مهندسی بی‌نهایت: برج خلیفه، فراتر از ابرها

در رقابت با برج خلیفه نه تنها هیچ آسمان خراشی در دنیا به نزدیکی بلندای ۸۲۸ متری آن نمی‌رسد؛ بلکه حتی اگر در چنین رقابتی به‌طور غیر منصفانه بخواهیم دیگر سازه‌های بلند مانند آنتن‌های مخابراتی را نیز وارد کنیم، باز هم برج خلیفه عنوان نخست خود را حفظ خواهد کرد.

برج خلیفه نه تنها سال‌ها است که به نماد کشور امارت متحده‌ی عربی و شهر دوبی تبدیل شده است، بلکه به عنوان نمادی از نبوغ مهندسی بشر در ساخت سازه‌های بلندمرتبه در تاریخ معاصر نیز می‌درخشد. با قسمتی دیگر از «مهندسی بی‌نهایت» همراه زومیت باشید تا با این برج زیبا بیشتر آشنا شویم.

مقدمه

ساخت برج خلیفه در سال ۲۰۰۴ میلادی به عنوان مرکز و اصلی‌ترین قسمت از بخش تجاری شهر دوبی معروف به «Downtown Dubai» آغاز شد. بنا به ادعای مقامات دولتی، برج خلیفه درواقع بخشی کوچکی از پروژه‌ای بزرگ‌تر برای تنوع بخشیدن به منابع درآمدی امارات و کاهش وابستگی این کشور به درآمدهای نفتی است.

جاکوی جوسفسن، از مقامات شرکت مشهور املاک و مستغلات نخیل در این‌باره می‌گوید:

او (محمد بن راشد آل مکتوم، نخست وزیر امارت و حاکم دبی) می‌خواست با یک پروژه‌ی هیجان‌انگیز دوبی را بر سر زبان‌ها بیندازد.

شرکت هلدینگ املاک و مستغلات اماراتی «اعمار» که وظیقه‌ی ساخت برج دوبی را برعهده داشت، از همان ابتدا هدف خود را «ساخت بزرگ‌ترین ساختمان جهان بر اساس تمامی استانداردها و تعاریف انجمن ساختمان‌های بلند و مساکن شهری (CTBUH)» عنوان کرد.

در نهایت برج خلیفه توانست به تمامی اهداف از پیش تعیین شده‌ی خود دست پیدا کند. همان‌طور که در جدول زیر مشاهده می‌کنید، با گذشت ۸ سال از زمان بهره‌برداری، برج خلیفه همچنان عنوان بلندترین سازه‌ی ساخت بشر را با اختلاف در اختیار خود دارد.

برج خلیفه در مقایسه با تعدادی از مشهورترین سازه‌های مرتفع

هرچند هزینه‌ی ساخت خود برج خلیفه به‌تنهایی چیزی حدود ۱.۵ تا ۲ میلیارد دلار تخمین زده می‌شود، اما پروژه‌ی مرکز تجاری دوبی (شامل دوبی مال، بزرگ‌ترین مرکز خرید جهان) که برج خلیفه در مرکز آن قرار دارد، هزینه‌ی به‌مراتب سرسام‌آورتری روی دست مقامات امیرنشین دوبی گذاشت و آن‌ها را مجبور کرد تا ده‌ها میلیارد دلار از دولت فدرال امارات وام بگیرند. برج دوبی که حاصل بیش از ۲۲ میلیون نفر-ساعت کار است، در سال ۲۰۰۸ رکورد بلندترین سازه‌ی جهان را به شکست، نمای خارجی آن در سال ۲۰۰۹ کامل شد و درنهایت در سال ۲۰۱۰ به افتخار خلیفه بن زاید آل نهیان، حاکم ابوظبی و رئیس امارات متحده‌ی عربی، با نام «برج خلیفه» به بهره‌برداری رسید.

طراحی و معماری

شرکت معماری آمریکایی اسکیدمور، اوینگز و مریل (SOM) که طراحی پروژه‌های نام‌آشنایی چون برج ویلیس، فرودگاه جان اف کندی نیویورک و ساختمان‌ جدید مرکز تجارت جهانی (1WTC) را در کارنامه‌ی خود دارد، وظیفه‌ی معماری برج خلیفه را نیز بر عهده داشته است.

