برجهای دوقلوی پتروناس (Petronas Twin Towers) از سال ۱۹۹۸ تا ۲۰۰۴ بلندترین ساختمانهای جهان بودند و هنوز هم با ارتفاع ۴۵۱.۹ متر، بلندترین برجهای دوقلوی تاریخ بهشمار میروند. این دو آسمانخراش ۸۸ طبقه که در قلب کوالالامپور مالزی قرار دارند، نه فقط یک شاهکار مهندسی و معماری، بلکه نماد غرور ملی مالزی و جهش این کشور از یک اقتصاد کشاورزی به قدرت نوظهور آسیای جنوب شرقی هستند. پل آسمانی معلق در طبقات ۴۱ و ۴۲ (ارتفاع ۱۷۰ متر) که دو برج را به هم وصل میکند، طولانیترین پل آسمانی دوطبقه جهان است و تنها ساختمانی است که دو بار عنوان «بلندترین ساختمان جهان» را از تایپه ۱۰۱ پس گرفت (هرچند فقط برای چند ماه، در سال ۱۹۹۸ و دوباره در سال ۲۰۰۳ پس از تکمیل آنتنها).
تصمیم تاریخی و مسابقه جهانی برای بلندترین ساختمان
در سال ۱۹۹۱، ماهاتیر محمد، نخستوزیر وقت مالزی، در جریان بحران اقتصادی آسیا اعلام کرد که میخواهد «نماد پیشرفت مالزی در قرن ۲۱» بسازد. شرکت نفتی دولتی پتروناس بودجه اصلی را تأمین کرد و زمین ۴۰ هکتاری سابق پیست اسبدوانی کوالالامپور انتخاب شد. مسابقه طراحی بینالمللی برگزار شد و طرح سزار پلی، معمار آرژانتینی-آمریکایی، برنده شد. پلی از نقشه هشتپَر ستاره اسلامی الهام گرفت و دو برج را به شکل دو «ذرهبین رو به آسمان» طراحی کرد که در فرهنگ مالایی نماد پیشرفت و اتحاد است.
زمین منطقه KLCC از رسوبات آهکی بسیار نرم تشکیل شده بود. عمیقترین گودبرداری جهان تا آن زمان (تا عمق ۱۳۰ متر) انجام شد و بزرگترین پی بتنی ریختهشده در تاریخ (۱۳۵۰۰۰ متر مکعب بتن در ۶۰ ساعت متوالی) ساخته شد. هر برج روی ۱۰۴ شمع بتنی به قطر ۲ متر و طول ۱۲۰ متر استوار است که تا لایه سنگ بستر نفوذ میکنند.
برای ساخت طبقات، از روش «بالارونده خودکار» (Jump Form) استفاده شد که قالبها هر ۴ روز یک طبقه بالا میرفتند. سرعت ساخت بهطور میانگین هر ۴ روز یک طبقه بود و رکورد جهانی را شکست.
معرفی برجهای دوقلوی پتروناس
برجهای دوقلوی پتروناس (Petronas Twin Towers) نماد شهری کوالالامپور در مالزی هستند و یکی از شناختهشدهترین آسمانخراشهای جهاناند. این برجها با ارتفاع ۴۵۱.۹ متر (نهتنها تا سقف بلکه تا نوک اسپیر) طراحی شدهاند و شامل ۸۸ طبقه اداری میشوند. معمار این سازه برجسته، سزار پلی (César Pelli) است و طراحی آن ترکیبی از معماری مدرن و نمادهای اسلامی را به نمایش میگذارد.
اصول طراحی معماری برجها با استفاده از الگوهای هندسی اسلامی مثل دو مربع در هم تنیده که بهصورت ستاره هشتپَر دیده میشوند، نمادی از وحدت، همنوایی، ثبات و عقلانیت است. این سبک طراحی نه تنها جنبه فرهنگی دارد بلکه از نظر سازهای نیز کارآمد است؛ زیرا الگوی هندسی کمک میکند بارهای سازهای بهصورت یکنواخت توزیع شوند.
مشخصات فنی برجهای دوقلو پتروناس مالزی
| عنوان | توضیحات |
|---|---|
| نام سازه | برجهای دوقلوی پتروناس (Petronas Twin Towers) |
| مکان | کوالالامپور، مالزی |
| سال شروع ساخت | ۱۹۹۳ میلادی |
| سال افتتاح | ۱۹۹۹ میلادی |
| تعداد طبقات | ۸۸ طبقه در هر برج |
| ارتفاع کلی | ۴۵۲ متر؛ یکی از بلندترین برجهای دوقلو در جهان |
| معمار پروژه | سزار پلی (César Pelli) |
| کاربری | اداری، تجاری، فرهنگی و گردشگری |
| سازه اصلی | بتن تقویتشده با هسته مرکزی و مهاربندی فولادی |
| اسکای بردج | پل دوطبقه در ارتفاع ۱۷۰ متری که دو برج را متصل میکند |
| وزن سازه | برآورد شده بیش از ۳۰۰٬۰۰۰ تن |
| سیستم آسانسور | آسانسورهای پرسرعت با سیستم دوطبقهای (Double-Decker) |
| مالک | شرکت نفت و گاز پتروناس مالزی |
| جاذبههای گردشگری | مرکز خرید Suria KLCC، پارک KLCC، و سکوی بازدید برج |
| ویژگی شاخص | سالها عنوان بلندترین ساختمان جهان را در اختیار داشت |
ساختار سازهای و پایههای عمیق برج
از نظر سازهای، پتروناس تویینتاورز از یک سیستم «لوله در لوله» (tube-in-tube) استفاده میکند که در آن یک هسته مرکزی بتنی قدرتمند (core) به همراه یک حلقه بیرونی از ستونها (supercolumns) بارهای عمودی و جانبی را تحمل میکند. این معماری باعث شده ساختمان قوی و پایداری زیادی داشته باشد و فضای طبقات اداری به نسبت زیاد بدون ستون مزاحم ممکن شود.
