العربية باللغة خليفة برج بحث ملخص

السعد أبو صفا

مصدر اإللهام :زهرة صحراوية تشتهر بها المنطقة تعرف باسم "هايمينوكاليس"؛ حيث كان تركيبها المتناسق

أحد المبادئ التنظيمية لتصميم البرج. وتصطف ثالثة "تويجات" في شكل مثلث وتتحد عندG من تكرار األنساق المتماثلة، استخدمت الخطة المعمارية طوابق متتابعة ارتدادية الوسط، وبدًال

ومستديرة.

”" Y :مميزات الشكل المعماري عد البنية المتخذة شكل كاملةN مثالي لالستخدام السكني والفندقي؛ حيث تتيح األجنحة مساحة وت

من المناظر الخارجية واإلضاءة الطبيعية الداخلية. وعند النظر إلى البرج من الجو يستدعي إلى الذهن القباب البصلية التي اشتهرت بها العمارة اًالسالمية .

، يعمل الشكل اللولبي للبرج على تشتيت دوامات الرياح التي قد تضر بثبات واستقرار المبنى درجة من تصميمه األصلي للتخفيف من حدة الرياح 120حيث أدار المهندسون المبنى بزاوية

السائدة. يعمل الشكل الثالثي األجنحة للبرج مع التدرج في مساحة األجنحة الثالثة و كذلك الفراغ الرئيسي

وفر ذلك تكوين مستقر لهيكل المباني انشائيا .

اًالسم اإلداري : برج خليفة بن زايدوعرف أيضا : ببرج دبي

2010-2004زمن اإلنشاء : مليار دوًالر4100000000التكلفة :

& Skidmore, Owingsصمم بواسطة :Merrill

William F. Baker المهندس اإلنشائي : Samsung C&Tالمقاول الرئيسي :

الشركة اًالستشارية المالكة :اعمارنوع المبنى : ناطحة سحاب

206عدد الطوابق : 160عدد الطوابق المأهولة :

م/ث10 مصعد , بسرعة 57المصاعد : م828أقصى ارتفاع :

2م4000000إجمالي المساحة : Dubai boulevardالموقع :

Top level

Middle level

Lower level

Tower levelswind

wind

wind

أوال : بيانات أساسية

ثانيا : عالقة النظام االنشائي بالفكر المعماري

Structural material : concrete , steelStructural System: Buttressed Core

وتصطف اًالرتدادات الجدارية بحيث يتغير عرض البرج عند كل ارتداد. ويفيد هذا التدرج وتغيراألشكال في"تشتيت الرياح".

.ا للمبنىGمختلف G Nسمح لدوامات الرياح بالتجمع مطلقGا عند كل طابق؛ ألنها ستواجه شكال فال ي.ويمك�ن هذا النظام اإلنشائي المبنى من تدعيم نفسه من الجوانب ومنعه من اًاللتواء

لتدعيم هذا اًالرتفاع غير المسبوق للمبنى، عمدNعرف المهندسون إلى تطوير نظام إنشائي جديد ي

�ة األساسية ذات الدعائم الكتفية باسم البنية المركزي .”buttressed core،"الناتئة

وهو يتألف من بنية محورية رئيسية سداسية الجوانبyتستند إلى ثالثة دعائم كتفية ناتئة على شكل حرف

Gا في نسق حلزوني وكل طابق في المبنى يرتد جداريمتدرج يرتفع بشكل لولبي نحو السماء. وتظهر

اًالرتدادات الجدارية متناسقة مع شبكة البرج؛ بحيث يتحقق الشكل المتدرج للمبنى من خالل اصطفاف

األعمدة في األعلى ومن أسفلها الجدران لتوزيع الحمل عبر مسار سلس. وهذا من شأنه السماح بمواصلة

عملية البناء دون الصعوبات المعتادة المرتبطة بعمليات ترحيل األعمدة.