روند ساخت برج خلیفه، به‌نسبت با سرعت زیادی به پایان رسید؛ به‌طوری که از آغاز گودبرداری برای ساخت برج تا رسیدن به طبقه‌ی ۵۰ تنها دو سال و تا افتتاح رسمی و بهره‌برداری کامل از آن تنها ۶ سال طول کشید. جدول زمانی مراحل ساخت و تکمیل برج خلیفه از قرار زیر است:

• ژانویه‌ی ۲۰۰۴: آغاز گودبرداری
• فوریه‌ی ۲۰۰۴: آغاز کارگذاشتن شمع‌ها و ستون‌ها
• مارس ۲۰۰۵: آغاز فرآیند روسازی بنا
• ژوئن ۲۰۰۶: تکمیل طبقه‌ی ۵۰
• ژانویه‌ی ۲۰۰۷: تکمیل طبقه‌ی ۱۰۰
• مارس ۲۰۰۷: تکمیل طبقه‌ی ۱۱۰
• آوریل ۲۰۰۷: تکمیل طبقه‌ی ۱۲۰
• می ۲۰۰۷: تکمیل طبقه‌ی ۱۳۰
• جولای ۲۰۰۷: رسیدن به طبقه‌ی ۱۴۱ و شکستن رکورد بلندترین ساختمان جهان
• سپتامبر ۲۰۰۷: رسیدن به طبقه‌ی ۱۵۰ و شکستن رکورد بلندترین سازه‌ی غیر متکی جهان
• آوریل ۲۰۰۸: رسیدن به طبقه‌ی ۱۶۰ و شکستن رکورد بلندترین سازه‌ی ساخت بشر
• ژانویه‌ی ۲۰۰۹: تکمیل منار مخروطی برج و رسیدن به حداکثر ارتفاع
• سپتامبر ۲۰۰۹: تکمیل عایق کاری و نمای خارجی
• ژانویه‌ی ۲۰۱۰: جشن رسمی افتتاح برج

SOM در طراحی برج خلیفه درست مانند برج ویلیس از طراحی ابداعی مهندس سازه و معمار مشهور فضل الرحمن خان با نام «سیستم سازه‌ای قاب‌بندی شده‌ی یکپارچه‌ی لوله‌ای» (Bundled Tube Design) استفاده کرده است.

در ساخت برج خلیفه برای مقاومت در برابر بارهای جانبی ناشی از وزش باد همانند برج‌های تجارت جهانی از سیستم قاب‌بندی لوله‌ای استفاده شده است.

در این سیستم سازه به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که هنگام قرار گرفتن در معرض بارهای جانبی مانند نیروی باد، زلزله و برخورد مستقیم جانبی، قاب خارجی ساختمان مانند یک سیلندر توخالی رفتار کند و درنتیجه مقاومت برشی بالایی از خود نشان بدهد. با استفاده از این روش تحمل تقریبا تمامی بارهای جانبی بر عهده‌ی قاب خارجی سازه خواهد بود و درنتیجه می‌توان قسمت داخلی سازه را تنها برای تحما بارهای عمودی ناشی از وزن ساختمان طراحی کرد. به‌لطف استفاده از سیستم لوله‌ای، میزان استیل به‌کارگرفته‌شده در برج خلیفه از لحاظ نسبی تنها برابر با نیمی از استیل استفاده شده در ساختمان امپایر استیت است.

گیاه صحرایی Hymenocallis و مسجد جامع سامرا الهام‌بخش معماران در طراحی برج خلیفه بوده‌اند

هرچند باور مشهور این است که در طراحی نمای ظاهری برج خلیفه تنها از گیاه صحرایی هایمنوکالیس (Hymenocallis) الهام‌گرفته‌شده است، اما در واقع برج خلیفه ظاهر خود را به همان اندازه وام‌دار معماری اسلامی و مسجد جامع سامرا نیز است. جالب است بدانید این معماری خاص و منحصر به‌فرد، علاوه بر زیبایی در دفع فشارهای جانبی ناشی از وزش باد نیز بسیار مؤثر عمل می‌کند.

