مقاله تحلیلی: پایداری آسمان ‌خراش دنور به‌واسطه یک فونداسیون غیرمعمول

در قلب منطقه‌ تئاتر دنور، چهارمین ساختمان بزرگ این شهر قرار دارد. این ساختمان 42 طبقه با ارتفاع 603 فوت گواهینامه‌ طلایی LEED را دریافت کرده است. این ساختمان یک برج اداری کلاس A است که در منطقه مرکزی شهر و طی بیش از 30 سال ساخته شده است.

این ساختمان بالاتر از همه‌ ساختمان‌های شهر قرار گرفته است؛ اما حفظ مقاومت فونداسیون آن چالش‌های زیادی به همراه داشت.

اولین و بزرگ‌ترین چالش زمین بود. کم بودن ارتفاع ساختمان‌ها در دنور نسبت به دیگر شهرهای ایالات‌متحده یک دلیل دارد. بستر نرم کلرادو در مقایسه با نیویورک که روی یک بستر سنگی قرار گرفته است، نمی‌تواند در برابر بارهای ایجادشده در ساختمان‌های خیلی بلند مقاومت کند، به‌خصوص اگر کاربری ساختمان اداری باشد. به‌علاوه شرایط خاک و بستر در هر پی ممکن است تفاوت‌های زیادی داشته باشد.

دوما زمین در دنور کمیاب است و زمین ساختمان 1144 هم از سه طرف در مجاورت خیابان و از یک طرف در مجاورت یک هتل قرار دارد. تیم معماری به یک پی با حداکثر عرض ممکن نیاز داشت، پس پی روی خطوط ملک طراحی شد.

نیازی به گفتن نیست که طراحی این پی کار بزرگی بود چراکه پی این آسمان‌خراش روی یک بستر رسوبی قرار دارد.

تیم پروژه باید حفاری عمیقی انجام می‌داد و درنهایت راهی پیدا کرد تا این کار مشکل را انجام دهد – آن‌ها از یک سیستم شمع‌زنی استفاده کردند که نیروهای جانبی را به بستر سنگی دست‌نخورده منتقل می‌کرد.

در طول آزمایش خاک، تیم CLT فهمید که بستر در پایین‌ترین تراز ساختمان قرار گرفته است. بستر کم‌عمق هم یک چالش بود اما CLT و گروه مهندسان مارتین، از مزایای آن استفاده کردند. به‌جای حفاری بستر برای قرار گرفتن پایه و هسته‌ی بتن مسلح، تیم پروژه یک سیستم متشکل از تای¬بیم¬ها طراحی کرد که روی پایه‌های حفرشده قرار می‌گیرند. این سیستم روی بستر بکر حول وجه جانبی سیستم تای¬بیم¬ها برای انتقال بخشی از نیروی جانبی به بستر اتکا دارد. این فرآیند مستلزم این بود که پایه‌ها از 7 فوت زیر تراز زیرزمین اجرا و شمع‌های حائل متشکل از تیرهای بتنی و فولادی قبل از حفاری نصب شوند. حفاری در محدوده هسته باعث نمایان شدن قسمت فوقانی پی شمعی، شمع‌های حائل و بستر شد. بعدازاینکه سطح بستر تمیز شد، شبکه‌ای از آرماتورها روی آن قرار داده شد و به شمع‌های حائل وصل شد؛ سپس بتن برای حفاظت از بستر و حفظ مقاومت آن شاتکریت شد. 

قبل از اینکه فرآیند غیرمرسوم ساخت پی شروع شود، پی باید طراحی می‌شد. شرکت CLT و مهندسان مارتین یک سیستم تای¬بیم و پایه‌های حفاری‌شده در ابعاد 120 فوت در 47 فوت طراحی کردند. سیستم شامل هشت پایه‌ی حفاری‌شده بود که هرکدام ده فوت قطر داشت و 100 فوت در داخل بستر فرورفته بود. دو تیر بلندتر هم در امتداد محور طولی ساختمان تعبیه شد و چهار تیر کوتاه‌تر هم در جهت عمود بر این تیرها قرار گرفت. این سیستم به‌گونه‌ای طراحی شد که در عمق 29 فوت زیر سطح خیابان و هفت فوت زیر پایین‌ترین طبقه‌ی پارکینگ به بستر دست‌نخورده برسد. درنتیجه نیروهای جانبی در پایه‌های حفاری‌شده که پی اصلی را نگه می‌دارند با استفاده از مقاومت غیرفعال بستر کاهش پیدا کرده و به‌علاوه مقاومت جانبی پایه‌های حفاری‌شده هم تأمین شد.

 بعد از طراحی پی، تیم مهندسی شروع به استخراج نقشه‌ها برای حفاری دقیق پی اصلی تا بالای پایه‌های حفاری‌شده کرد تا بستر دست‌نخورده باقی بماند و اثرات بر ساختمان مجاور محدود شود. ابتدا پیرامون هسته‌ی اصلی حفاری شد و شمع‌های حائل در لبه‌ی بیرونی اجرا شدند. برای به دست آوردن بیشترین مقاومت غیرفعال ممکن، شاتکریت پیشنهاد شد.

 به خاطر اینکه بستر از جنس خاک رس رسوبی بیش تحکیم یافته بود و ممکن بود تحت تأثیر آب‌وهوا قرار بگیرد، حفاری باید با دقت و سریع انجام می‌شد. این سطح وقتی مدت زیادی در معرض عوامل بیرونی قرار بگیرد، خشک می‌شود و یکپارچگی خود را از دست می‌دهد و همین باعث کاهش مقاومت می‌شود که تیم طراحی متوجه آن بود. برای مواجهه با این مشکل پیمانکار کار را در دو فاز انجام داد و با سرعت 1.5 برابر حالت معمول حفاری انجام شد. در فاز اول پیمانکار سه فوت حفاری انجام داد، شبکه‌ای از آرماتورها را به سیستم شمع‌های حائل متصل کرد، از هوای فشرده برای تمیز کردن سطح بستر استفاده کرد و سپس برای حفاظت از آن شاتکریت انجام داد. پس از لایه 3 فوتی اول، پیمانکار حفاری را تا عمق طراحی یعنی 7 فوت و بالای پایه‌های 10 فوتی ادامه داد و فرآیند را تکرار کرد.

یک طرح اختلاط خاص برای کمینه کردن دما در طول عمل‌آوری اولیه بتن طراحی شد. حجم زیاد بتن گرمای زیادی در حین عمل‌آوری تولید می‌کند که ممکن است بر کیفیت و مقاومت بتن تأثیر منفی به‌جا بگذارد. هرکدام از 8 پایه به 300 یارد بتن نیاز داشت. به عبارتی برای هر پایه 30 کامیون بتن نیاز بود.

به دلیل حجم زیاد بتن موردنیاز برای سیستم پایه‌ها و تای¬بیم¬ها، یک طرح اختلاط بتن خاص توسط تأمین‌کننده‌ی بتن تهیه شد. طرح اختلاط شامل 40 درصد خاکستر آتش‌فشانی برای کاهش حرارت هیدراسیون و کاهش سرعت فرآیند عمل‌آوری بود. در طول بتن‌ریزی، دمای بتن با دقت کنترل می‌شد تا در حد قابل‌قبول نگه‌داشته شود. ازآنجاکه کسب مقاومت کند شده بود، مقاومت 28 روزه بعد از 56 روز حاصل شد.

این ساختمان اداری بلند در اوایل سال 2018، طبق برنامه زمانی تکمیل شد.

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.