ثالثا : نوع النظام االنشائي

رابعا: مميزات النظام االنشائي

اعتمدت الفكرة اإلنشائية على تصميم فراغ مركزي لهيكل البرج بحيث يعمل كعمودYعمالق يحمل عليه قطاع أفقي على شكل حرف

تم تصميم البنية الهيكلية الفوقية لبرج خليفة من الخرسانة المسلحة عالية األداء من الى نهاية قمة البرج 156 , ثم أنشئ هيكل فوًالذي من الطابق 156األساسات الى الدور

SPIREبما في ذلك البرج المستدق

The consideration loads on the tower األحمال الجانبيةLateral load Resisting System : أحمال الجاذبية :Gravity Load Management أحمال الرياح :Wind Load

تحليل القوة الزلزاليةEarthquake Analysis:

وصف النظام االنشائي :عناصر النظام اًالنشائي :

توفر CENTERAL CORE نواة مركزية لمقاومة اًاللتواء لهيكل البرج حيث تعمل كعمود مم, 1300الى 500محوري أو أنبوب مغلق , تختلف حوائط النواة المركزية في سمكها من

وهي حوائط خرسانية مسلحة لينة عالية األداء و الكفاءة .I beam و هي سلسلة من الكمرات تربط بين الحوائط الرئيسية CENTERAL CORE

steel مم , و الكمرات عبارة عن 1100مم الى 800للهيكل الخرساني ، يتراوح سمكها من sheer plates

+828m

+585.7m

-3.7m

ويعمل النواة المركزية مع الكمرات الداعمة لها على مقاومة الألحمال الجانبية بشكل أساسي .

كما يتألف النظام اًالنشائي من أعمدة تقع على محيط المبنىPerimeter columns تعمل كمكملللنظام اًالنشائي , وتتصل ببعضها من خالل سلسلة من الحوائط الخرسانية المقاومة لألحمال في

األدوار الميكانيكية . وكذلك حوائط الممرات و التي تمتد من CENTERAL CORE حتى نهاية كل جناح , وتنتهي الى

و للكمرات .web , flange و التي تعمل على غرار HAMMER MEAD جدران سميكة تسمى التي تقاوم األحمال و العزوم التي تسببها الرياح.

خامسا : القيود التصميمية

أما بالنسبة لدور mechanical floors فان الحوائط التي تمتد لربط األعمدة فتصبحانكجدار داخلي , تسمح لألعمدة بالمشاركة في مقاومة الحمل الجانبي للبرج .

وبالتالي فان العناصر الخرسانية الرأسية تدهم مقاومة األحمال الجانبية و أحمال الجاذبية .

CENTERAL فان التدرج في سمك الحوائط gravity load أما بالنسبة لحمل الجاذبية CORE و حوائط األجنحة الثالث هو من المهارة في التعامل مع الخرسانة فيسمح بتدفق

األحمال بحرية ًال سيما حمل الجاذبية . مما يحقق أعلى درجات المقاومة لألحمال .

earthquake analysis تحليل تأثير الزًالزل على البرج

( المناطق الزلزالية . حيث تصنف تبعا للمنطقة 0 تقع مدينة دبي في نطاق )[ UBC97/ 2A]

لذا ًال تحكم أحمال الزًالزل تصميم برج خليفة الهيكلي كما كان الحال مع أحمال الرياح , SPIRE ليس ذلك فقط بل تحكم أيضا تصميم

ريختر 5.5 ومع ذلك فان التصميم اإلنشائي لبرج خليفة من الممكن أن يتحمل زلزال بقوة , ليس فقط لمتانة التصميم اإلنشائي للبرج و لكن أيضا لطبيعة تربة البرج و التي ًال تعتبر

لينة لدرجة تستدعي للقلق , حيث أنها أبعد ما يكون عن كونها رمال متحركة , و التربة من أهم العوامل المقاومة للزًالزل .

الذي ضرب إيران ، حيث إن قيمة الهزات 2010 ومع ذلك فقد تحمل برج دبي زلرال الزلزالية عند وصولها لموقع البرج لم تكن تذكر , حسب قياسات أجهزة الرصد المثبتة

بالبرج .

central core

Corridor walls

hammerhead walls

wind load معالجة األحمال التي تسببها الرياح

حقق تصميم برج خليفة المعماري و اإلنشائي جميع المعايير الهندسية لمقومة الرياح للمباني العالية , و فيما يلي شرحها بالتفصيل :

تفاوت الشكل الهيكلي للمبنى على طول ارتفاعة بدون انقطاع يقاوم الجاذبية , و أحمال الرياح 1.الجانبية .

الشكل المدبب أو المستدق للبرج , نتيجة للتدرج في مساحة المساقط األفقية للمبنى .2.

البروزات في البرج نتيجة الشكل اللولبي للبرج على طول ارتفاع البرج بما في ذلك قمة البرج 3.حد من تأثيرات الرياح الديناميكية .

درجة ليواجه اتجاهات الرياح المباشرة جعل الجزء األكثر صالبة باتجاه 120تغيير اتجاه البرج 4.أسوأ رياح من الممكن أن تواجه البرج .

األشكال المثلى التي تواجه ضغط الرياح عموما :

األركان المنحنية الغير مدببة

المسامية و الفتحات

التفاوت في شكل المقطع العرضي

الشكل المستدقالبروزات و التدرج

في التشكيلومما سبق نجد أن التصميم المعماري و اإلنشائي حقق جميع

الشروط المثالية لمواجهة الرياح الصحراوية بمهارة غير مسبوقة .

اختبارات مقاومة الرياح :

في نفق صناعي وجهت فيه 1:500 اختبار على هيكل للبرج بمقياس 40 أجريت أكثر من الرياح بمختلف اتجاهاتها و شدتها لتحقق من ثبات البرج .

, تراوحت اًالختبارات ما بين اختبارات أولية للتحقق من تأثير مناخ دبي على البرج منفردا إلى اختبارات على البرج و هياكل افتراضية للمباني المستقبلة التي من الممكن أن تنشئ

حول البرج مستقبال .

سادسا : أسلوب التنفيذ اإلنشائية

3day cycle التكنولوجيا المستخدمة في تحقيق الخطة اإلنشائية

طابق و من المتوقع أن يكتمل بناؤه في فترة زمنية قصيرة لذا 200يتكون البرج من أكثر من أي بناء ثالث أدوار يوميا .3day cycle كانت خطة اًالنشاء

لذا تم دمج تقنيات البناء التالية لتحقيق خطة التنفيذ , وهي تحدد باختصار مراحل أعمال الخرسانة لمسلحة , ولتحقيق ذلك روعي ما يلي :

تطبيق نظام التسلق السريع في صب الخرسانة 1.{Auto Climbing formwork system }ACS

التشكيل المسبق لحديد التسليح2.

تحديد معايير لخلط الخرسانة عالية األداء مما ساعد على توفير المتانة 3.المطلوبة وسهل عملية ضخ الخرسانة .

استخدام نظام القوالب المتحركة في صب الحوائط الخرسانية و التي 4.يمكن تفكيكها وتجميعها بسرعة بأقل جهد .

طريقة المتابعة في إنشاء األعمدة و الحوائط كجزء من النظام صب 5. ACS الخرسانة

Center core wall

wingcore wall

Nose column

slab

سابعا :مراحل التنفيذ اإلنشائي

م تحت األرض .43 م و طول 1.5أعمدة الخرسانة المسلحة بقطر ( 25الخرسانة المستخدمة هي خليط من األسمنت و الفوًالذ تتكون من %

fly ash (7% silica fume. طن 3000 عمود , قدرة كل عمود 192أنشأت الحصيرة معتمدة على أنشأت أعمدة ذات كثافة عالية , منخفضة المسامية , وتم صبها

و هي إحالل مادة اليوليمر اللزجة tremie method باستخدام طريقة األخف في الكثافة من الخرسانة قبل عملية صب الخرسانة حتى ًال ينهار

جانبي التربة قبل صب الخرسانة .

أوًال

و تم صبها على أربع مراحل منفصلة 3.7 حصيرة خرسانية بسمك 3م12500بمساحة

من الخرسانة .. استخدمت خرسانة ذات كثافة عالية , ومنخفضة المسامية تم وضع نظام الحماية الكاثودية تحت الحصيرة كنظام عزل لألساسات

للحد من اآلثار الضارة للمواد الكيماوية المسببة للتآكل و التي من الممكن أن توجد في التربة نتيجة المياه الجوفية .

حوائط الممر تمتد منcentral core الى نهاية كل جناح حيث تنتهي hummer head بحائط أعلى سمكا يسمى

هذه الجدران تتصرف مثل web , flange في مقاومة األحمال و العزوم التي تسببها الرياح .