بنا به گفته‌ی یکی از مهندسان SOM، ازآنجایی‌که برج خلیفه در ابتدا قرار بوده است یک برج تماما مسکونی باشد، طرح اولیه‌ی آن بر اساس برج مسکونی ۷۳ طبقه‌ای Samsung Tower Palace 3 واقع در سئول کره‌ی جنوبی شکل گرفته است.

سطح مقطع برج خلیفه در مقایسه با تایپه ۱۰۱، برج ویلیس و برج‌های تجارت جهانی نیویورک، در ارتفاع‌های مختلف

تغییر سطح مقطع برج خلیفه با افزایش ارتفاع

ساخت

شرکت کره‌ای سامسونگ سی‌اندتی (Samsung CT) که سابقه‌ی ساخت برج‌های دوقلوی پتروناس مالزی و برج تایپه ۱۰۱ را در کارنامه‌ی خود دارد، وظیفه‌ی اصلی ساخت برج خلیفه را نیز بر عهده داشت. شرکت بلژیکی بسیکس و شرکت اماراتی عرب‌تک نیز سامسونگ CT را در این پروژه همراهی می‌کردند.

ساختار اصلی برج را بتن مسلح تشکیل داده است؛ که خود متشکل از ۳۳۰ هزار متر مکعب بتن و ۵۵ هزار تن میل‌‌گرد است. در روند ساخت برج خلیفه شرکت پوتزمیستر مجبور شد برای انتقال بتن به ارتفاع‌های بالای برج خلیفه، پمپ جدیدی را با نام BSA 14000 SHP-D مخصوص این پروژه طراحی و تولید کند. در سال ۲۰۰۸ پمپ‌های پوتزمیستر با پمپ کردن بتن با فشار ۲۱ مگاپاسکال به ارتفاع ۶۰۶ متری، توانستند رکورد جدیدی به نام خود ثبت کنند.

استفاده از ترکیب‌های مختلف بتن برای ساخت پروژه‌ای در ابعاد برج خلیفه ضروری است. طی فرآیند ساخت، هر میکس خاص بتن قبل از استفاده توسط CTLGroup آزمایش می‌شد تا از مقاومت آن در شرایط کاری درنظر گرفته شده اطمینان حاصل شود. CTLGroup همچنین بتن استفاده شده در برج را از لحاظ خزش و انقباض مورد آزمایش‌های بسیار مفصل و دقیق خود قرار می‌داد.

پمپ‌های بتن برج خلیفه ساخت شرکت پوتزمیستر (Putzmeister) با انتقال دادن بتن به ارتفاع ۶۰۶ متری، رکورد ارتفاع پمپ بتن را جابه‌جا کردند.

یکی از نکات ضروری در رابطه با بتن به‌کار رفته در برج خلیفه، ثبات و یکپارچگی آن است؛ این در حالی است که شرایط آب و هوایی حاشیه‌ی خلیج فارس از جمله دمای بالای هوا، فرآیند بتن ریزی و دست یافتن به بتن یکپارچه را بسیار پیچیده و دشوار می‌کند. مهندسان برای گریز از دمای بالای شهر دوبی (که گاه در طول روز تا ۵۰ درجه‌ی سلسیوس نیز می‌رسید) بتن ریزی را تنها در طول شب پی می‌گرفتند و در تابستان از یخ برای خنک کردن مخلوط بتن استفاده می‌کردند.

پِی (فونداسیون)

ساخت سازه‌ای با عظمت برج خلیفه در جغرافیای صحرایی چالش‌های مهندسی فراوانی را با خود به‌همراه می‌آورد و یکی از مهم‌ترین این چالش‌ها، طراحی پی یا فونداسیون ساختمان است. اگر پی به‌اندازه‌ی کافی بزرگ و عمیق نباشد، احتمال نشست کردن و فرورفتن تدریجی برج در خاک سست صحرا وجود دارد. برای تحقیق درباره‌ی مشخصات و ویژگی‌های زمین محل احداث برج خلیفه، مهندسان در محل پیشنهادی با استفاده از تکنیک‌های مختلف ۳۳ حفره‌ی عمیق ایجاد کردند. نتایج تحقیقات نشان داد که زمین برج از ماسه‌سنگ با چگالی متوسط، لای‌سنگ ضعیف و سنگ گچ تشکیل شده است.

