و بعد از آنها مدرک دکتری سازه گردید. موضوع رساله دکتری او “مطالعه عددی مقایسه معیارهای مختلف طراحی در تیرهای بتنی پیش‌تنیده” بود.

او در سالهای 1960 تا 1970 شهرت خود را توسط طراحی دو برج هانکوک و سییرز بدست آورد. او در خصوص شیوه طراحی خود عنوان نموده: “وقتی فکرم مشغول طراحی است، خودم را در جایگاه تمام اجزاء ساختمان قرار می‌دهم و سعی می‌کنم تمام اعضا را حس کنم. در ذهنم تنش‌ها و تغییرشکل‌های ساختمان را تصور می‌نمایم.” به اعتقاد او، یک مهندس نیازمند قوه تجسم و خیال‌پردازی قوی می‌باشد. او در این باره گفته: “یک شخص فنی، نباید در تکنولوژی غرق شود. او باید همواره قدردان المان های دیگر زندگی باشد که زندگی مملو است از هنر، موسیقی، تئاتر و انسانهای با ارزش.”

Blog941211 - Fazlur Rahman Khan & Tabular System 002

ساختمان سییرز (ویلس کنونی)

رحمان خان سیستم‌های باربر لوله‌ای را در انواع قاب‌بندی لوله‌ای، خرپای لوله‌ای و لوله‌ای بسته تعریف نمود. رحمان خان متوجه شد که سیستم قابهای خمشی برای ساختمان‌های بلند مرتبه گزینه مناسبی نیست زیرا تامین سختی جانبی مورد نیاز چنین ساختمان‌هایی تقریبا غیر ممکن می‌باشد. اولین بار ایده چنین سیستمی توسط ایشان با استفاده از یکپارچه کردن عملکرد دیوارهای پیرامونی ساختمان بعنوان نقش باربر جانبی مطرح گردید و در حال حاضر اغلب ساختمان‌های بیشتر از 40 طبقه با بکارگیری گونه‌ای از سیستم‌های لوله‌ای ساخته می‌شود.

ماهیت این سیستم‌ها دارای سختی بسیار بالایی می‌باشد که نسبت به سایر سیستم‌های متداول دارای چندین مزیت است. سیستم لوله‌ای از طرفی مقاومت و سختی سازه را بالا برده و از طرفی دیگر با کاهش چشمگیر مقدار وزن مصالح مصرفی، افزایش ارتفاع ساختمان را مقدور می‌سازد. سیستم لوله‌ای از طریق حذف ستون‌های میانی، باعث افزایش وسعت فضاهای داخلی شده. این سیستم همچنین با بکارگیری مصالح فولادی، بتنی و ترکیبی از آن دو نیز قابل اجرا می‌باشد. در ادامه انواع این سیستم‌ها بصورت اجمالی معرفی می‌گردد.

 

سیستم باربر جانبی قاب‌بندی لوله‌ای [Framed Tube]:

رحمان خان این سیستم را بصورت قابهای فضایی از ترکیب سه، چهار یا چند قاب صفحه‌ای به حالت خمشی، بادبندی یا دیوار برشی به یکدیگر معرفی نموده که فرم یک استوانه عمودی را ایجاد می‌کند. بدین صورت سیستم عملکردی طره‌ای در تمامی جهات در برابر بارهای جانبی ایجاد خواهد شد. در این سیستم ستونها پیرامونی به هم نزدیکتر شده و توسط تیرهای عمیق اسپندرال با اتصال گیردار بهم مرتبط می گردد که باعث کار کردن کل وجوه پیرامونی سازه بصورت یکپارچه است. همچنین فاصله بین قابهای خارجی و داخلی ساختمان توسط تیرهای خرپایی یا عمیق پوشش داده می‌شود که این عمل منتج به بی نیازی سازه به ستونهای داخلی شده و همچنین هسته ساختمان از اشغال توسط بادبند یا دیوار برشی فارق می‌گردد.

Blog941211 - Fazlur Rahman Khan & Tabular System 003

پلان برج‌های دوقلوی تجارت جهانی (منهدم شده در سال 2001)

سایر فضاهای بین ستونهای پیرامونی به پنجره‌ها اختصاص می‌یابد. در این سیستم قابهای داخلی که تنها وظیفه انتقال بارهای ثقلی را دارند، با پیوند به سیستم لوله‌ای و نگه داشتن آن، مانع از واژگونی کل ساختمان می‌شود. ساختمان Dewitt-Chestnut اولین ساختمانی بوده که در سال 1963 با بکارگیری چنین سیستمی احداث شده است.

SONY DSC

برج Dewitt-Chestnut

سیستم باربر جانبی خرپای لوله‌ای [Trussed Tube]:

در این سیستم نیز بواسطه المان‌های ضربدری که ستونهای پیرامونی ساختمان را مانند کمربند محصور نموده، تمام نیروی جانبی به ستونهای پیرامونی انتقال یافته که موجب کاهش تعداد و مقطع ستونهای داخلی می‌گردد. استفاده از چنین سیستمی برای اولین بار توسط رحمان خان در سال 1965 در طراحی برج جان هنکاک بکار گرفته شد. جالب اینجاست که نمای ایجاد شده توسط این سیستم با المان‌های غول‌آسای خود همواره مورد تمجید معماران دنیا قرار گرفته است.

Blog941211 - Fazlur Rahman Khan & Tabular System 005

برج جان هنکاک

در مقایسه با ساختمان‌های با قدمت، نظیر [Empire State] که وزن اسکلت فلزی آن در هر مترمربع 206 کیلوگرم بوده یا ساختمان [Chase Manhattan] که دارای 275 کیلوگرم فولاد در هر مترمربع می‌باشد؛ ساختمان جان هنکاک تنها با 145 کیلوگرم فولاد در هر مترمربع صاحب عنوان بهینه‌ترین طرح شده است. سیستم خرپای لوله‌ای پس از آن در ساختمان‌های بانک چین، سیتی گروپ و آنتری سنتر بکار گرفته شده است.

سیستم باربر جانبی بسته لوله‌ای [Bundle Tube]:

یک دیگر از جالب‌ترین و موثرترین سیستم‌های لوله‌ای که توسط رحمان خان معرفی گردید، سیستم بسته لوله‌ای بوده است که در طرح و اجرای برج سییرز بکار گرفته شده است. در این نوع سیستم دیگر لازم نیست که سیستم لوله‌ای، جعبه‌ای شکل باشد بلکه در این حالت چندین سیستم لوله‌ای با اشکال متفاوت مانند شکل زیر می‌توانند با هم ترکیب گردند.

 

Blog941211 - Fazlur Rahman Khan & Tabular System 006

ترکیب ماژول های سازه ای در برج سییرز


منابع:

www.en.wikipedia.org/wiki/fazlur_rahman_khan

www.en.wikipedia.org/wiki/tube

www.slideshare.net

 

 

این مطلب را به اشتراک بگذارید

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

اسکرول به بالا