کلایمر

در سال 1900 ، معمار کاس گیلبرت - که بعداً کلایمر 55 طبقه Woolworth (1913) را طراحی کرد - مقاله ای را برای توجیه وجود کلایمرهای بلند طراحی کرد. در آن زمان ، نیویورکی ها شاهد اولین رونق آسمان خراش های خود بودند. آنها کنجکاو و گیج و مطمئن بودند که از این ساختارهای جدید چه باید بکنند. از زمان طلوع تمدن ، کلایمر هایی برای کار و زندگی هرگز بیش از شش داستان نبود. سپس ، در طی چند سال کوتاه ، دفاتر 10 ، 15 و حتی 20 داستان با فرکانس هشدار دهنده ظاهر می شدند .

گیلبرت با لحنی کم درک نوشت که کلایمر بلند " صرفاً دستگاهی است که باعث پرداخت زمین می شود ." او به طور ضمنی استدلال می کرد که نیروهای اقتصادی عظیم اقتصادی که مشاغل مشترک را به سمت منهتن پایین می کشند ، ارزشهای زمین را به سمت بالا سوق می دهند. شرکت های دارایی و بیمه ای ، شرکت های حمل و نقل و ارتباطات ، واردکنندگان و صادرکنندگان ، دفتر مرکزی شرکت ها ، ناشران ، موسسات حقوقی و غیره و غیره ، به سختی در انگشت پای پای منهتن قرار گرفتند تا بتوانند محصولات خود را بفروشند و در نزدیکی بندر باشند.
خروج، اورژانس

قیمت بالای زمین به این معنی بود که اگر یک مالک زمین سرمایه معقول اجاره کلایمر خود را بازگرداند ، باید راهی برای کسب درآمد بیشتر از این قطعه پیدا کند. راه حل: ساخت بلندتر . با کف بیشتر اجاره بیشتر می آید. در تاریخ شهرهایی مانند نیویورک و شیکاگو ، آسمان خراش یک پدیده طبیعی بوده است . ارزش های گرانقیمت جایگزین داربست توسعه دهندگان ، کلایمر و معماران را به ایجاد فن آوری های مقرون به صرفه برای ایجاد "جایگزین داربست" جدید در جایی که بیشتر مورد نیاز بود ، تحریک می کند. بنابراین ، در دهه 1880 ، آسمان خراش - جایگزین داربست در آسمان - به دنیا آمد .
بازخورد مثبت

هنگامی که جایگزین داربست بلند قد امکان پذیر شد ، یک حلقه بازخورد مثبت ایجاد کرد: کلایمرهای مرتفع رشد اقتصادی بیشتری ایجاد کردند ، زیرا آنها اجازه می دادند تا بنگاه های بیشتری در همان مکان و در همان زمان قرار بگیرند که این امر باعث افزایش ارزش اراضی و ایجاد انگیزه برای سازندگان برای بهبود جایگزین داربست شد. که به آنها اجازه می داد حتی بلندتر شوند. اما آسمان خراش ها ، به خودی خود ، نمایشگرهای عمومی را نشان می دهند. مشاغل و توسعه دهندگان فهمیدند که می توانند از ارتفاع استفاده کنند و اطلاعات دیگری از جمله تبلیغات شرکت ها یا نشانه موفقیت آنها را ارائه دهند.

در نتیجه ، بین سالهای 1890 و 1931 ، بلندترین کلایمر جهان از 94 متر (350 فوت) به 381 متر (1250 فوت) رسید ، به طور متوسط ??نرخ رشد سالانه 6.3? بود. رکود بزرگ و جنگ جهانی دوم تقاضای کلایمرهای بلند را به مدت 15 سال متوقف کرد. سپس ، هنگامی که جهان ظروف سرباز یا مسافر خود را تمیز کرد ، کلایمرهای بلند دوباره شروع به بلند شدن کردند با این وجود ، تا قرن بیست و یکم آسمان خراش یک پدیده جهانی نبود.
رشد در ارتفاع بلندترین کلایمرهای جهان از سال 1885 تا به امروز. منبع: CTBUH .
جهانی سازی و بلندترین کلایمرهای جهان

شهرنشینی سریع ، جهانی سازی و توسعه اقتصادی ثروت جدیدی را برای کشورهای با درآمد کم سابق به وجود آورده است. در نتیجه ، این امر به شهرها و ملل در سراسر جهان اجازه می داد که نه تنها به عنوان پاسخی به شرایط اقتصادی ، بلکه به عنوان یک موتور برای رشد اقتصادی ، از ساخت و ساز در آسمان خراش ها استقبال کنند. بدین معنی که نوآوری در کلایمر همراه با افزایش درآمدهای جهانی به معنای این است که می توان از آسمان خراش ها به عنوان محرک های رشد شهری استفاده کرد و به عنوان بخشی از استراتژی های برنامه ریزی شهری برای ایجاد مکان های جدید و خوشه های صنعتی جدید استفاده کرد. این به ویژه در آسیا مورد استفاده قرار می گیرد ، جایی که از آسمان خراش ها برای چرخش تمرکز جهان به سمت شرق استفاده شده اند.
ظهور Supertalls