الفراغ المركزي سداسي الشكل مدعم حوائط األجنحة الثالث و حوائط hammer head و التي تعمل ككمرة تقاوم أحمال الرياح و العزوم

الناتجة عنها مم, وهي 1300الى 500تختلف حوائط النواة المركزية في سمكها من

حوائط خرسانية مسلحة لينة عالية األداء و الكفاءة .

بالطت األجنحة الثالث متدرجة في المساحة و اًالرتفاع مما ينتج عنهمساقط أفقية متباينة . وهذا التدرج يدعم مقاومة البرج ألحمال الرياح.

تم انشاء البالطات لألجنحة على أن تكون الخطوة التي تتبع انشاءحوائط الممرات باألجنحة أوًال .

طن من الفوًالذ الهيكلي .4000برج تلسكوبي يتألف من أكثر من تم بناء البرج الفوًالذي من داخل المبنى ورفع الى ارتفاع يزيد عن

م باستخدام مضخه هيدروليكية .200 جعل ارتفاع البرج التلسكوبي الفوًالذي برج خليفة كأعلى برج في

العالمك و أصبح كرمز جمالي للبرج كما أنه أيضا يضم معدات اتصاًالت .

ثامنا :المعدات المستخدمة في التنفيذ ) تفاصيل انشائية (

معدات اًالنشاء التنفيذية : Cranes الرافعات . 1. hoist المصاعد 2. concrete pumping مضخات الخرسانة 3.

أوال : الرافعات : و تشمل البرج و المكتب 2 م105600مساحة الموقع

اإلداري الملحق و المسبح و أماكن وقوف السيارات ، A,B,C قسم الموقع إلى نطاقات

موقع التنفيذ كان دائما في تطوير مستمر لتحقيق مقتضيات العملية اإلنشائية للبرج المتغيرة على مدار

تنفيذ المشروع استخدم ثالث رافعات رئيسية لبناء النواة المركزية للبرج

و األجنحة الثالث و تم اختيارها من أفضل و أجود Climbing الرافعات عالية القدرة و كذلك ذاتية التسلق

Luffing Type باقي الرافعات استخدمت في تنفيذ أعمال اإلنشائية في

األدوار المنفصلة عن البرج .

Hoist المصاعد 2.تم تثبيت المصاعد على ثالث مراحل مختلفة طبقا

لتسلسل بناء البرج .األربع مصاعد الرئيسية هي رافعات مزدوجة ذات كابينتين

لها وحدت تشغيل واحدة .م بسرعة 400وتصل أقصى مسافة تقطعا المصاعد الى

م/ق 100و في نهاية العملية اًالنشائية وصل اًالرتفاع الذي تبلغه

م . 700المصاعد الى

. معدات ضخ الخرسانة :3

( يقع في مركز البرج مع 1استخدمت ثالث مضخات رئيسية في الموقع ، ضخ الخط )( في الجنوب و الغرب لألجنحة , و الشرق 2،3،4خط الضخ )

( وضع في النواة المركزية للبرج ًالستخدام ه في حات 5وتم عمل خط ضخ اضافي )الطوارئ اذا ما تعطل أحد الخطوط األخرى .

124وتم وضع خط ضخ ثانوي يصل الى الطابق. معظم خطوط الضخ الخرسانية كان في الخطوط المحددة ولم يستعمل خط الضخ

م 585الثانوي ، وكان الضخ غالبا على ارتفاع و يوضعح القطاع الرأسي بالتفصيل خطوط الضخ الخرسانية المستخدمة كما في الشكل

CLADDING SYSTEM . نظام الكسوة الخارجي 1

Cladding system : curtain wallCladding material : Stainless Steel

تتكون الكسوة الخارجية من زجاج عاكس مطلي بطبقة رقيقة من األلمونيوم , ليعكس أشعة الشمس الحارقة لمدينة دبي , مع مع ألواح عرضية و أنابيب رأسية من الفوًالذ المقوم للصدأ .

م قطعت كلها يدويا .26000 مساحة األلواح الزجاجية المستخدمة متخصص للعمل في الكساء الخارجي .500 تم جلب أكثر من تم تصميم الكسوة الخارجية على تحمل الحرارة المرتفعة لمناخ مدينة دبي خاصة في فصل

الصيف , وكذلك قدرتها على عدم التلف . وعي في التصميم استخدام العناصر العمودية فقط؛ حيث إن الغبار الناعم الذي يحمله هواء Nر

دبي قد يتراكم على العناصر األفقية الناتئة.

Curtain-Wall Detailأنبوب رأسي من األلمونيوم .1.زجاج عاكس للرؤية .2.بروز رأسي مقاوم للصدأ .3..stainless-steelلوحة أفقية للتثبيت 4.البالطة الخرسانية .5.

1:500 استخدم مجسم هيكلي بمقياس تم تحديد موقع ومصادر الرياح بالتشاور و التعاون مع SOM . ثم وضع النموذج في نفق الرياح , . تم اختبار المبنى بنموذج يحتوى المباني القائمة المجاورة له كذلك المباني المستقبلية درجات .10 اتجاه للرياح كل اتجاه يبعد عن اآلخر 36 أخذت مقاييس يتم تحويل البيانات التي تم قياسها الى معامالت ضغط معتمده على أساس ديناميكية الضغط

المتولد عن الرياح فوق حدود كل طبقة من البرج .. البيانات اإلحصائية تحسب على أساس السرعة القصوى للرياح المتغيرة مع اتجاه الرياح عام 50تشمل نتائج العمليات الحسابية حساب الضغط اًاليجابي و السلبي على حد سواء لفترة تقدر . 15.5 كانت أكبر درجة للضغط السلبي للرياح على الكسوة KPA 3.5 و كان أكبر ضغط ايجابي

KPA . وضعت المعايير و أكمل المقول المتعاقد التفاصيل للكساء الخارجي على هذا األساس تم اختيار نظام الكسوة أيضا في الموقع أثناء التنفيذ بتعريضه لمحرك طائرة نفاثة ، للتحقق من

قدرة النظام على مقاومة األتربة و تسرب الماء , وتسلل الهواء .

اختبارات قياس ضغط الرياح على نظام الكساء الخارجي

تاسعا : تفاصيل أخرى

.المصاعد2 ألف شخص 35000عدد األشخاص المستخدمين للبرج المتوقع

مصعد , 57تم تركيب المصاعد بواسطة شركة أوتيس و عددها ساللم متحركة8

كابينة2 مصعد يضمون 33منهم م504 طابق , بارنفاع 138يخدم المصعد الرئيسي

م/ث10تبلغ سرعة المصاعد و هي األعلى في العالم ثانية ليصعد من الدور األرضي الى الطايق 60يستغرق المصعد

124 كجم10000تتحمل أحمال الصاعد أوزان تبلغ

الى األرضي الدور أرماني 8من فندق

سكنية 37-17من وحداتأرماني 39 ,38من فندق

سكنية 72الى 44من وحدات

خاصة 108الى 77من سكنية وحدات

مكاتب

.نظام اآلمان لمقاومة 3الحرائق :

. برنامج رصد الكفاءة الهيكلية للبرج :4يستخدم نظام قياس الصحة الهيكلية للبرج لقياس مدى ثبات البرج أثناء عملية التشييد و

مقاومة البرج لألحمال الواقعة عليه بعد التشغيل الناتجة عن أحمال الرياح و الزًالزل .

ويتم ذلك بتثبيت مجسات قياس في أماكن حيوية ومحددة بالبرج , بحيث تتصل هذه المجسات بأجهزة رصد تقوم بنقل الحسابت الذبذبات التي تم قياسها الى شبكة كمبيوتر و

التي تقوم بدورها بتحويلها الى تقارير مفصلة عن حالة البرج اًالنشائية .

تقوم أجهزة الرصد بقياس ما يلي :عجلة البناء لكل المستويات 1.160إزاحة البناء على ارتفاع الطابق 2.الرياح على طول ارتفاع المبنى في معظم المناطق، بما 3.

في ذلك سرعة الرياح واًالتجاه، والتي ًال تزال بحاجة إلى معايرة سرعة الرياح األساسية

الترددات الحيوية للبناء4.

اًالنخفاض في مستوى البرج المتوقع الناتج عن الرياح و 5.الزًالزل

تسجيل الوقت و التاريخ لكل حدث يقع على المنشأ 6.الهيكلي للبرج .