پایههای برج نیز بسیار عمیق و مقاوم طراحی شدهاند؛ زیر هر برج یک فونداسیون وسیع و ضخیم شامل یک دِرَفت بتنی (raft) وجود دارد که با ستونهای باربری بسیار عمیقی (bored piles) پشتیبانی شده است. این ستونها به عمق زیادی در زمین نفوذ دارند تا بار عظیم برج را به زمین برده و از نشست ناخواسته جلوگیری شود، به ویژه که زمین محلی از نظر زمینشناسی پیچیده است.
سکایبردج؛ پل اتصال آسمانی
یکی از ویژگیهای شاخص برجهای پتروناس، «سکایبردج» (Skybridge) است که دو برج را در طبقات ۴۱ و ۴۲ به هم متصل میکند. طول این پل دوطبقه حدود ۵۸.۴ متر است و در ارتفاع تقریبی ۱۷۰ متر بالای سطح زمین قرار دارد. ساختار این پل از فولاد تشکیل شده و با تیرهای moment-connected به ستونها متصل است. پل نه تنها یک ویژگی زیبایی شناختی است بلکه کاربرد عملکردی دارد: به ساکنان برج اجازه میدهد بین دو ساختمان جابهجا شوند و در مواقع اضطراری نیز به عنوان مسیر خروج عمل کند.
بتن تقویتشده و دلیل انتخاب آن
در ساخت برجهای دوقلوی پتروناس برخلاف برج توکیو اسکایتری، از بتن با مقاومت بالا استفاده شده است؛ این نوع بتن قویتر از بتن معمولی است و برای مقابله با فشارهای باد و نیروهای جانبی، بسیار مناسبتر است. یکی از دلایل انتخاب بتن به جای فولاد این بود که وارد کردن فولاد ساختاری گرانتر بود و در آن زمان هزینههای واردات فولاد به مالزی زیاد بود.
علاوه بر این، بتنمسلح (reinforced concrete) مزایایی در کاهش نوسان ساختمان دارد؛ در واقع، بتن با مقاومت بالا نسبت به فولاد، در کاهش حرکت (sway) ناشی از باد کارایی بیشتری دارد، که برای آسمانخراشهای بلند مانند پتروناس بسیار مهم است.
بررسی هسته مرکزی و مهاربندی برج
هسته مرکزی هر برج پتروناس مربعی شکل و بسیار بزرگ است (حدود ۲۳ × ۲۳ متر) که با دیوارهای بتنی مقاوم و ستونهایی احاطه شده است. این هسته نقش اساسی در تحمل بار عمودی برج دارد و همچنین در برابر نیروهای جانبی وارد بر ساختمان مقاوم است. دور این هسته، یک حلقه بیرونی متشکل از شانزده ستون عظیم (supercolumns) قرار دارد که قطر زیادی دارند و بار سازه را با هسته مرکزی تقسیم میکنند.
برای مهاربندی جانبی، طبقات از طریق دِیافراگمهای کف (floor diaphragms) به هسته مرکزی و ستونهای خارجی متصل شدهاند تا مقاومت لازم مقابل بارهای جانبی مثل باد را تأمین کنند.
چالشهای مهندسی در ساخت برج پتروناس
ساخت برجهای دوقلوی پتروناس با چالشهای قابل توجهی مهندسی همراه بود. یکی از مهمترین آنها زمین زیر برجها بود: بستر خاک منطقه شامل ترکیبی از سنگ آهکی فرسوده و سنگ نرم بود که باعث میشد طراحی فونداسیون بسیار پیچیده شود. برای غلبه بر این موضوع، مهندسان مجبور شدند ستونهای باربری بسیار عمیق (pile) را بکار ببرند تا بار برج به لایههای مستحکمتر زمین منتقل شود.
همچنین آزمونهای تونل باد برای برآورد رفتار برج در برابر باد بسیار حیاتی بود. با ارتفاع بسیار زیاد برج و سطح بزرگ بدنه، نیروی باد میتوانست اثرات جدی داشته باشد؛ بنابراین طراحی و شبیهسازی کامپیوتری انجام شد و شکل هندسی سطح برج نیز به گونهای تنظیم شد که پایداری بهینهتری برقرار شود. علاوه بر این، اجرای بتنریزی مداوم فونداسیون به حجم بسیار بالا به منظور جلوگیری از درز سرد (cold joints) یکی دیگر از چالشهای اجرایی بود.