به احتمال زیاد ، اولین باری که هر دولتی در ساخت بلندترین کلایمر جهان نقش موثری داشت در دهه 1960 در نیویورک بود. منهتن پایین ، یک منطقه تجاری پیر ، در اوقات سختی سقوط کرده بود. برج های دوقلو ، تا سال 1973 به پایان رسید ، بخشی از یک تلاش آگاهانه توسط یک آژانس دولتی محلی شد - در این مورد ، بندر نیویورک و نیویورک (PANYNJ) - برای ساخت و بهره برداری از بلندترین کلایمر های جهان ، و احیای آنچه بود. در اصل اولین منطقه آسمان خراش در جهان (به موازات حلقه شیکاگو) است.

به طور خلاصه ، فشارهای رقابتی رشد اقتصادی به همراه وجود یک سازمان بزرگ صنعتی از کلایمر ، معماران ، تأمین کنندگان ، پیمانکاران عمومی و موسسات مالی ، به شهرهای جدید اجازه داده اند تا وارد بازی قد شوند. این شهرها از نوآوری های جدید فن آوری استفاده کرده اند و محرک آن بوده اند که به کلایمر ها اجازه می دهد قد بلندتر و کم هزینه باشند . اکنون به تکامل برخی از این جایگزین داربست روی آورده ایم.
مشکل جاذبه

در قدیم ، قبل از ظهور آسمان خراش ها ، بیشتر کلایمر های بزرگ دارای دیواره های سنگ تراشی سنگین بودند. یعنی دیوارهایی که کلایمر را نگه داشته اند. اما در طول قرن 19 ، با افزایش تقاضا برای سازه های بلندتر و بزرگتر ، این دیوارها نیاز به ضخیم تر بودن نسبت به پایه داشتند. این دو مشکل را نشان می دهد. اول این که دیوارهای ضخیم تر دسترسی به نور داخلی را کاهش می دهند. دوم اینکه ، در بعضی مقاطع ، به خصوص در تنگه های باریک ، ضخامت دیوارها در طبقه همکف قسمت اعظم فضای قابل استفاده را از بین می برد و به همین دلیل استفاده اقتصادی از جایگزین داربست نبود. به عنوان مثال ، کلایمر 16 طبقه ای Monadnock در شیکاگو (1893) با اتمام بلندترین کلایمر تجاری باربری سنگ تراشی جهان به پایان رسید. دیواره های پایین آن شش ضخامت دارد. دیوارهای کلایمر جهانی جوزف پولیتزر (1890) در شهر نیویورک به ضخامت 11.5 فوت در زیرزمین و هفت فوت ضخامت در سطح خیابان بود .

در طول نیمه دوم قرن 19 ، معماران و کلایمر با استفاده از ستونهای آهنی و پرتوهای برای کاهش میزان سنگ تراشی ، آزمایش کردند تا اینکه در نهایت به فکر استفاده از آهن و بعداً از فولاد برآمدند تا کل ساختار را از بین ببرند. به طور کلی نیاز به سنگ تراشی باربری دارید. کشف اسکلت فلزی به این معنی بود که بالاخره سد گرانش شکسته شد. این واقعاً انقلابی بود ، زیرا از زمان طلوع تمدن ، حدود 10،000 سال پیش ، تا دهه 1880 ، تمام بلندترین سازه های جهان با سنگ نگه داشته شده بودند.
دمیدن در باد

به هر حال پس از حل مشکل گرانش ، مشکل جدیدی بوجود آمد. برای کلایمری در حدود 10 طبقه یا بالاتر ، نیروهای بادی (به اصطلاح بارهای جانبی) شروع به افزایش چشمگیر می کنند (نادیده گرفتن مشکل زمین لرزه ها در حال حاضر. من در یک پست آینده به این برمی گردم). هیچ کس نمی خواهد در کلایمر دیگری کار کند که کار کند. و حتی بیشتر از این ، هیچ کس نمی خواهد یک کلایمر که ممکن است روزی با طوفان سرنگون شود .

