چرا بشر به فکر ایجاد ساختمانهای عمودی افتاد؟ 2
برج پیزا
برج کج پیزا واقع شده در شهر پیزا در ایتالیا، با وجودی که تنها برج کج جهان نیست، ولی مشهورترین آن در کل جهان میباشد.
این برج با با ۸۵ متر طول و ۱۴۵۰۰ تن وزن در توسکنی ایتالیا واقع است. آغاز ساخت این برج در دوره رنسانس در ۹ آگوست ۱۱۷۳ به انجام رسید. گفته میشود در آن دوره ، ثروتمندان ایتالیا و طبقه اشراف برای رقابت با یکدیگر مشهورترین هنرمندان و معماران را مأمور ساختن شاهکارهای معماری می‌کردند.
در قرن دوازدهم ، اهالی شهر پیزا تصمیم گرفتند کلیسای آنها برجی داشته باشد که برج سینت مارک را تحت تأثیر قرار دهد. پس از آن که پایه‌های بنا حفر شد، معماری کار آزموده به نام پیزانو که مسئول ساختمان این برج بود، نخستین سنگ آن را بنا نهاد. اما چند سال پس از شروع ساخت آن، هنگامی که تنها سه طبقه پایینی آن به پایان رسیده بود و پیش از آنکه ارتفاع برج به ۱۲ متر برسد، این برج خمیدگی خودش به سمت جنوب‌شرقی را نشان داده بود. پس از آن ساخت این برج به مدت ۱۰۰ سال متوقف شد.
در سال ۱۲۳۴ از معمار دیگری به نام بناناتو خواسته شد تا ساختمان برج را تمام کند. او چهارمین سقف بنا را به پایان رساند و آن را نیمه تمام گذارد و چهار طبقه بعدی آن با همان تمایل به خمیدگی به پایان رسید. سپس معمار دیگری رشته کار را بدست گرفت و طبقات پنجم و ششم را تمام کرد، اما پایه اصلی همچنان منحرف می‌شد.
تقریبا هزار سال بعد ، معماری به نام پیزانو ساختمان آخرین بالکن را به پایان رساند و ناقوس‌های برج را در نزدیک مرکز ثقل نصب کرد.
بدین ترتیب در سال ۱۳۵۰، یعنی پس از ۱۷۶ سال ، ساختمان برج به ارتفاع ۸۵ متر با تعداد ۷ زنگ در بالای آن به وزن بیش ۲۹ تن ، پایان یافت. از آن زمان تا کنون و در مدت ۷٫۵ قرن مدام به انحراف این برج افزوده شده و در حال حاضر ۴۴۵ سانتیمتر از خط اصلی خود انحراف پیدا کرده‌است.
این برج ۵۵ متر بلندی و هفت ناقوس داشت، که به علت خطر ریزش آن، ناقوس‌های آن به صدا در نمی‌آمدند. در آن ۳۰۰ پله نصب شده‌است و ضخامت پی‌های برج در حدود ۵ متر است که روی ماسه، کار گذاشته شده‌اند. عده‌ای معتقد هستند همین امر سبب کج شدن برج شده‌است. کارشناسان می‌گویند علت اصلی انحراف برج مربوط به خاک زیربنای آن است که دارای ساختمان اسفنجی میباشد. این منطقه از شن و خاک و رس آبرفتی حاوی ۶۰ درصد آب تشکیل شده و در حقیقت بنای برج روی یک زمین باتلاقی ساخته شده‌است.
انفجار بیش از یک هزار بمب در جنگ جهانی دوم در این شهر و وقوع حدود ۱۰۰ زلزله خفیف و شدید در این منطقه ، نتوانسته‌است برج کج را به زمین بیندازد و این برج هنوز هم به خمیدگی خود ادامه میدهد. کل انحراف برج ۲/۴ متر است که ۳۰ سانتیمتر این کجی، مربوط به ۱۰۰ سال اخیر است. این برج هر سال ۲٫۵ سانتیمتر به سمت زمین کج میشود و گفته میشود احتمالا تا ۸۰ سال دیگر سقوط خواهد کرد.