عملکرد سازه سکایبردج در مقابل باد
به منظور مقابله با حرکت برجها در اثر باد، پل سکایبردج طراحی شده است به صورتی که بتواند با نوسانات مستقل دو برج سازگار شود. از زیر ساخت آن یک «کمان دو لولایی» (two-hinge arch) استفاده شده که از تکیهگاههایی در طبقه ۲۹ برجها شروع میشود و تا زیر پل بالا میآید. پل روی پایههای چرخان (bearing) قرار دارد که میتواند حرکت محور دو برج را جبران نماید: به این صورت که وقتی برجها به هم نزدیک یا از هم دور میشوند، پل با لغزش یا چرخش سازگار میشود بدون آنکه تنش زیادی به آن وارد شود. به این ترتیب، پل در برابر بادهای شدید و لرزشهای ناشی از بار جانبی مقاومت خوبی دارد و ایمنی سازه بهبود مییابد.
سیستم آسانسور و کنترل سرعت
هر یک از برجهای پتروناس دارای سیستم آسانسور پیشرفتهای هستند. در هر برج تعداد زیادی آسانسور دوطبقه (double-deck) نصب شده است که یکی از دلایل آن تقسیم بار ترافیکی است: طبقات پایین با طبقات همتراز توسط یک سطح آسانسور و طبقات بالا با سطح دیگر سرویس داده میشوند.
علاوه بر آسانسورهای مسافری، برجها دارای لیفتهای سنگین (utility) برای جابهجایی بار و تجهیزات هستند. کنترل سرعت و عملکرد آسانسورها به گونهای طراحی شده که ایمنی در سطوح بالا تضمین شود و در شرایط اضطراری نیز روند اخراج ساکنان سریعتر باشد.
پل آسمانی؛ شاهکار مهندسی معلق
پل آسمانی در طبقات ۴۱ و ۴۲ تنها نقطه اتصال دو برج است و بهگونهای طراحی شده که در برابر باد و زلزله مستقل حرکت کند. دو پایه ۴۵ درجهای آن داخل برجها فرو میروند و در صورت لزوم میتوانند با جکهای هیدرولیکی جدا شوند. در سال ۲۰۰۲، یک توریست فرانسوی به نام آلن روبرت (مرد عنکبوتی فرانسه) بدون اجازه از نمای خارجی تا پل بالا رفت و جهان را شگفتزده کرد!
داخل برجها؛ از مرکز خرید تا سالن فیلارمونیک
- طبقات ۱ تا ۵: سوریا KLCC، یکی از لوکسترین مراکز خرید آسیا با ۳۵۰ فروشگاه
- طبقه ۴۱-۴۲: پل آسمانی (بازدید عمومی)
- طبقه ۸۶: عرشه دیدبانی (ارتفاع ۳۷۰ متر)
- برج ۱: دفتر مرکزی پتروناس و شرکتهای نفتی
- برج ۲: دفاتر شرکتهای چندملیتی (مایکروسافت، هوآوی و…)
- سالن پتروناس (Dewan Filharmonik Petronas): بهترین سالن کنسرت آسیای جنوب شرقی با آکوستیک طراحیشده توسط یاسوهیسا تویوتا
رکوردهای جهانی و افتخارات
- بلندترین ساختمان جهان (۱۹۹۸–۲۰۰۴)
- بلندترین برجهای دوقلو تا امروز (۲۰۲۵)
- بلندترین پل آسمانی دوطبقه جهان
- اولین ساختمان بالای ۴۰۰ متر در منطقه زلزلهخیز جنوب شرق آسیا
- تنها ساختمانی که دو بار عنوان بلندترین را گرفت و از دست داد
ویژگیهای ایمنی و ضدزلزله سازه
هرچند مالزی در موقعیتی با مخاطرات زلزله شدید نسبی نیست، اما سازه پتروناس به گونهای طراحی شده که بتواند نیروهای لرزهای را تحمل کند. سیستم لوله در لوله (core + supercolumns) و دِیافراگمهای طبقات به شکل موثری نیروهای جانبی را منتقل و توزیع میکنند، که این امر پایداری لرزهای را افزایش میدهد.
در مورد ایمنی بیشتر، پل اسکایبردج در مواقع اضطراری به عنوان مسیر تخلیه عمل میکند. این پل طراحی نشده بود که کاملاً سخت به برجها متصل باشد، بلکه بهصورت انعطافپذیر ساخته شده است تا بتواند در اثر حرکت برجها (مثلاً در باد) تغییر موقعیت دهد اما همچنان ارتباط میان دو برج را حفظ کند. همچنین سطح بدنه برجهای دوقلوی پتروناس با استفاده از پوشش فولاد ضد زنگ طراحی شده است که مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد و ایمنی در بلندمدت را ارتقا میدهد.