پس از آشنایی کامل با جنس خاک و سنگ محل احداث سازه، تست بار استاتیک روی ۷ شمع آزمایشی و ۸ شمع نهایی انجام شد و سپس با استفاده از نرم‌افزارهای اجزای محدود مختلف از جمله آباکوس، سیستم فونداسیون سازه مورد تجزیه و تحلیل عمیق قرار گرفت. تصویر زیر طرح چینش شمع‌ها و ماکزیمم بار محوری را نشان می‌دهد. با توجه به نتایج آزمایش‌ها، فونداسیون برج خلیفه می‌تواند تا ۴۵۰ هزار تن بار (تقریبا دوبرابر بیشتر از ماکزیمم بار محوری که در سخت‌ترین شرایط به آن وارد خواهد شد) را تحمل کند.

سطح مقطع برج خلیفه و توزیع بارهای محوری در پایین‌ترین ارتفاع. نقاط سیاه محل قرارگیری شمع‌ها هستند.

در نهایت در پی برج خلیفه از ۱۹۲ شمع با قطر ۱.۵ متری و عمق ۵۰ متر و ۴۵ هزار متر مکعب بتون به وزن ۱۱۰ هزار تن استفاده شد. همچنین از یک سیستم حفاظت کاتدی در پایین پی برج برای پیش‌گیری از خوردگی قسمت‌های فلزی استفاده می‌شود. برای آشنایی بیشتر با جزئیات فنی فونداسیون برج خلیفه، می‌توانید این مقاله‌ی تخصصی را مطالعه کنید.

کاربری

هتل ۳۰۴ اتاقه‌ی آرمانی، ۱۵ طبقه از ۳۰ طبقه‌ی ابتدایی برج را به خود اختصاص داده است. تا طبقه‌ی ۱۰۸ برج در مجموع ۹۰۰ آپارتمان شخصی وجود دارد که بنا به گفته‌ی مسئولان برج، تنها پس از هشت ساعت از آغاز فروش، تمامی این ۹۰۰ واحد به فروش رفتند. لابی‌های مجهز به استخر در طبقات ۴۳ و ۷۶ قرار دارند و یک استخر روباز نیز در طبقه‌ی ۷۶ تعبیه شده است. مابقی طبقات را دفاتر اداری و سازمانی به‌خود اختصاص داده‌اند؛ به جز طبقات ۱۲۲، ۱۲۳ و ۱۲۴ که متعلق به رستوران اتمسفر، اسکای لابی و سکوی بازدید هستند.

نمای داخلی یکی از واحدهای مسکونی برج خلیفه

برج خلیفه درمجموع به ۵۷ آسانسور و ۸ بالابر مجهز است. این آسانسورها ظرفیت جابجایی ۱۲ تا ۱۴ نفر را به‌صورت همزمان دارند و سریع‌ترین آن‌ها سرعتی برابر با ۱۰ متر بر ثانیه (۳۶ کیلومتر بر ساعت) دارد. هنگام طراحی آسانسور، مهندسان ابتدا قصد داشتند تا از اولین آسانسور سه‌طبقه‌ی جهان در برج خلیفه استفاده کنند؛ اما در نهایت به استفاده از آسانسور دوطبقه رضایت دادند.

سکوی بازدید

درهای سکوی بازدید برج خلیفه که به «At the Top» مشهور است، در ۵ ژانویه‌ی ۲۰۱۰ به‌روی عموم بازدیدکنندگان گشوده شد. این سکوی بازدید که در طبقه‌ی ۱۲۴ و ارتفاع ۴۵۲ متری از سطح زمین قرار دارد، در زمان بهره‌برداری «بلندترین سکوی بازدید فضای آزاد» جهان نام گرفت؛ اما این عنوان اندکی بعد در سال ۲۰۱۱ میلادی توسط سکوی بازدید ۴۸۸ متری برج کانتون واقع در گوانگژوی چین ربوده شد.