این برج به این ترتیب، به نشان اصلی شهر پیزا تبدیل شد و سال ۱۹۸۷ نیز توسط یونسکو به میراث فرهنگی پیوست.
از ۷ ژانویه ۱۹۹۰ بازدید از این برج توسط توریستان ممنوع شد. چون خطر ریزش آن افزایش پیدا کرده بود. پس از ۱۲ سال و کمی راست‌سازی برج از ۱۵ دسامبر ۲۰۰۱، دیدار از این برج ۱۴،۵۰۰ تُنی مجدداً توسط بازدیدکنندگان آزاد شد.
برج آمریکاس
یک برج تفریحی و دیدبانی شهر سن آنتونیو در تگزاس است.
این برج که ۲۲۹ متر بلندا دارد، درسال ۱۹۶۸ ساخته گردید.
رستوران بالای برج ساعتی یک بار گردش می‌کند، و بازدیدکنندگان توانایی دیدن شهر در هوای آزاد از بالای برج را دارند.
برج آزادی
برج آزادی نماد شهر تهران است که در سال ۱۳۴۹ با نام برج شهیاد آریامهر، به دستور فرح پهلوی برای یادبود جشن‌های ۲۵۰۰ ساله شاهنشاهی ایران طراحی و ساخته‌شد. این برج، پس از انقلاب ۱۳۵۷ به نام «برج آزادی» معروف گردیده‌است.
برج آزادی در ایران، نمونه‌ای از نماد و نشانه‌های شهری است که معماری شاخص آن، تلفیق طاق‌های معماری پیش از اسلام و بعد از اسلام و تبدیل آن به نمادی زیبا به لحاظ معماری است. در این طرح، معمار حتی به جزئیات اجرای بنا و نحوه چیدمان سنگ‌های نماد دقت وافری مبذول داشته تا در نهایت جز جز اجزا به کل واحدی بدل گردند.
برج آزادی به صورت یک تندیس ساخته شده است و به عنوان یک نماد شهری مورد توجه است.
برج میلاد
برج میلاد نام آسمان‌خراشی چندمنظوره است که در شمال غربی تهران، پایتخت ایران قرار دارد. برج میلاد بلندترین برج ایران، چهارمین برج مخابراتی و نوزدهمین برج بلند جهان است. این برج با ۱۳ هزار متر زیربنا از نظر وسعت کاربری سازهٔ رأس برج در میان تمامی برجهای دنیا مقام نخست را دارد. این سازه به خاطر ارتفاع بلند و شکل ظاهری متفاوتش، تقریباً از همه جای تهران نمایان است و از این رو، یکی از نمادهای پایتخت ایران به شمار می‌آید.
مشخصات فنی
این برج سازهای است بتنی با کاربردهای متنوع، ۴۳۵ متر از سطح زمینهای مجاور ارتفاع دارد که ۳۱۵ متر از آن مربوط به شفت بتنی و ۱۲۰ متر دیگر مربوط به آنتن برج است.
وزن برج میلاد ۱۶۱٬۰۰۰ تُن و زیربنای آن ۵٫۵ برابر یک زمین فوتبال است.
پایهٔ اصلی برج بتن آرمه است. ارتفاع آن ۳۱۵ متر از روی زمین‌طبیعی با مقطع حجره‌ای (سلولار) است. حدود ۳۳۰۰۰ متر مکعب بتن در آن مصرف شده‌است. این بدنه شامل هسته مرکزی و چهار عدد باله‌است.
درون هسته مرکزی ۳ حجره به آسانسورها و یک حجره به راه پله اضطراری اختصاص یافته‌است. باله در تراز صفر برج به‌صورت ذوزنقه در چهار طرف قرار دارد و تا ارتفاع ۲۴۰ متری به‌صورت هرمی شکل کاهش مقطع دارد. هسته مرکز از این تراز به تنهایی تا ۳۱۵ متر ادامه مییابد. از تراز ۲۴۵ تا ۳۱۵ متر سازه رأس برج قرار دارد.
