В Дубае прошла церемония, посвящённая открытию самого высокого в мире здания-небоскреба. Башня Дубая (Бурдж Дубай, переименованная при открытии в Бурдж Халифа) построено высотой 828 метров, всего за шесть лет.
Эмиры не упускают возможности покичиться «самым большим и самым лучшим», заявив миру о том, что их финансовые проблемы. Сданная в эксплуатацию башня Бурдж Халифа сегодня венец этой коллекции. Однако известно, что за пятьдесят километров от башни-венценосца уже заложен новый будущий небоскрёб-победитель с плановой высотой строения в 1200 метров.
Что же, кесарю, как говорится, кесарево, а нас интересует спектр технических проблем, которые стояли перед строителями при возведении этого высотного монстра. Насколько эти проблемы были решены, покажет только время. Но уже сегодня можно говорить о том, что применение высокотехнологичных и порой, просто смекалистых решений позволило преодолеть многие проблемы, возникающие непосредственно при строительстве.
Начнём с самых очевидных.
Бурдж-Халифа | Все инженерные секреты мегаконструкции
Известно, что Бурдж Дубай-Халифа построена с применением большого количества бетона. Почему именно бетон, расскажем ниже, но сейчас обратим ваше внимание на то, что бетонный раствор, замешиваемый на строительной площадке, должен был подаваться наверх на высоту аж 800 метров, ближе к окончанию строительства. При этом, с оглядкой на высокую температуру местности – около 50градусов по Цельсию:
во-первых — необходимо было наладить непрерывную подачу бетонного раствора в течение относительно долгих периодов, чтобы соблюсти равномерность схватывания бетона по всей «заливаемой» поверхности. Ведь нельзя, заливая бетоном, скажем площадь в 700 квадратных метров, сначала залить 50 квадратов, а затем, дождавшись пока приедет на башне новая партия бетона залить следующие 50 квадратов. Пока будешь ждать – первый бетон уже высохнет при пятидесяти-то градусах.
Для того чтобы обеспечить непрерывную подачу бетонного раствора непосредственно к месту проведения строительных работ была оборудована мощная насосная станция непосредственно на самом бетонном заводе, который поставили здесь же на строительной площадке Бурдж Дубай-Халифа. По мере рота здания на этажах возводили вспомогательные насосные станции с резервуарами докачки. Насосы с земли подавали бетонный раствор по «трубам» на этаж в резервуар докачки, откуда вспомогательная насосная станция перекачивала его дальше и так далее.
во-вторых – необходимо было позаботиться о том, чтобы бетонный раствор не высыхал преждевременно, это раз и, второе, высыхал равномерно, не растрескиваясь и не деформируясь при пятидесятиградусной жаре. Здесь было принято виртуозное на наш взгляд решение. В бетонный раствор добавляли мелкодисперсный ЛЁД.
Постепенно тая, кусочки льда продлевали жизнь бетонного раствора, обеспечивая требуемую его вязкость на протяжении всего пути до места заливки. И, более того, лёд обеспечивал равномерность высыхания (схватывания) бетона, на высокоградусной дубайской жаре.
Почему небоскребы Дубая не тонут в песках?
В ближайшие дни мы расскажем о проблемах климатического и энергетического обеспечения самого высокого на сегодня в мире здания-небоскрёба Бурдж Дубай-Халифа.
Источник: allbeton.ru
В Независимом Электронном Журнале «ГеоИнфо» опубликована редакционная статья «Эмираты достучались до небес. Часть 2. Успешен ли проект самого высокого здания в мире?» . Статья подготовлена Аналитической службой ГЕОИНФО .
В предыдущей части статьи мы рассмотрели общую информацию о самом высоком в мире здании «Бурдж-Халифа», находящемся в Объединенных Арабских Эмиратах, об инженерных изысканиях для его строительства и о создании его свайно-плитного фундамента. Но кое-какие вопросы остались открытыми.
Например, почему поперечное сечение этой 828-метровой башни и, соответственно, ее свайное поле и фундаментная плита-ростверк имеют Y-образную форму? Как передаются нагрузки с каркаса здания на фундамент? И почему не все считают этот проект успешным? На эти и некоторые другие вопросы мы попытаемся ответить на этот раз.
