الجملة الإنشائية لبرج خليفة

الجملة الإنشائية لبرج خليفة

برج خليفة في سطور:

برج خليفة ناطحة سحاب تقع في إمارة دبي بالإمارات العربية المتحدة ويعد برج خليفة أعلى بناء شيده الإنسان وأطول برج في العالم بارتفاع 828 مترًا.

بدأ بناؤه في إمارة دبي بالإمارات العربية المتحدة في 21 سبتمبر 2004، وتم الانتهاء من الهيكلة الخارجية له في الأول من أكتوبر 2009، وتم افتتاحه رسميًا في 4 يناير 2010، ليصبح البناءَ الأعلى في العالم حالًا بدل برج تايبيه 101 في تايوان.

بدأ العمل على إنشاء البرج الذي تم بناؤه ليكون في وسط دبي في يناير 2004، وبلغت تكلفته الإجمالية 1.5 مليار دولار أميركي, وتم افتتاحه في 4 يناير 2010 بحضور الشيخ محمد بن راشد آل مكتوم حاكم دبي. ويبلغ طول البرج 828 مترًا، بمساحة إجمالية تبلغ 4,000,000 متر مربع، ويضم 180 طابقًا، ويضم كذلك فندقًا يتكون من 403 من الأجنحة الفندقية، وفيه 57 مصعدًا كهربائيًا، أما أسرعهم فتصل سرعته إلى ما يقارب 10م/ثانية، وللوصول إلى 500م تحتاج إلى 55 ثانية، وتمتلكه شركة إعمار العقارية، وتعد واحدة من أكبر الشركات العقارية في العالم، و قد تولت عمليةَ البناء شركة Samsung C&T.

برج خليفة بالأرقام:

فيما يلي مجموعة من الحقائق والأرقام عن البرج الأطول في العالم:

البرج يتالف من حوالى 200 طابق، ولن تكون الطوابق العليا مأهولة وسيتركز النشاط البشري في البرج حتى 160 طابقا,وسيقيم ويعمل في البرج حوالى 12 الف شخص.

-          95 كيلومتر المسافة التي يمكن رؤية قمة البرج منها.

-          124 رقم الطابق الذي تتواجد فيه شرفة "قمة البرج، برج خليفة"، أعلى شرفة مراقبة مفتوحة للجمهور في كافة أنحاء العالم.

-          160 عدد الغرف والأجنحة الفندقية الفاخرة التي يضمها البرج.

-          605 متر الارتفاع الذي وصلت إليه عملية ضخ الاسمنت، وهو رقم قياسي عالمي.

-          504 متر المسافة التي يقطعها مصعد الخدمة الرئيسي في "برج خليفة"، وهو أيضاً رقم قياسي عالمي.

-          49 عدد الطوابق المخصصة للمكاتب، منها 12 طابقاً في مبنى المكاتب الملحق بالبرج.

-          57 عدد المصاعد ضمن البرج.

-          1044  إجمالي عدد الشقق السكنية ضمن "برج خليفة".

-          3000 عدد مواقف السيارات الموجودة تحت الأرض.

-          5500 كيلوجرام وزن الحمولة التي يستوعبها مصعد الخدمة الرئيسي في البرج.

-          31400 طن متري من القضبان الفولاذية المستخدمة في هيكل برج خليفة.

-          28261  عدد الألواح الزجاجية المستخدمة في تنفيذ الواجهة الخارجية لبرج خليفة  والمبنيين الملحقين به.

-          15000 لتر  كمية المياه التي يمكن تجميعها من معدات التبريد في البرج بغرض إعادة استخدامها في ري الحدائق.

-          900 قدم  طول نوافير "دبي فاونتن"، أكبر النوافير المجاورة للبرج وأطول النوافير الاستعراضية في العالم.

-          19 هكتار  مساحة الحدائق المحيطة بقاعدة البرج.

-          12000 عدد العمال الذين تواجدوا في موقع العمل خلال فترة ذروة تنفيذ الأعمال الإنشائية.

الجملة الانشائية للبرج:

مسقط برج خليفة

تم تصميم برج خليفة على شكل حرف (Y) وذلك من أجل تخفيف ديناميكية الرياح على المنشأ وبالتالي الحفاظ على استقراره, يتم دعم البرج من خلال جملة جدران على شكل نواة مركزية سداسية الشكل تتراوح سماكة جدرانها بين (500-1300 mm) يربط بين هذه الجدران روابط مختلطة المقطع (composite section) بعمق بين (800-1100 mm), وذلك لتزويد البرج بمطاوعة لمقاومة القوى الجانبية كالرياح والزلازل  بالاضافة الى دعم كل جناح من الأجنحة الثلاث بجملة جدران مقاومة وأعمدة دائرية على محيط البرج بحيث يحافظ التناظر في الجملة الانشائية في أجنحة البرج على مقاومة لتأثيرات الفتل نتيجة القوى الجانبية.

تشترك كلا الاعمدة والجدران في مقاومة الاحمال الشاقولية والجانبية كجملة مختلطة كما تبلغ المقاومة المكعبية للبيتون المستخدم في الانشاء (C60-C80) مع حصويات محلية.

استخدمت المقاومة (C80) في الجزء السفلي من البرج مع معامل يونغ بعد (90) يوم يساوي (MPa 43,800 ).

تم تحديد أبعاد الأعمدة والجدران بالاعتماد على نظرية العمل الوهمي (virtual work / LaGrange) المطورة من قبل الباحث (Baker et al.,2000).

تم ضبط الأبعاد الأعمدة والجدران باستخدام تقنية (GPS) لتجنب تاثيرات الزحف والانكماش, ولتخفيض تأثير تقاصر الاعمدة المحيطة عن جملة الجدران الداخلية نتيجة الزحف تم تصميم أبعاد هذه الأعمدة لتقاوم هذه التاثيرات من خلال وزنها الذاتي بحيث تلغي هذا التاثير.

كما تم ضبط نسبة الحجم الى السطح وذلك للأعمدة المحيطة مع جملة الجدران الداخلية لمقاومة تاثيرات الانكماش الناتجة في البيتون.

تتكون الجملة الانشائية للجزء العلوي من البرج (برج المراقبة)من إطارات معدنية مربطة مركزيا حيث تمت دراستها وفقا لاشتراطات الكود الأميركي (AISC 1999).

أما الجزء البيتوني من البرج فقد تمت دراسته وفقا لاشتراطات الكود الأميركي (ACI 318-02).

التحليل العددي للبرج:

تم تحليل البرج باستخدام برنامج التحليل الانشائي (ETABS) حيث تم التحليل تحت تاثير الحمولات الشاقولية والجانبية (الرياح والزلازل) وتم اعتبار تائيرات (P-delta) حيث يتكون النموذج العددي من أكثر من (73,500) عنصر (Shell) وأكثر من (75,000) عقدة.

أعطت نتائج التحليل الديناميكي للبرج أن النمط لأول لاهتزاز البرج يساوي (11.3 sec) أما النمط الثاني فهو معامد للنمط الأول بدور (10.2 sec) أما نمط الفتل فهو النمط الخامس بدور (4.3 sec).

يقع البرج في المنطقة الزلزالية (2a) وفق تصنيف الكود الاميركي (UBC97) بحسب بلدية دبي حيث (Z=0.15) ونموذج مقطع التربة (Sc).

النموذج العددي لبرج خليفة

أنماط اهتزاز البرج

جملة التاسيس:

تم تاسيس البرج على أوتاد ارتكاز تتصل مع حصيرة بيتونية بسماكة (3.7 m) ومقاومة مكعبية للبيتون (C50) وبنسبة ماء الى اسمنت تساوي(0.34), حيث تم صب الحصيرة عبر اربعة أجزاء (جزء في كل جناح من الاجنحة الثلاثة وجزء مركزي).

تستند الحصيرة على (194) وتد مصبوب في المكان بقطر (1.5 m) وبعمق (43 m) حيث أن قدرة تحمل الوتد الواحد حوالي (3000 ton) وأثبتت تجارب التحميل على الاوتاد قدرتها على حمل أكثر من (6000 ton) كما تصل مقاومة الاحتكاك بين الأوتاد والتربة الى (250-350 kPa).

تتكون مادة بيتون الاوتاد من (25 %) من مادة (fly ash) و(7%) من (silica fume) كما تصل مقاومة البيتون المكعبية الى (60 MPa) ونسبة الماء الى الاسمنت في الخلطة (0.32).

تم اجراء الاختبارات الجيوتكنيكية التالية في الموقع:

-          (23) حفرة اختبارالضغط في الموقع تصل الى عمق (90 m) تحت سطح الارض.

-          (3) حفر اختبار فيزيائية الارض في الموقع.

-          (6) حفر اختبار الضغط في الموقع تصل الى عمق (60 m) تحت سطح الارض.

-          (1) حفرة اختبار فيزيائية الارض في الموقع تصل الى عمق (140 m) تحت سطح الارض.

                                                             تجارب التحميل على الاوتاد

هندسة الرياح للبرج:

يعتبر تائير الرياح هو التاثير المسيطر على سلوك الابنية العالية حيث ترتفع معايير التصميم على الرياح في ناطحات السحاب.

تم تصميم برج خليفة بشكل يقلل من تاثير ديناميكية الرياح على البرج وبالتالي التخفيض من تاثير التارجح للبرج مما يحافظ على ثبات واستقرار البرج.

تم دراسة تجربة نفق الرياح على البرج لتحديد معاملات التاثير بحسب شكل البرج في مركز الابحاث البريطاني (Rowan Williams Davies and Irwin Inc.’s (RWDI)) حيث أن للبرج شكل حرف (Y) وبالتالي يمكن أن يتعرض للرياح في ست اتجاهات رئيسية وهي ثلاث اتجاهات في الزوايا وثلاث أخرى في الاأطراف, حيث أثبتت التجارب أن الحالة الحرجة هي حالة التعرض عند الاطراف.

تجربة نفق الرياح

الاتجاهات الرئيسية للتعرض للرياح

استجابة البرج تحت تائير الرياح في طوابق مختلفة

تحليل مراحل الانشاء للبرج:

في المباني العالية يعتبر تحليل مراحل الانشاء رئيسيا حيث يعتبر هذا التحليل التغيرات الحاصلة في العزوم والقوى الداخلية نتيجة انشاء البرج من الاسفل الى الاعلى, مثلا بعد انشاء الطابق (10) تحصل تغيرات في العزوم في العناصر نتيجة حدوث تشوهات محورية في الاعمدة والناتجة عن الحمولات حتى الطابق (15) مما يؤثر على العزوم في الطوابق العليا.

تمت دراسة البرج وفق تحليل مراحل الانشاء عبر (15) مرحلة كما في الشكل.

تحليل مراحل الانشاء

 يبين الرابط التالي مراحل انشاء البرج:

http://www.youtube.com/watch?v=_AmBLRBQWSM