برج ایفل
اعداد و ارقام
برج ایفل با ۳۰۰ متر ارتفاع تقریبا معادل یک ساختمان ۷۰ طبقه می باشد، با انضمام یک آنتن ۲۴ متری که در بالای آن قرار گرفته ارتفاع کلی برج به ۳۲۴ متر – یک ساختمان ۸۱ طبقه – می رسد.
ایفل در سال ۱۸۸۹ به عنوان مرتفع ترین برج جهان بنا شد و این عنوان را تا سال ۱۹۳۰ که آسمانخراش کرایسلر (Chrysler) با ۳۱۹ متر ارتفاع در شهر نیویورک ساخته شد، حفظ کرد. امروزه ایفل، در کشور فرانسه پس از برج فرستنده Allouis Longwave با ۳۵۰ متر ارتفاع، در رده دوم قرار دارد، اما در شهر پاریس کماکان رتبه اول را به خود اختصاص داده است.
در این بنا ۷,۳۰۰ تن فلز به کار رفته و وزن کلی آن ۱۰,۱۰۰ تن می باشد. تعداد پله هایی که به نوک برج منتهی می شود تقریبا پس از هر بار بازسازی تغییر کرده، در ابتدا ۱,۷۱۰ پله وجود داشت، در اوایل دهه ۱۹۸۰ پس از اولین بازسازی، تعداد آنها به ۱,۹۲۰ رسید و امروز نیز ۱,۶۶۵ پله در ایفل به چشم می خورد.
بسته به دمای محیط اطراف، نوک برج ممکن است بر اثر انبساط فلزات، در قسمتی از برج که به سمت خورشید است، تا هشت سانتی متر تغییر مکان داشته باشد.
به منظور حفاظت در مقابل زنگ زدگی هر هفت سال یک بار با استفاده از ۵۰ تن رنگ، ایفل را رنگ می کنند. رنگ هایی که به کار گرفته می شود بسته به موقعیت متغیر است، در حال حاضر رنگ ایفل تقریبا قهوه ای است. (۴).
و اما شهر عمودی :
باز هم طبیعت منبع الهامی برای دانشمندان و مهندسان تبدیل شده است. در سراسر جهان از جمله دوبی و شرق دور برج های سر به فلک کشیده متعدد و زیبایی دیده میشوند که با استفاده از آخرین فناوری های روز ساختمان سازی طراحی و ساخته شده‌اند. البته ارتفاع این برج ها عمدتآ از ۴۰۰ یا ۵۰۰ متر تجاوز نمی‌کند. اکنون تصور کنید در آینده‌ای نزدیک برجی مسکونی یا بهتر بگوییم شهری عمودی به ارتفاع بیش از سه کیلومتر با عرض پایه بیش از یک و نیم کیلومتر ساخته شود.
جمعیتی بالغ بر یک میلیون نفر نیز در این برج ساکن خواهند شد. ساخت این سازه عظیم به عنوان یکی از تازه ترین راهکار های بشر برای مقابله با افزایش جمعیت و پاسخی به نیاز آنها به مشکل است.
ایده کلی ساخت این برج از لانه‌ی موریانه ها الهام گرفته شده است!
این برج استثنایی Ultima Tower نام دارد که طراحی و ساخت آن از سوی شرکت آمریکایی موسوم به Eugene Tsui در دست بررسی قرار دارد. این سازه عظیم که با استفاده از مدرن ترین تکنیک های استاندارد ساختمان سازی و با توجه به معیار هایی نظیر مقاومت در برابر زمین لرزه و سیل ساخته خواهد شد، بیش از آن که یک پروژه معماری باشد مجموعه‌ای از اکو سیستم ها البته در ابعاد کوچک است. این پروژه به صورت خودکار ایده هایی استثنایی در خصوص چگونگی تولید انرژی ، استفاده موثر از آب و مسایلی دیگر از جمله چگونگی حمل و نقل و جابجایی را مطرح می‌کند.