Объединенные Арабские Эмираты находятся примерно на полпути между европейскими и восточными странами и имеют богатейшие запасы нефти, а значит и денег, что способствует превращению этого государства в международный коммерческий, деловой и туристический центр. И дальновидное правительство ОАЭ действительно не жалеет средств на создание новых и новых «чудес света». На сегодняшний день наиболее впечатляющим из них является самое высокое сооружение и самое многоэтажное здание в мире – «Бурдж-Халифа» (рис. 1).
Рис. 2, 3. Небоскреб «Бурдж-Халифа» в г. Дубае [1, 2]
В предыдущей части статьи [3] мы рассмотрели общую информацию об этом 163-этажном небоскребе со 180-метровым шпилем, об инженерных изысканиях для его строительства и о создании его свайно-плитного фундамента. Но кое-какие вопросы остались открытыми. Например, почему поперечное сечение этой 828-метровой башни и, соответственно, ее свайное поле и фундаментная плита-ростверк (рис. 4, 5) имеют Y-образную форму?
Рис. 4, 5. Строительство свайно-плитного фундамента небоскреба «Бурдж-Халифа» [4, 5]
Чем объясняется форма башни
Если говорить о красоте здания, то авторов проекта вдохновил такой «цветок пустыни», как «панкраций западный» из семейства амариллисовых (рис. 6), хотя количество «лепестков» было уменьшено и поперечное сечение здания стало трехлопастным (рис. 7, 8).
Рис. 6. Цветок пустыни – панкраций западный
(англ. hymenocallis, лат. Pancratium occidentale) [6]
Рис. 7, 8. Поперечный разрез здания «Бурдж-Халифа» [7]. Трехмерная аналитическая модель одного из этажей здания «Бурдж-Халифа» [7]
Но самое главное, что благодаря такой форме повышается устойчивость башни, уменьшается воздействие на нее ветра и увеличивается площадь поверхности, что позволяет разместить на стенах больше окон.
Каждое крыло с его собственной высокой несущей способностью является дополнительной опорой для двух соседних крыльев и для шестиугольного центрального ядра жесткости за счет общего железобетонного каркаса – несущих стен коридоров с еще более мощными торцовыми стенами, и периметральных колонн (см. рис. 5). То есть небоскреб как бы состоит из четырех «сросшихся» башен, причем три наружных с высотой ступенчато уменьшаются в поперечных сечениях не только с носовой части, но и с одного из боков, в итоге спирально обвиваясь вокруг центрального ядра. В конце концов остается только ядро, переходящее в телескопический шпиль из металлокострукций.
Здание ориентировано по отношению к сторонам горизонта так, чтобы преобладающие по направлению и силе ветры дули крыльям в «нос», а не между ними, то есть не со стороны «хвостов» (рис. 9). Это повышает обтекаемость башни воздушными потоками и, соответственно уменьшает силу ветрового воздействия на нее. А к тому же благодаря красивой спирально-ступенчатой конструкции удается «запутать ветер», который на каждом новом уровне встречает другую форму здания и, обтекая его, не образует с подветренной стороны единые сильные вихри, а разбивается на множество мелких (см. рис. 9).
Рис. 9. Поперечное сечение башни и воздействие на нее преобладающего ветра [7]
Точная геометрия и каркас здания
Точная геометрия небоскреба была рассчитана после многочисленных испытаний его физических моделей в аэродинамической трубе и всестороннего конечноэлементного анализа его виртуальных моделей при вертикальных, горизонтальных, торсионных и опрокидывающих нагрузках, а также с учетом ползучести, усадки и изменений жесткости бетона с течением времени.
Несмотря на спирально-ступенчатую структуру, каркас здания устроен так, что вертикальные нагрузки передаются вниз до самого фундамента плавно. В частности, при каждом отступе спирального рисунка расположенные выше колонны располагаются соосно с несущими стенами под ними. Колонны и стены точно подогнаны друг к другу по толщине и возникающим в них напряжениям, чтобы усадка бетона происходила в них с одинаковой скоростью. Фундаменты подиума вокруг подножия башни дополнительно помогают «заанкерить» ее в грунте.
Соединению всех несущих элементов «Бурдж-Халифы» в единую надежную каркасную систему помогают технические этажи, располагающиеся по два или по три на семи уровнях. Они являются горизонтальными поясами жесткости и «пронизаны» аутригерными системами из балок и композитных стен, связывающими ядро башни с ее торцовыми стенами и периметральными колоннами (рис. 10). Кроме того, технические этажи содержат подстанции для электроснабжения, резервуары для воды, насосы, вентиляционные установки и другое оборудование, необходимое для бесперебойной работы систем здания.
Благодаря своей тщательно просчитанной конструкции башня может выдерживать большие гравитационные, ветровые и сейсмические нагрузки, причем с течением времени все большая часть напряжений переходит с бетона на стальную арматуру, что уменьшает возможное отрицательное влияние ползучести и усадки бетона.
Рис. 10. Аутригерные системы технических этажей соединяют все элементы каркаса
башни в единую надежную систему [7]
Пожарная безопасность
Пожарная безопасность и скорость эвакуации были одними из основных факторов в проектировании «Бурдж-Халифы». Несгораемый «пожарный» лифт имеет самую высокую в мире шахту, охватывающую все этажи здания, и может за один раз перевозить до 60 человек. Бетон окружает все лестницы, а размер их таков, что 35 000 людей имеют возможность покинуть башню пешком. Поскольку вряд ли не поместившиеся в лифт люди смогут пройти все 163 этажа за один раз, примерно через каждые 25 – 30 этажей имеются безопасные помещения для отдыха или ожидания спасения, защищенные железобетоном и огнеупорными покрытиями и оборудованные отдельными системами вентиляции и кондиционирования.
Строительство
Специально для «Бурдж-Халифы» была разработана особая марка высокопрочного самоуплотняющегося бетона, который выдерживает температуру до +500C и больше. При строительстве надземной части небоскреба было использовано около 320 тыс. куб. м бетонной смеси (классов от C60 до C80) и 60 тыс. тонн стальной арматуры. Для нагнетания бетонной смеси на высоту до 601 м применялись крупнейшие бетононасосы в мире (Putzmeister). Чтобы устранить вероятность появления трещин в результате усадки при затвердевании, в бетонную смесь добавляли лед и заливали ее только ночью при более низкой температуре. Каждая ее партия тщательно тестировалась перед заливкой.
Бетонные работы были завершены после возведения последнего этажа. Телескопический шпиль башни был построен внутри нее из металлических конструкций и поднят на полную высоту с помощью системы домкратов и гидравлического насоса.
Поверхность здания по площади примерно равна 7 футбольным полям. Снаружи оно отделано особыми тонированными стеклянными термопанелями (в обрамлении стальных и алюминиевых конструкций), пропускающими свет, но уменьшающими нагревание помещений от солнца и, соответственно, снижающими затраты на кондиционирование (рис. 11,12). Все эти 26 000 панелей наружных стен жесткие, но имеют подвижные соединения между собой, чтобы были возможны микроподвижки при раскачивании здания от ветра, изменениях температуры и т.д.
Для мойщиков окон предусмотрены специальные конструкции с люльками, которые выдвигаются на разных уровнях изнутри здания.
Рис. 11, 12. Поверхность «Бурдж-Халифы» отделана тонированными стеклянными термопанелями и металлическими конструкциями [1, 8]
Как мы уже писали в первой части статьи [3], при строительстве башни одновременно участвовало от 7 500 до 12 000 рабочих, которые приехали в основном из Южной и Юго-Восточной Азии. Далеко не все они знали официально использовавшийся на проекте английский язык, поэтому пришлось пригласить большое количество переводчиков и менеджеров, знавших по 3–4 языка.
В проекте применялись критерии «зеленого» строительства: это и высокотехнологичное остекление фасадов, и система утилизации теплоты вытяжного воздуха, и использование морской воды для кондиционирования, и система сбора конденсата из системы кондиционирования воздуха, и энергоавтономность, и специальные водопроводы не только для ежедневного использования воды обитателями здания, но и для обеспечения противопожарной безопасности.
Участники и строительства
«Бурдж-Халифу» проектировала и строила поистине международная команда. Инвестором и владельцем выступила эмиратская инвестиционная компания Emaar Properties . Авторами проекта были архитектор Эдриан Смит и проектировщик Билл Бейкер , которые работали вместе с американским архитектурным бюро Skidmore, Owings and Merrill (SOM) .
В качестве генерального подрядчика застройки была выбрана южнокорейская компания Samsung Engineering http://tvosibgtv.ru/events_geotechnics/uspeshen-li-proekt-samogo-vysokogo-zdaniya-v-mire.html» target=»_blank»]tvosibgtv.ru[/mask_link]