سکوی بازدید «At the Top» در طبقه‌ی ۱۲۴ برج خلیفه (ارتفاع ۴۵۲ متری)

برج خلیفه در سال ۲۰۱۴ از سکوی بازدید جدیدی با نام «SKY level» در ارتفاع ۵۵۵ متری بهره‌برداری کرد تا بار دیگر عنوان بلندترین سکوی بازدید جهان را به‌خود اختصاص بدهد؛ اما این رکورد هم دیری نپایید و در سال ۲۰۱۶ با گشوده شدن درهای سکوی بازدید برج شانگهای در ارتفاع ۵۶۱ متری، برج خلیفه یکی از رکوردهای متعدد خود را (به احتمال زیاد برای همیشه) از دست داد.

سکوی بازدید SKY level در ارتفاع ۵۵۵ متری

سکوی بازدید واقع در طبقه‌ی ۱۲۴ همچنان مجهزترین سکوی برج است و گردشگران می‌توانند با استفاده از تلسکوپ‌های الکترونیکی و دستگاه‌های واقعیت افزوده، وضعیت فعلی و گذشته‌ی پیرامون برج را در زمان‌های مختلف و شرایط آب و هوایی متفاوت مشاهده کنند.

سیستم لوله‌کشی و تهویه

سیستم آب برج خلیفه به‌صورت روزانه ۹۴۶ هزار لیتر (۲۵۰ هزار گالن) را از طریق ۱۰۰ کیلومتر لوله پمپ می‌کند. علاوه بر این ۲۱۳ کیلومتر لوله برای سیستم اطفای حریق درنظر گرفته شده است و ۳۴ کیلومتر دیگر لوله نیز وظیفه‌‌ی انتقال آب سرد سیستم تهویه‌ی مطبوع را عهده دار است.

سیستم تهویه‌ی مطبوع برج ساخت شرکت هندی ولتاس است. این سیستم هوای مورد نیاز خود را از طبقات بالاتر که هوای آن سردتر و پاک‌تر از سطح زمین است می‌گیرد. در حالت پیک، قدرت سرمایشی سیستم تهویه‌ی مطبوع برج برابر با ۴۶ مگاوات یا سرمایش ناشی از ذوب شدن ۱۳ هزار تن یخ در طول مدت یک روز است.

رکوردها

• بلندترین سازه‌ی پابرجا در جهان با ارتفاع ۸۲۸ متر (رکورد قبلی متعلق به دکل مخابراتی KVLY-TV با ارتفاع ۶۲۸ متر)
• بلندترین سازه‌ی ساخته شده در تاریخ (رکورد قبلی متعلق به دکل رادیویی ورشو با ارتفاع ۶۴۶ متر، فروریخته در سال ۱۹۹۱)
• بلندترین سازه‌ی مستقل که بدون استفاده از کابل پابرجا است (رکورد قبلی برج CN با ارتفاع ۵۵۳ متر)
• بلندترین آسمان‌خراش دنیا (رکورد قبلی ساختمان تایپه ۱۰۱ با ۵۰۹ متر ارتفاع)
• بیشترین تعداد طبقات با داشتن ۲۱۱ طبقه (رکورد قبلی متعلق به ساختمان تجارت جهانی در نیویورک با ۱۱۰ طبقه)
• داشتن بلندمرتبه‌ترین طبقه‌ی مسکونی جهان در ارتفاع ۵۸۴ متری (این رکورد در سال ۲۰۱۵ توسط برج شانگهای شکسته شد)
• داشتن بلندترین رستوران دنیا با نام «اتمسفر» در طبقه‌ی ۱۲۲ در ارتفاع ۴۴۲ متری (رکورد قبلی متعلق به رستوران «360» در ارتفاع ۳۶۰ متری برج CN)
• بلندترین مسجد (طبقه‌ی ۱۵۸)، استخر شنا (طبقه ۷۶) و باشگاه شبانه (طبقه‌ی ۱۴۴) در جهان.
• مجهز بودن به بلندترین و طولانی‌ترین آسانسور دنیا.

نورافشانی و آتش‌بازی

شهر دوبی هر سال با برگزاری مراسم آتش‌بازی و نورافشانی به استقبال سال نوی میلادی می‌رود. آتش‌بازی سال ۲۰۱۴ برج خلیفه که برنامه‌ریزی برای اجرای آن بیش از ۱۰ ماه طول کشیده بود، با استفاده از ۵۰۰ هزار عدد انواع وسایل آتش‌بازی، مواد منفجره و فشفشه توانست رکوردهای بسیاری را جابه‌جا و از آن خود کند. از جمله این رکوردها می‌توان به طول زمان آتش‌بازی (۶ دقیقه) ارتفاع بالاترین فشفشه (۳۲۸۰ متر) و هزینه‌ی آتش‌بازی (۶ میلیون دلار) اشاره کرد.

امسال هم برج خلیفه در شب سال نوی ۲۰۱۸ میلادی با اجرای یک مراسم نورافشانی خیره کننده‌ توانست رکورد دیگری را در کتاب رکوردهای گینس به نام خود ثبت کند. رکورد پیشین نورافشانی ساختمانی که در سال ۲۰۱۳ میلادی با پوشش ۴۶ هزار متر مربع به نام برج ICC هنگ کنگ ثبت شده بود، امسال توسط نورافشانی لیزری برج خلیفه که مساحت ۱۰۹ هزار متر مربعی (تقریبا برابر با ۲۷ هکتار یا مساحت ۲۰ زمین فوتبال) را پوشش می‌داد، جابجا شد.

دیگر حقایق و آمار و ارقام برج خلیفه

• برج خلیفه از فاصله‌ی ۹۵ کیلومتری با چشم غیر مسلح دیده می‌شود.
• در زمان اوج فعالیت ساختمانی، ۱۲ هزار کارگر به‌صورت همزمان روی برج کار می‌کردند.
• نمای خارجی برج از ۲۸ هزار و ۲۱۶ پنل شیشه‌ای ساخته شده است. تمیزکردن این تعداد شیشه برای یک تیم حرفه‌ای ۳۶ نفره حدود سه‌ماه طول می‌کشد.
• ۳۱ هزار و ۴۰۰ تن فولاد در برج خلیفه استفاده شده است.

• مقدار آلومینیوم استفاده شده در برج خلیفه برابر با وزن ۵ هواپیمای بویینگ A380 است.

• تعداد پله‌های برج خلیفه تا طبقه‌ی ۱۶۰ برابر با ۲۹۰۹ پله است.

• مصرف برق برج خلیفه در ساعات اوج مصرف به ۵۰ مگاوات (انرژی مورد نیاز برای روشن کردن نیم میلیون لامپ ۱۰۰ وات) می‌رسد.

• ارتفاع برج خلیفه سه برابر بیشتر از برج ایفل و دو برابر بیشتر از ساختمان امپایر استیت است.

• درصورت قرار دادن میل‌گردهای استفاده شده در برج خلیفه به‌صورت پشت سر هم در یک خط، طول آن‌ها برابر فاصله‌ی تهران تا نیویورک خواهد بود.

• حجم بتن استفاده شده در برج خلیفه به ۳۳۰ هزار متر مکعب (برابر با حجم ۱۳۲ استخر المپیک) می‌رسد.

• برج خلیفه توانایی پذیرایی از ۱۲ هزار نفر، و پارکینگ آن گنجایش ۳۰۰۰ خودرو دارد.

• مساحت کل بنای برج خلیفه برابر با ۵۳۰ هزار متر مربع، مساحت مسکونی آن ۱۷۰ هزار متر مربع و مساحت تجاری آن برابر با ۲۸ هزار متر مربع است.
• به دلیل ارتفاع زیاد، اوقات شرعی در بالا و پایین برج با یکدیگر تفاوت دارد. بنا به فتوای احمد عبدالعزیز حداد، مفتی اعظم امارات، اذان صبح برای ساکنان طبقات ۱۵۰ به بالا سه دقیقه زودتر و اذان مغرب و عشاء سه دقیقه دیرتر از موعد اذان برای ساکنین طبقات پایین و شهر دوبی است.

گالری تصاویر

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

---

نظر شما درباره‌ی برج خلیفه چیست؟ آیا رسیدن یا عبور از رکوردهای این برج در آینده‌ای نزدیک دست یافتنی خواهد بود؟ نظرات خود را با ما و خوانندگان زومیت در میان بگذارید.