قرار است این برج با هزینه‌ای بالغ بر ۱۵۰ میلیارد دلار و در آینده‌ای نزدیک در نقطه‌ای که هنوز تصمیم نهایی درباره آن اتخاذ نشده است ساخته شود ، اما به نظر می‌رسد با توجه به ادامه روند نگران کننده ازدیاد جمعیت این پروژه زودتر از تصورات مدیران شرکت آغاز به کار کند. رفتن از طبقه همکف این برج به آخرین طبقه آن با آسانسور سریع السیر ۱۰ دقیقه طول می‌کشد!
همچنین برای خنک سازی این برج از روش هایی همچون استفاده از جریان آب و انتقال حرارت اضافی به سطوح فوقانی سازه و در نهایت انتقال آن به سطوح بالایی اتمسفر زمین استفاده خواهد شد.
گفته میشود تمام سطح خارجی این سازه از صفحات خورشیدی پوشیده خواهد شد و از آن گذشته وجود اختلاف فشار هوا میان قسمت پایین و بالای برج کمک زیادی به تولید برق خواهد کرد.
قرار است این برج در ۱۲۰ بخش جزا که هر یک شامل چند طبقه و اکو سیستم خاص خود است ساخته شود. همچنین انبار های بزرگ آبی در ۱۲ قسمت مجزای این سازه ساخته خواهد شد تا از آنها برای اطفای حریق استفاده شود.
Ultima Tower در یک نگاه:
ارتفاع: ۳۲۱۸/۷ متر
قطر(همکف): ۱/۸ کیلومتر
مساحت زمین: ۱۴ کیلومتر مربع
زیربنا: ۱۴۰ کیلومتر مربع
تعداد طبقات: ۵۰۰
جمعیت: یک میلیون نفر
سرعت آسانسور: ۶ متر بر ثانیه (۲۱ کیلومتر بر ساعت)
هزینه ساخت: ۱۵۰ میلیارد دلار
برجها به سادگی ساخته نمیشوند و هر چه سازه بلندتر می شودنیروهای بیشتروپیچیده تری بر سازه وارد میشود و طراحان میبایست سازه را طوری طراحی کنند که بر این نیروها غلبه کند در زیر به برخی از این نیروها اشاره می شود
نیروهای وارد بر برج
نیروی جانبی
اهمیت اثر نیروی جانبی با بالا رفتن ارتفاع ساختمان با سرعت زیادی افزایش می یابد. در ارتفاع معینی تغییر مکان جانبی ساختمان چنان زیاد می شود که ملاحظات سختی کنترل کننده طرح می گردند تا اینکه مقاومت مصالح سازه ای.درجه سختی اساسا بستگی به نوع سیستم سازه دارد.بعلاوه بازده هر سیستم خاصی مستقیما با مقدار مصالح مصرف شده ارتباط دارد.بنابراین از بهینه کردن سازه برای شرایط فضایی معینی باید با حداقل وزن حداکثر سختی حاصل شود.این عمل منجربه ابداع سیستم های سازه ای مناسب برای حدود ارتفاعات معین میگردد. بعضی از عواملی که در توسعه این سیستم های تازه نقش مهمی داشته اند عبارتند از:
مصالح سازه ای با مقاومت زیاد.
عمل مرکب بین عناصر سازه ای ساخته شده از دو یا چند نوع مصالح.
روش های جدید اتصال قطعات.
تخمین رفتار پیچیده سازه ها به وسیله ماشین های حسابگر الکترونیک(کامپیو تر).
استفاده از مصالح ساختمانی سبک تر.
روش های اجرایی جدید.
نیروی باد
بار باد مانند بار زلزله نیست که به صورت رفت و برگشتی و به پای سازه اعمال گردد، بلکه شدت این نیرو در ارتفاعات مختلف، متفاوت است و باعث ایجاد مکش و ضربه نیز در سازه میشود و بعضی اوقات به صورت قائم بر سازه اعمال میگردد. بنابراین تأثیر بار باد بر سازه بلند بسیار بیشتر از سازه کوتاه است به طوری که در طراحی سازه بلند میتواند از زلزله تعیین کنندهتر باشد
. تاثیرات باد بر یک سازه بلند نه تنها ملاحظات خاص در طراحی اعضای سازهای را میطلبد بلکه بعضی مسائلی به وجود میآورد که باعث صلب آسایش ساکنین و استفاده کنندگان سازههای بلند میشود. سادهترین اتفاقی که ممکن است در اثر وزش باد به وجود بیاید، اختلاف دما و فشار هوا در بیرون و داخل ساختمان است، این امر باعث میشود که هوا از آسانسورها و پلهها به بالا کشیده شود، در نتیجه باز کردن درها به داخل راهپلهها مشکل شده و صدای باد در طبقات بالا بپیچد. همچنین وزش بادهای سرد و قوی در بالای ساختمان موجب ایجاد مشکلات گرمایشی میگردد. از طرفی با وزش باد به یک وجه سازه، در طرف دیگر فشار کاهش مییابد و ممکن است شیشههای پنجرهها بیرون بپرند. این مسائل، هیچ خسارات سازهای به دنبال ندارند اما همانطور که گفته شد موجب اختلال در آسایش میشوند. هم چنین ممکن است سازه طوری طراحی شده باشد که در اثر تغییر مکانهایی ناشی از باد یا زلزله ضعیف دچار آسیب نشود، اما این تغییر مکانها باعث ایجاد ناراحتی هایی در حد سرگیچه یا احساس عدم تعادل شوند که در حدود بهرهبرداری این مشکل به هیچ وجه قابل قبول نیست.دو روش آیین نامهای، روش استاتیکی و روش دینامیکی برای تخمین بار وزشهای ناگهانی باد معرفی شده است
نیروی زلزله وارتعاش
با توجه به اینکه فونداسیون، تکیه گاه ساختمان و خاک تکیه گاه پی می باشد، خاک – فونداسیون و سازه فوقانی، یک سیستم اندرکنشی را تشکیل می دهد که تحت بارگذاری دینامیکی، کل مجموعه در ارتعاش خواهد بود. امواج زلزله از اعماق زیر خاک از طریق خاک به سازه منتقل می گردد. بنابراین، بکارگیری شتاب زلزله به عنوان ورودی در سطح زمین به طور مستقیم در محاسبه پاسخ لرزه ای سازه، با گیردار فرض کردن پای ساختمان نامعقول می باشد. دو دلیل زیر موید این مطلب است:
۱) لایه های متعدد خاک روی بسیتر سنگی تحت بارگذاری زلزله تغییر شکل میدهند.
۲) رکوردهای ثبت شده نشان میدهد که مقادیر شتاب در بستر سنگی کمتر از مقادیر نظیر در بستر آزاد میباشد که ارتعاش سازه، روی فونداسیون اثر متقابل داشته و مولفه های طیف و دامنه حرکت آن را تغییر می دهد و قسمتی از انرژی در اثر تغییر شکل خاک و فونداسون مستهلک شده، که این امر به کاهش انرژی مستهلک شده در طی ارتعاش سازه کمک خواهد کرد.
در سازه های بلند که مخصوصا بر روی خاک نرم فزار گرفته باشد پاسخ های سازه تحت تاثیر اندرکنش سازه و خاک قرار می گیرند. همچنین در ساختمان های بلند، اثرات مرتبه دوم مانند دلتا-P بر پاسخ های سازه تاثیر می گذارند. با توجه به اهمیت موضوع، رفتاردینامیکی سازه های بلند با در نظر گرفتن اثر متقابل خاک و سازه و اثرات دلتا-P مورد بررسی قرار می گیرند. در این مطالعه ۲ ساختمان ۱۰و۲۰ طبقه فولادی به سیستم قاب خمشی که بر روی نرم ترین و سخت ترین خاک استاندارد زلزله ۲۸۰۰ ایران با عمق های خاک مختلف روی بستر سنگی قرار گرفته باشند، با در نظر گرفتن اثرات دلتا-P و بدون در نظر گرفتن آن تحت سه رکورد زلزله متفاوت مورد بررسی قرار می گیرند. نتایج نشانمی دهد که نوع خاک و اثر اندرکنش سازه و خاک در مقایسه با اثرات دلتا-P پاسخ های یک سازه بلند را بیشتر تحت تاثیر قرار می دهد.