برای حدود 80 سال ، در واقع راه حل مشکل باد استفاده از فولاد بیشتر بود - تیرها و ستونهای ضخیم تر و / یا بیشتر ، و یا عناصر مهاربند مورب. مشکل این است که با بلندتر شدن کلایمر ، مقدار فولاد مورد نیاز به طور نامتناسب افزایش می یابد. علاوه بر این ، ستونهای فلزی اضافی مورد نیاز برای استحکام بدان معنی است که فضای داخلی شلوغی برای سرنشینانی که طی قرن 20 میلادی خواستار برنامه های طبقه بزرگتر و بازتری بودند ، شلوغ تر می شود.

در سال 1969 ، مهندس مشهور سازه ، فضلور خان از Skidmore ، Owings & Merrill (SOM) ، با توجه به بلندتر شدن کلایمر ، فولاد نظری "حق بیمه" را تخمین زد. وی اظهار داشت اگر نیرو های گرانشی تنها نگرانی باشند ، با بلندتر شدن کلایمرها ، میزان نیاز به فلز با سرعت نسبتاً کند و خطی افزایش می یابد. اما اگر مشکل باد معلوم شود ، مقدار فولاد مورد نیاز با سرعت فزاینده ای افزایش می یابد.
"حق بیمه ارتفاع" این نمودار توسط مهندس فضلور خان تهیه شده است. این نشان می دهد که چگونه مقدار فولاد لازم برای سفت کردن کلایمر در برابر نیروهای بادی به طور چشمگیری با ارتفاع کلایمر افزایش یافت. این ایده به جستجوی راه حل های جدید مهندسی آسمان خراش ها در دهه 1960 کمک کرد. برای منبع ، به علی و مون (2007) مراجعه کنید .
امیدی تازه

در دهه 1960 ، همه چیز تغییر کرد. فضلور خان یکی از چندین مهندس بود که به ایجاد انقلاب یا تغییر پارادایم برای مهندسی کلایمرهای بلند کمک کرد. استدلال اصلی وی این بود که از آنجا که اسکلت فلزی بند در ارتفاعات بیشتر ناکارآمد است ، برای متوقف کردن باد به روش های ساختاری جدیدی نیاز بود. و به زودی آنها شروع به ظهور کردند. همانطور که مهندس برجسته SOM ، ویلیام بیکر می نویسد ،

    این ابر سیستم های جدید با ظهور رایانه ها و پیشگامان مهندسی مانند فضلور خان ، هال ایینگار ، ویلیام لمسورایر ، لسلی رابرتسون و دیگران امکان پذیر شد. اگرچه مبانی مفهومی این سیستمها ساده بود ، اما روشهای محاسباتی قبلی برای استفاده در طراحی مناسب نبودند. سرانجام با استفاده از رایانه اصلی می توان زنده بودن این سیستم ها را نشان داد. علاوه بر اعتبارسنجی سیستمها ، مطالعات پارامتری مهمی برای ایجاد محدوده ارتفاع قابل اجرا برای سیستمهای مختلف انجام شد.

این سیستم های جدید امکان ساخت کلایمر هایی را که نه تنها بلندتر بودند ، بلکه سخت تر نیز داشتند و از فولاد کمتری در هر فوت مربع مساحت کلایمر استفاده می کردند. کلایمر امپایر استریت در هر پا 42.2 پوند وزن داشت ، در حالی که برج بسیار بلند سیرس (ویلیس) (1974) تنها 33.0 پوند در هر فوت مربع بود.
ساخت و ساز کامپوزیت

علاوه بر نوآوری های طراحی ، یک کشف حیاتی دیگر با مواد بود. دیگر بلندترین کلایمرهای جهان با استفاده از فولاد ساخته نمی شوند. امروزه اکثریت قریب به اتفاق آنها از طرحی کامپوزیت از فولاد و بتن استفاده می کنند تا ساختاری کارآمدتر داشته باشند. ویلیام بیکر می نویسد ،

    فولاد برای طراحی طبقه های اداری با فاصله طولانی بسیار عالی است. سبک وزن است ، به راحتی توسط مستاجران قابل اصلاح است و می توان به سرعت احداث کرد. از طرف دیگر بتن در حمل وزن برج بسیار مقرون به صرفه است و جرم آن در کاهش حرکات کلایمر مفید است. سیستم های جدید قالب و همچنین قابلیت پمپاژ بتن در ارتفاعات بسیار زیاد باعث افزایش سرعت ساخت بتن شده است. علاوه بر این ، میرایی ذاتی یک سیستم جانبی بتونی به طور کلی بالاتر از یک سیستم فولادی است.

    در نتیجه ادغام فولاد و بتن به داخل کلایمرهای کامپوزیت منجر به ترکیبات بی ظاهر و بی پایان دو سیستم شده است. شاید رایج ترین سیستم های کامپوزیتی از هسته های بتونی مسلح و قاب کف فلزی استفاده کنند.


