В строительной инженерии труба — это система, в которой для сопротивления боковым нагрузкам (ветровым, сейсмическим, ударным) здание спроектировано так, чтобы действовать как полый цилиндр, консольно закрепленный перпендикулярно земле. Эта система была представлена Фазлуром Рахманом Ханом в его чикагском офисе в архитектурной фирме Skidmore, Owings & Merrill (SOM). [1] Первым примером использования трубы является 43-этажное здание DeWitt-Chestnut Apartment Building, спроектированное Ханом, позже переименованное в Plaza on DeWitt , в Чикаго , штат Иллинойс , законченное в 1966 году. [2]
Система может быть построена с использованием стали , бетона или композитной конструкции (дискретное использование стали и бетона). Она может использоваться для офисных , многоквартирных и многофункциональных зданий. Большинство зданий высотой более 40 этажей, построенных с 1960-х годов, относятся к этому структурному типу.
Концепция системы труб основана на идее, что здание может быть спроектировано так, чтобы противостоять боковым нагрузкам, проектируя его как полую консоль, перпендикулярную земле. В простейшем воплощении трубы периметр внешней части состоит из близко расположенных колонн, которые связаны между собой глубокими балками- перемычками через моментные соединения. Эта сборка колонн и балок образует жесткий каркас, который представляет собой плотную и прочную структурную стену вдоль внешней части здания. [3]
Этот внешний каркас спроектирован достаточно прочным, чтобы выдерживать все боковые нагрузки на здание, тем самым позволяя просто обрамлять внутреннюю часть здания для гравитационных нагрузок. Внутренние колонны сравнительно немногочисленны и расположены в ядре. Расстояние между внешними и основными рамами перекрыто балками или фермами и может быть без колонн. Это максимизирует эффективность периметральной трубы, передавая ей часть гравитационных нагрузок внутри конструкции, и увеличивает ее способность противостоять опрокидыванию посредством боковых нагрузок.
К 1963 году в проектировании и строительстве небоскребов появилась новая структурная система каркасных труб . Фазлур Рахман Хан , инженер-строитель из Бангладеш (тогда Восточный Пакистан ), работавший в Skidmore, Owings & Merrill , определил каркасную трубчатую конструкцию как «трехмерную пространственную конструкцию, состоящую из трех, четырех или, возможно, большего количества рам, укрепленных рам или стен жесткости, соединенных по краям или около них, чтобы сформировать вертикальную трубчатую структурную систему, способную противостоять боковым силам в любом направлении за счет консольного крепления от фундамента». [4] Близко расположенные взаимосвязанные внешние колонны образуют трубу. Боковые или горизонтальные нагрузки (ветровые, сейсмические, ударные) поддерживаются конструкцией в целом. Около половины внешней поверхности доступно для окон. Каркасные трубы требуют меньше внутренних колонн и, таким образом, обеспечивают больше полезной площади пола. Там, где требуются большие проемы, такие как гаражные ворота, каркас трубы должен быть прерван, с использованием перекладин для поддержания структурной целостности.
Концепция труб Хана была вдохновлена его родным городом Даккой , Бангладеш. В его родном городе не было зданий выше трех этажей. Он также не видел свой первый небоскреб лично, пока ему не исполнился 21 год, и не ступал внутрь здания средней этажности, пока не переехал в Соединенные Штаты для учебы в аспирантуре. Несмотря на это, окружающая среда его родного города Дакка позже повлияла на его концепцию строительства труб, которая была вдохновлена бамбуком , растущим вокруг Дакки. Он обнаружил, что полая труба, как бамбук в Дакке, придает высотному зданию вертикальную прочность. [5]
Первым зданием, в котором была применена конструкция из трубчатого каркаса, было многоквартирное здание DeWitt-Chestnut, спроектированное Ханом и завершенное в Чикаго к 1963 году. [6] Это заложило основу для трубчатого структурного проектирования многих более поздних небоскребов, включая его собственный John Hancock Center и Sears Tower , а также строительство Всемирного торгового центра , башен Petronas , здания Jin Mao и большинства других высоких небоскребов с 1960-х годов, включая самое высокое здание в мире по состоянию на 2020 год [обновлять]— Burj Khalifa . [7]
С момента своего создания труба была модифицирована для соответствия различным конструктивным требованиям.
Это простейшее воплощение трубы. Она может иметь различные формы плана этажа, включая квадратную, прямоугольную, круглую и произвольную. Впервые этот дизайн был использован в жилом доме DeWitt-Chestnut в Чикаго, спроектированном Ханом и законченном в 1965 году, но наиболее заметными примерами являются Aon Center и оригинальные башни Всемирного торгового центра .
Сферическая труба, также называемая распорной трубой , похожа на простую трубу, но с относительно меньшим количеством и большим расстоянием между внешними колоннами. Стальные распорки или бетонные стены жесткости вводятся вдоль внешних стен, чтобы компенсировать меньшее количество колонн, связывая их вместе. Наиболее заметными примерами использования стальных распорок являются John Hancock Center , Citigroup Center и Bank of China Tower .
Эти структуры имеют сердечник внутри конструкции, удерживающий лифт и другие службы, и еще один сердечник вокруг внешней части. Большая часть гравитационных и боковых нагрузок обычно принимается на себя внешней трубой из-за ее большей прочности. 50-этажное бетонное каркасное офисное здание 780 Third Avenue в Манхэттене использует бетонные стены сдвига для укрепления и смещенное относительно центра ядро, чтобы обеспечить отсутствие колонн внутри. [8]
Вместо одной трубы здание состоит из нескольких труб, связанных вместе для сопротивления боковым силам. Такие здания имеют внутренние колонны по периметру труб, когда они попадают в оболочку здания. Известные примеры включают Willis Tower , One Magnificent Mile и Newport Tower .
Помимо того, что пучки труб были эффективными с точки зрения структуры и экономики, они были «инновационными в своем потенциале для универсального оформления архитектурного пространства. Эффективные башни больше не должны были быть похожими на коробки; трубчатые блоки могли принимать различные формы и могли быть связаны вместе в различные виды группировок». [9] Структура пучков труб означала, что «[здания] могли стать скульптурами». [10]
Гибриды включают в себя разнообразную категорию структур, где используется базовая концепция трубы, дополненная другими структурными опорами. Этот метод используется, когда здание настолько тонкое, что одна система не может обеспечить достаточную прочность или жесткость.
Последними крупными зданиями, спроектированными Ханом, были One Magnificent Mile и Onterie Center в Чикаго, в которых использовались его конструкции из пучковых труб и ферменных труб соответственно. В отличие от его более ранних зданий, которые в основном были стальными, его последние два здания были бетонными. Его более раннее здание DeWitt-Chestnut Apartments , построенное в 1963 году в Чикаго, также было бетонным зданием с трубчатой структурой. [7] Trump Tower в Нью-Йорке также является еще одним примером, в котором была применена эта система. [11]
Некоторые решетчатые башни имеют стальные трубчатые элементы, как, например, Варшавская радиомачта с растяжками или отдельно стоящие башни 3803 КМ .
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )