مقاله تحلیلی: برج لوته در سئول

اولین ساختمان فوق بلند در کره، برج جهانی لوته با ۵۵۵ متر ارتفاع در سئول، دارای سازه‌ای با انحنای ملایم و شکل مخروطی است و در بالای آن، یک دکل که از دو سازه دیاگریدی مجزا تشکیل شده قرار گرفته که تا ۵۰ متر بالای آخرین طبقه ادامه یافته است. باوجود اینکه شکل منحنی این سازه چالش‌های زیادی را در خلال طراحی و ساخت این ساختمان ۱۲۳ طبقه ایجاد نمود اما این حالت انحنایی سازه به طرز قابل‌توجهی اثرات باد را بر روی برج کاهش می‌دهد.

برج جهانی لوته با ۵۵۵ متر ارتفاع و ۱۲۳ طبقه، در سئول، کره جنوبی، یک ساختمان چندمنظوره با ۳۴۸۰۰۰ مترمربع زیربنا و شامل شش طبقه زیرزمین است. این ساختمان توسط گروه Kohn Pedersen Fox (KPF) و گروه مهندسان مشاور LERA که مرکز هر دو در نیویورک واقع‌شده، طراحی گردیده است. این برج زیبا دارای انحنایی ملایم و شکلی مخروط گونه موجب چالش‌های زیادی برای تیم طراحی شد زیرا شیب ستون‌های بسیار بزرگ باید با هندسه برج مطابقت داشته باشد. طبقات دارای تیرهای محیطی با دهانه‌های بلند هستند که طول خالص دهانه‌های اصلی آن‌ها ۲۴.۵ متر و طول طره‌ها ۱۴ متر است.

 این برج که گروه لوته مالک و سازنده آن است، در مجاورت هتل کانگلومرات و شهربازی دنیای لوته که در سال ۱۹۸۹  تأسیس شد، قرار دارد. اولین ساختمان فوق بلند کره جنوبی، برج جهانی لوته، تقریبا ۱.۸ برابر از رکورددار قبلی یعنی برج تجاری شمال شرق آسیا که ۳۰۵ متر ارتفاع دارد و در نزدیکی شهر اینچه اون واقع‌شده، بلند‌تر است.

ارتفاع بحث‌برانگیز برج جهانی لوته نسبت به سایر ساختمان‌های کره موجب شد اعتراضاتی در رابطه با این سازه شکل بگیرد. بسیاری از مقالات خبری توانایی شرکت ساختمانی لوته را برای ساخت این برج زیر سؤال بردند. برای حفظ مسیر عبور هواپیماها در نزدیکی برج، فرودگاه نظامی که در آن حوالی قرار داشت مجبور به تغییر مسیر هواپیماهای خود با هزینه شرکت لوته شد. در حین فازهای ابتدایی پروژه تعدادی حفره روی زمین مشاهده شد که بعدها مشخص شد علت آن مربوط به ساخت‌وساز مترو در نزدیکی محل ساخت برج بوده است. باوجود این موانع، عملیات ساخت‌وساز ادامه پیدا کرد. طبقه آخر برج در دسامبر سال ۲۰۱۵ اجرا و دکل برج در مارس ۲۰۱۶ در بالای برج نصب شد. افتتاح برج در آوریل ۲۰۱۷ صورت گرفت.

ایده این پروژه برای اولین بار در سال ۱۹۸۷ مطرح شد و در طول ۳۰ سال تحت تأثیر ۲۰ طراحی مختلف قرار گرفت. در سال ۲۰۰۸، تیمی متشکل از گروه طراحی معماری KPF و مهندسین سازه LERA برنده مسابقه طراحی نهایی برج شدند.

این برج ۲.۵ میلیون دلاری و فضاهای توسعه‌یافته اطراف آن، کاربری‌های گوناگونی را ممکن می‌سازند که ازجمله آن‌ها می‌توان به دفتر کار، مغازه، هتل، نوعی از ترکیب دفتر کار و آپارتمان (که در کره جنوبی به‌عنوان آفیس تل شناخته می‌شود)، پارکینگ، موزه و طبقات مخصوص تماشای مناظر. در مجاورت برج یک مرکز چندمنظوره، بازار جهانی بزرگ لوته قرار دارد که مراکز خرید، سینماها، رستوران‌ها و پارکینگ را شامل می‌شود. این بخش با درزهای انبساط از بخش پایینی برج جداشده است. در طبقات ۷ و ۸ یک پل برج را به مرکز چندمنظوره متصل می‌کند. اتصالات دو سر پل قابلیت جابه‌جایی افقی را دارند.

در طراحی برج، دریاچه مجاور نیز در نظر گرفته‌شده است. بارهای هیدرواستاتیک ناشی از دریاچه در طبقات زیرزمینی لحاظ شده‌اند و به این صورت ضخامت دیوارهای برشی تحت اثر این بار افزایش داده شده است.

سیستم اصلی باربر جانبی و ثقلی برج از ۸ ابر ستون بتنی تشکیل شده است. از مهار بازویی و کمربند خرپایی برای انتقال بار سازه فانوس شکل دیاگریدی به پیکربندی ستون‌های طبقات هتل و از خرپای دیگری برای انتقال بار ستون‌های طبقات هتل به ابر ستون‌ها در طبقات اداری و آفیس تل‌ها استفاده‌شده است. از یک خرپا در بخش پایینی ساختمان به‌عنوان تکیه‌گاه طبقات ۵ تا ۷ استفاده‌شده است. باوجود اینکه شکل مخروطی ساختمان پیچیدگی‌هایی را در طراحی سازه آن به وجود آورده است اما این شکل ساختمان موجب کاهش مؤثر بار باد بر روی برج می‌شود.

تیرهای پیرامونی در دو تراز، ابر ستون‌های محیطی را به هسته بتنی متصل می‌کنند. این تیرها در کنترل دریفت برج و شتاب‌های جانبی ناشی از بار باد اثر مثبتی دارند. ابر ستون‌ها که در سطح زمین ابعادی برابر ۳.۳ در ۳.۳ متر دارند، در مقایسه با ستون‌های سایر برج‌ها با ارتفاع مشابه، کوچک‌تر هستند. درواقع ابر ستون‌ها از سطح زمین تا طبقه هشتم مهار نشده هستند و به‌عنوان اعضای باریک شناخته می‌شوند.

 به علت شکل مخروطی برج، هر طبقه طراحی مخصوص به خود را دارد، هر ستون در دو جهت دارای شیب است و دیوارهای هسته بتنی در یک‌سوم میانی برج، شیب‌دار هستند.

 بالای برج که دارای ساختار دیاگریدی است، دفاتر کار ویژه، یک موزه و فضاهای تماشا را در خود جای‌داده است. طبقات این بخش از قاب فولادی و یک دال روی عرشه خرپایی تشکیل شده‌اند. طبقات اداری و آفیس تل‌ها بیشترین سطح را از طبقه همکف تا طبقه ۷۱ ام اشغال کرده اند. این بخش‌ها نیز از قاب فولادی و دال روی عرشه خرپایی تشکیل شده‌اند. برج روی یک پی باضخامت ۶.۵ متر قرار گرفته است. برای مطابقت با قوانین ساخت‌وساز در کره جنوبی، شمع‌هایی که برای مسلح سازی زمین زیر پی تعبیه شده‌اند، به پی متصل نشده‌اند.

متخصص ژئوتکنیک پروژه ظرفیت باربری مجاز خاک را ۳۰۰۰ کیلو پاسکال برآورد کرد که موجب شد پی گسترده به‌عنوان یک گزینه قابل قبول در نظر گرفته شود. با این حال، نگرانی‌هایی در رابطه با امکان توزیع ناهمگن پی گسترده، با در نظر گرفتن عدم قطعیت در مدل ژئوتکنیکی وجود داشت؛ زیرا در محل احداث برج؛ گسل‌ها، نواحی برشی و یا سنگ های بسیار فشرده نرم و سخت وجود داشت و البته انواع گوناگونی از سنگ‌ها در محل مورد نظر شناسایی شد. در نتیجه شمع‌های مقاوم‌سازی زمین زیر ناحیه مرکزی پی اضافه شدند تا عملکرد آن را بهبود بخشند. یک بستر ماسه ای بین قسمت زیرین پی و قسمت بالایی شمع‌های مقاوم‌سازی زمین قرار گرفت تا از جذب نیروهای بزرگ توسط شمع‌ها جلوگیری شود.

برای مقاومت در برابر خمش، برش یک طرفه و برش پانچ در اطراف ابر ستون‌ها و دیوارهای هسته‌ای محیطی نیاز به یک پی باضخامت ۶.۵ متر و مقاومت ۵۰ مگا پاسکال بود.

برای طراحی برج، شرکت مهندسی RWDI، واقع در انتاریوی کانادا، شرایط محلی باد منطقه احداث برج را مورد مطالعه قرار داد و بارهای باد را با آنچه که در آیین‌نامه ساختمانی کشور کره آمده بود مقایسه کرد. به علاوه، بارهای زلزله به دست آمده از آیین‌نامه با زلزله فرضی لس‌آنجلس مورد مقایسه قرار گرفت. باوجود اینکه بارهای زلزله ناشی از زلزله لوس‌آنجلس در طراحی برج مورد استفاده قرار نگرفته بود و لرزه‌خیزی کره به شدت کالیفرنیای جنوبی نیست اما این مطالعه جهت اطمینان خاطر کامل مالک برج از طراحی مناسب سازه، صورت گرفت. به طور کلی سیستم باربر جانبی این برج برای بارهای باد کنترل‌شده، البته بخش‌هایی از فانوس دیاگریدی بالای برج با بارهای زلزله کنترل‌شده است.

شرایط محلی وزش باد و شکل خاص برج در کنار هم منجر به بارهای باد پیش‌بینی‌شده‌ای شد که تقریبا برای این ارتفاع مقدار کمی است. شکل ساختمان به گونه ای است که در تمامی جهت‌ها به سمت بالای ساختمان باریک می‌شود و شکل مخروطی دارد که این امر موجب کاهش سطح بادگیر ساختمان در ارتفاعاتی که بیشترین سرعت وزش باد را شاهد هستیم، شد. در مقایسه با ساختمان‌های کوتاه‌تر ۳۰۰ تا ۵۰۰ متری در شرق آسیا، بارهای برشی و لنگرهای خمشی وارد بر این سازه بسیار کمتر هستند.

برای مقابله با بارهای جانبی ناشی از باد و زلزله، از دو سری کمربند خرپایی برای اتصال ستون‌های پیرامونی به هسته بتنی استفاده شد. این خرپاها نقش مهمی در انتقال لنگرهای پیچشی هسته برج به ضلع پهن‌تر ابرستون‌ها، ایفا می‌کنند. توزیع بارهای جانبی به ابر ستون‌ها در واقع ناشی از سختی بالای ابرستون‌ها به اضافه سختی خرپاهای متصل است. هر کمربند از قوطی‌های فولادی پیش‌ساخته‌ای با عمق ۱۶۰۰ میلی متر و عرض ۵۰۰ میلی متر تشکیل شده که در آن‌ها ورق‌های قائم ۸۰ میلی‌متری با مقاومت تسلیم ۴۲۰ مگا پاسکال استفاده‌شده است.

برای ساختمانی به بلندی برج جهانی لوته، اثرات خزش و جمع شدگی به توجه خاصی نیاز دارد. با توجه به نشست‌های ناهمگون بین هسته محیطی و هسته دیگر، ناپیوستگی کف‌ها تا حدی با خمیده کردن ابر ستون‌ها در حین ساخت، رفع شد. از آنجا که ابر ستون‌ها بیش از هسته بتنی نشست می‌کنند، نیروها از طریق اعضای کمربندی منتقل می‌شوند. شرکت مهندسی LERA پیشنهاد داد که اتصالات نهایی کمربندها را با تاخیر اجرا کنند تا انتقال نیرو را در مدت زمان کوتاه، کاهش دهند، این در حالی است که این کمربندها برای انتقال نیروی بالقوه ناشی از خزش و جمع شدگی بلند مدت نیز طراحی شده‌اند.

در سراسر برج، ابر ستون‌ها دارای شیب هستند تا برج شکل خاص خود را پیدا کند. در هر طبقه، دال و قاب‌ها به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که ابر ستون‌ها را مهار کنند. یک روش تقریبا استاندارد در سایر پروژه‌ها فرض می‌شود که مهارشدگی موردنیاز ۱ تا ۲ درصد بار محوری در ستون باشد اما برای یک ابر ستون، این روش بسیار محافظه کارانه است. تیم طراحی تصمیم به استفاده از روشی دقیق‌تر برای به دست آوردن نیروهای مهارشدگی گرفت. هر چند این امر تلاش مضاعفی می‌طلبید زیرا باید شیب ستون در هر جهت در هر طبقه از ارتفاع ساختمان مد نظر قرار می‌گرفت. نیروی مهارشدگی کل برای ابر ستون‌ها شامل موارد زیر می‌شد:

•نیروهای ناشی از شیب عمدی ستون‌ها در هر طبقه.

•نیروهای ناشی از تلورانس ساخت 1000h/ برای غیر قائم بودن ستون‌ها در هر کدام از جهات که در آن h طول مهار نشده ستون است.

•نیروی پایداری تئوریک برای مهار ابر ستون‌ها با در نظر گرفتن نیروی محوری و ابعاد ستون.

با در نظر گرفتن این سه مورد، نیروی مهارشدگی در هرکدام از طبقات، حدود ۰.۲۵ تا ۰.۴۰ درصد از کل نیروی محوری در ابرستون پیش‌بینی شد. در طبقاتی که فضای خالی در مجاورت ابر ستون‌ها وجود داشت، نیروی مهاری در طبقه‌های بالا و پایین این طبقه افزایش یافت. با این حال، پیش‌بینی عملکرد واقعی ساختمان کار ساده‌ای نیست.

تیرهای فولادی که بارگذاری محوری روی آن‌ها صورت گرفته بود، ابر ستون‌ها را بااتصال به هسته مهار می‌کنند. علاوه بر مهار ابر ستون‌ها به منظور پایداری بیشتر، تیرهای فولادی، بارهای دارای خروج از مرکزیتی را که به ابر ستون‌ها وارد می‌شوند، از هم جدا می‌کنند، درست مانند خرپاهای کمربندی که در خارج از ابرستون‌ها قرارگرفته اند. طراحی تیرهای فولادی به‌گونه‌ای بود که انتقال بارها را از یک مسیر مستقیم به دیوار برشی در همه موقعیت‌ها ممکن نبود، در نتیجه ورق‌های فولادی در برخی موقعیت‌ها در دیافراگم کف اضافه شدند تا بارهای افقی اطراف بازشوها و تیرهای فولادی مجاور را منتقل کنند.

LERA و تیم طراحی، همکاری نزدیکی با معماران داشتند تا کارایی بیشتری برای ستون‌های با توجه به نیاز به فضاهای باز تامین شود. طراحی‌های مختلفی برای سازه برج صورت گرفت: ابرستون‌های بتنی با ستون‌های میانی فولادی تقریبا کوچک در اطراف، تیرهای محیطی با دهانه‌های بلند که دهانه آن‌ها بین ستون‌های بتنی واقع‌شده است و یا ترکیبی از این راه حل‌ها. در این طراحی‌ها، ابرستون‌ها در داخل محیط ساختمان قرارگرفته‌اند که این امر خرپاهای کمربندی و تیرهای محیطی را قادر می‌سازد تا به ابر ستون‌ها متصل شوند و به این صورت به‌خوبی به چهارچوب فولادی سازه اتصال پیدا کنند.

برای طبقات اداری و آفیس تل‌ها، لوته یک سیستم با تیرهای محیطی دهانه بلند را که طول دهانه‌های آن به ۲۴.۵ متر می‌رسید، بین ابر ستون‌ها و ۱۴ متر طره در گوشه‌های ساختمان، انتخاب شد. 

به‌هرحال از آنجا که طره‌ها باید از طبقات منحنی شکل ساختمان پیروی کنند، این گوشه‌ها چالش‌هایی را برای ارضای الزامات سخت‌گیرانه تغییر شکل و کنترل ارتعاش در بر داشت. LERA یک سری پایه هایی با ارتفاعی به‌اندازه یک طبقه برای کنترل تغییرشکل طراحی کرد که البته ضد حریق نیستند زیرا برای مقاومت در برابر آتش طراحی نشده‌اند. در طبقات هتل که در قسمت‌های بالاتر برج قرار دارند، ستون‌های فولادی طبقات را نگه می دارند. این ستون‌ها در پارتیشن ها قرارگرفته‌اند و از طریق خرپاهای کمربندی بار را منتقل می‌کنند.

سازه فانوس مانند دیاگریدی در بالای ساختمان، به علت شکلی که دارد مسائل جدید را برای حل کردن پیش روی مهندسین قرار داد. باوجود اینکه سازه دیاگریدی در دورتادور فانوس قرار دارد اما در دو طرف متصل نشده است. این هندسه نیروهایی افقی ایجاد می‌کند که به هسته منتقل می‌شوند. در بالای آخرین طبقه، فانوس در غالب دو سازه دیاگریدی مجزا تا حدود ۵۰ بالا رفته است. در این ارتفاع توربین‌های بادی به‌گونه‌ای قرار گرفته‌اند که بیشتر بار باد از داخل سازه عبور کند. از لوله هایی با قطر بین ۶۱۰ میلی متر تا ۲۲۰ میلی‌متری برای اعضای دیاگرید استفاده‌شده است. برای فانوس دیاگریدی، ابعاد بیشتر اعضا بر طبق بارهای زلزله محاسبه شده‌اند.

خرپاهای کمربندی در دو جا استفاده‌شده‌اند. در طبقه‌های ۱۰۴ تا ۱۰۷، کمربند خرپایی نیروی سازه دیاگریدی را از بالا به ستون‌های محیطی فولادی طبقات هتل، انتقال می‌دهد. در طبقات ۷۲ تا ۷۶، کمربند خرپایی بارهای ستون‌های محیطی فولادی هتل را به ابرستون‌های طبقات اداری و آفیس تل‌ها منتقل می‌کند. بین طبقات ۸ و ۹، یک خرپای محیطی انتقال‌دهنده برای نگه‌داری طبقات ۵ تا ۷ مورد استفاده قرار گرفته که از خرپا آویزان شده است.

به‌عنوان اولین ساختمان فوق بلند کره جنوبی، برج جهانی لوته نسبت به سایر ساختمآن‌های این کشور از برتری قابل‌توجهی برخوردار است. بعد از گذشت یک سال از مراسم افتتاح برج، این برج به‌عنوان نمادی برای توانمندی کره جنوبی در ساخت‌وسازهای عظیم شناخته می‌شود.

 سکوی تماشا در طبقه 118 برج، بلندترین سکوی تماشای شیشه‌ای در جهان است که به‌عنوان یکی از جاذبه‌های اصلی شهر شناخته می‌شود. آنچه که اکنون قابل توجه است این است که برج جهانی صد و بیست‌وسه طبقه لوته افقی جدید برای کشور کره به ارمغان آورده است.

 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.