مهندسان سیستم های ساختاری متفاوتی ایجاد کرده اند تا ضمن خنثی کردن باد ، باد بلندتر شوند (و فن آوری های دیگری که در پست آینده مورد بحث قرار می گیرند). در حقیقت می توان گفت که امروز امکانات فراوانی وجود دارد. سازندگان ، به نوعی ، بسته به شرایط محلی ، سبک های معماری و سرنشینان در نظر گرفته شده می توانند رویکرد یک از ستون-A-و-از-ستون-B را در نظر بگیرند. در اینجا ، من به طور خلاصه چند مورد (اما مطمئناً همه آنها) از نوآوری های حیاتی در سیستم های ساختاری را برجسته نمی کنم تا طعم چگونگی تکامل جایگزین داربست را ارائه دهم.
لوله

اولین نوآوری در انقلاب فن آوری نوین ، طراحی لوله‌ای بود که توسط فضلور خان در سال 1961 توسعه یافت و اولین بار در کلایمر آپارتمان 43 طبقه DeWitt-Chestnut (1963) در شیکاگو استفاده شد. با طراحی لوله ، نما ساختار است - یک لوله عمودی - که در آن ستونهای محیطی نسبتاً نزدیک به یکدیگر قرار گرفته و توسط تیرها در کنار هم قرار گرفته اند. بنابراین ، نما وظیفه سه گانه را انجام می دهد: این سازه را نگه می دارد ، آن را در برابر باد بند می کند ، و بخشی از سبک معماری است. برج های دوقلوی نشان دهنده تسلط اولیه این فرم است .

در ابتدا ، یک طغیانگر مجموعه ای از پرتوهای افقی روی یک قایق بادبانی بود که از طرف کشتی بیرون می آمد تا به پشتیبانی اضافه کند. این ایده برای آسمان خراش ها برای اولین بار توسط معمار لوئیجی مورتی و همکار ، مهندس او پیر لوئیجی لروی برای کلایمر های بلند ویکی 47 طبقه (طبقه برج ویکتوریا (اکنون برج بورس اوراق بهادار)) در سال 1964 در مونترال در سال 1964 مورد استفاده قرار گرفت. اخیراً ، به یکی از محبوب ترین طرح ها برای سازه های ابرخودرو تبدیل شده است. در این حالت ، به طور مساوی در طول کلایمر دو یا سه برآمدگی وجود دارد که "دیوارهای" طبقه بالا از هر دو باند یا استوانه های فلزی هستند که از هسته مرکزی تا محیط حرکت می کنند. بسیاری از بناهای بیرون زده نیز دارای ستون های مگا (ستون های بسیار ضخیم) برای محکم کردن بیشتر سازه هستند. برج شانگهای 128 طبقه (2015) از این طرح استفاده می کند ، همانطور که از 101 طبقه تایپه 101 (2004) استفاده می شود .

مهندس SOM ویلیام بیکر ایده هسته سرکوب شده برای ابرخودروها را آغاز کرد. در ابتدا از آن برای کلایمر کاخ 73 طبقه برج سه (2004) در سئول استفاده می شد ، اگرچه به نظر می رسد این ایده برای اولین بار در برج CN در تورنتو (1976) اجرا شده است. موفقیت در طراحی نشان می دهد که می تواند برای ساختاری حتی بلندتر مورد استفاده قرار گیرد ، و در نهایت به عنوان سیستم ساختاری برای 163 طبقه برج خلیفه (2010) انتخاب شد. نکته اصلی این است که هسته اصلی کلایمر مانند حرف "Y" شکل گرفته است. آسمان خراش دارای یک هسته مرکزی معمولی است ، اما همچنین دارای سه هسته اضافی به آن متصل است ، که در آن هر بال دو "دیگر" را تحت فشار قرار می دهد. هسته مرکزی و بالها در کنار هم ، کلایمر را به ویژه در برابر نیروهای مختلف باد مقاوم می کنند. این نوع ساختاری همچنین برای اولین بار از آسمان خراش 1 کیلومتری جهان ، برج جده در عربستان سعودی استفاده می شود که در حال ساخت است و احتمالاً در سال 2020 به پایان می رسد.


بنابراین ، برای اولین برج بلند مایل چه نوع ساختاری را می توان انتظار داشت؟ البته هیچ راهی برای پاسخ به این سؤال وجود ندارد. طراحی نهایی به عوامل بسیاری بستگی دارد ، از جمله سبک معماری ، استفاده از کلایمر ، هزینه مصالح ، مقررات مربوط به کلایمر سازی محلی و شرایط محیطی و زمین شناسی. اما منطقی است که بگوییم یک کلایمر  بلند مایل به ترکیبی از عناصر ساختاری است که در بالا توضیح داده شده است.