Tüp sistem, yüksek binalarda kullanılan, binanın rüzgar ve sismik kuvvetler gibi yanal yüklere dayanmalarını sağlayan bir yapısal sistemdir. Bu sistem, binanın zemine dik ve içi boş bir silindir boru gibi davranmasını sağlar.
Bu sistem ilk olarak 1960 yılında, yapı mühendisliğinde tübüler tasarımın babası olarak kabul edilen ünlü yapısal tasarımcı Fazlur Rahman Khan tarafından geliştirilmiştir. Chicago’da bulunan DeWitt Chestnut Apartmanı, 1963’te Khan tarafından tasarlanmış olan ilk tüp çerçeve yapısıdır. Bu sistemin kullanıldığı ilk gökdelen ise Chicago’da bulunan Willis Kulesi olmuştur.
Tüp sistem beton, çelik veya her ikisi de kullanılarak oluşturulabilir. En basit haliyle bu sistem, dış sütunlar ile çevrili bir iç çekirdek düzeninden meydana gelir. Dış çevre kolonları yakın aralıklarla yerleştirilmiştir ve rijit bir çerçeve oluşturan derin kirişler ile birbirine bağlanmıştır. Bundan dolayı, binanın dış cephesinde güçlü bir ‘’tüp’’ oluşmuş olur.
Yanal yükler bu rijit dış çerçeve tarafından karşılanabildiği için, iç kısımda bulunan kolonlar sayıca az olabilir ve çekirdek etrafında konumlanabilir.
Tüp Sistem Çeşitleri Nelerdir?
Tüp sistemler; çerçeve tüp sistemler, kafes tüp sistemler, modüler (demet) tüp sistemler ve tüp içinde tüp sistemler olarak 4 grupta incelenebilir.
Çerçeve Tüp Sistemler
Çerçeve tüp sistemler, tüp sistemlerin en basit şeklidir. Dikdörtgen, kare, dairesel vb. çeşitli kat planı şekillerinde kullanılabilir. Khan tarafından geliştirilen ilk tüp sistemdir.
Bu sistemler, kolon sayısının arttırıldığı ve kolon aralığının azaltıldığı, bununla birlikte kiriş yüksekliklerinin arttırıldığı ve kolonların birbirilerine derin kirişlerle bağlandığı rijitliği arttırılmış sistemlerdir.
Kolon aralıklarının sık olması sebebiyle özellikle zemin katlarda istenilen mimari nitelikler karşılanamadığından dolayı problem yaratabilmektedir. Rijitlik azaltılmadan kolon aralıklarının arttırılması için, çerçeve tüp olarak tasarlanan yapının dış yüzeylerine çapraz destekleyici elemanların yerleştirilmesi ile kafes tüp sistemler oluşturulmuştur.
Kafes Tüp Sistemler
Bu sistemlerde, çerçeve sistemlere kıyasla daha az kolona ihtiyaç duyulur ve bu kolonların aralıkları daha fazladır. Dış cepheye çapraz destek elemanlarının eklenmesi ile kafes tüp sistemler oluşmuş olur.
Dış tarafta bulunan kolonlar arasındaki bağlantı, çelik çapraz elemanlar veya beton perde duvarlar ile sağlanır. Bu kolonlar arasında bağlantının sağlanması, bükülme veya eğilme olmadan, yanal kesme kuvvetlerine direnebilen rijit bir kutu etkisi yaratır.
Modüler (Demet) Tüp Sistemler
Modüler tüp sistemler, kafes tüp sistemlere göre daha fazla kolon açıklığına ihtiyaç duyulması ve mimari tasarımı kısıtlamaması sebepleriyle tercih edilen, çerçeve ve kafes tüp sistemlerinin birlikte kullanıldığı bir sistem yapısıdır.
Bu sistemler bir adet tüp sistem bulundurmak yerine, birkaç adet ayrı tüp sistemin birbirine bağlanması ile oluşur. Bu tüp sistemler yanal yüklere ve devrilme momentlerine direnmek için birlikte çalışırlar.
Bu sistemlerde, söz konusu tüp sistemi istenilen kattan başlayabilir ve sonlandırılabilir. Bu sayede kat planlarında mimarlara daha özgün tasarımlar yapabilme olanağı sağlanabilir.
Tüp İçinde Tüp Sistemler
Tüp içinde tüp sistemler aynı zamanda ‘’çekirdek ve gövde’’ düzenlemesi olarak da adlandırılır. Bu sistemde çekirdek tüp, bir dış tüp ile çevrilidir. Çekirdek tüp kısmında yüksek katlı bir binanın asansör, merdiven vb. kritik unsurları bulunur. Dış tüp, yerçekimi ve yanal yükleri karşılayan kısımdır. Bu sistemde iç ve dış tüp, kesme ve eğilme elemanlarıyla etkileşime geçer. Millenium Tower Tokyo yapısı, bu sisteme örnek olarak verilebilir.
