مهندسی بی‌نهایت: برج‌های پتروناس؛ نمادی از گذشته و آینده‌ کشور مالزی

مالزی را اغلب به‌عنوان کشوری پیشرو از نظر تجارت و اقتصاد درمیان کشورهای با اکثریت مردمان مسلمان می‌شناسند؛ فدراسیونی واقع در شرق دور و نزدیکی خط استوا با پایتختی که یکی از قلب‌های تپنده‌ی اقتصاد شرق آسیا و چه بسا جهان به‌شمار می‌رود. کوالالامپور، شهری متکثر و چندرنگ که مردمانی از نژاد‌ها و ادیان مختلف را در خود جای داده و جمعیت منطقه متروپولیتن آن روی‌هم‌رفته بیشتر از هفت میلیون نفر است.

تکثر و تنوع کوالالامپور مختص مردمانش نیست؛ این شهر به داشتن مراکز تجاری بزرگ هم مشهور است. اگر در دسته‌ی افرادی بوده‌اید که اندکی درمورد مالزی و نکات جالب پیرامون آن کشور کنجکاوند، یا اگر سفری به کوالالامپور داشته‌اید، احتمالاً توجهتان به برج‌های پتروناس جلب شده است؛ برج‌هایی که در مرکز کوالالامپور سر به آسمان کشیده‌ و در میانه‌‌‌های تنه‌ی ۸۸ طبقه‌ای خودشان، توسط پلی در میان آسمان به هم متصل شده‌اند.

برج‌های پتروناس از سال ۱۹۹۸ تا سال ۲۰۰۴ از سوی شورای سازه‌های بلند و زیستگاه‌های شهری یا CTBUH به‌عنوان بلندترین سازه‌ی دنیا شناخته می‌شدند؛ تا اینکه در سال ۲۰۰۴ جای خود را در این رده‌بندی به ساختمان تایپه ۱۰۱ دادند. در ادامه‌ی این مقاله سعی می‌کنیم با تاریخچه‌ی ساخت و جزئیات بیشتری از برج‌های پتروناس آشنا شویم. جدای از رقابت موجود در رده‌بندی بلندترین‌سازه‌ها که بخشی از سروصدای مربوط به آن‌ها عموماً جنبه‌ی تبلیغاتی دارد و با در نظر گرفتن اینکه رکوردها اساساً برای شکسته شدن ثبت می‌شوند، این شاهکارهای مهندسی مرکز شهر کوالالامپور به‌مدت ۶ سال بلندترین آسمان‌خراش‌های ساخته‌شده به دست بشر بوده‌اند و ارزش نگاه نزدیک‌تر را قطعاً دارند.

به‌باور برخی، برج‌های دوقلوی پتروناس به‌خوبی نمایانگر فرهنگ و پس‌زمینه‌ی اسلامی کشور مالزی هستند. برخی دیگر از این برج‌ها به‌عنوان نمادی از گذشته و آینده‌ی مالزی و کولالامپور یاد می‌کنند؛ سازه‌هایی که در عین دربرداشتن برخی نمادهای فرهنگی و سنتی مردمان آن کشور، نشانگر شور و تمایل کوالالامپور برای پیوستن به جرگه‌ی شهرهای مدرن هستند. با هرگروهی که موافق یا مخالف باشیم، درنهایت احتمالاً همگی روی این موضوع اتفاق نظر پیدا خواهیم کرد که پتروناس صفحه‌ای درخشان به تاریخ معماری اضافه کرده است. این برج‌ها بعد از آغاز به کار به‌عنوان مراکز تجاری، برجستگی و اهمیت کوالالامپور را به‌عنوان یک مرکز تجاری و فرهنگی به‌خوبی تثبیت کردند.

اگرچه شخصیت یا کارکتر کلی این سازه دارای فناوری‌های پیشرفته و رویکردی بین‌المللی است؛ اما سازه به‌طور مشخص مالزیایی باقی مانده است. چنین برداشت می‌شود که برج‌های دوقلوی پتروناس با قرار گرفتن در مرز شمالی سوپر کریدور چند‌رسانه‌ای (MCS) و با بهره بردن از امکانات ارتباطی پیشرفته‌ی آنجا، مالزی را به خط مقدم عصر انفجار اطلاعات رسانده‌اند.

طرح متقارن برج‌های دوقلوی پتروناس در کوالامپور مالزی (تصور از ویکی‌مدیا)

برج‌های دوقلوی پتروناس در نگاه نخست چند مشخصه‌ی کلی دارند:

• پل آسمانی دوطبقه در طبقات ۴۱ و ۴۲
• آسانسورهای دو طبقه با سرعت بالا
• سیستم کنترل سازه
• سیستم امنیتی سازه
• سیستم ارتباطات الکترونیکی

برج‌های پتروناس با ۴۵۲ متر ارتفاع در شهر کوالالامپور مالزی توسط معمار آمریکایی-آرژانتینی به نام سزار پلی طراحی شدند. پتروناس درواقع نام منتسب به شرکت ملی نفت مالزی (پترونال ناسیونال برهاد) است. این شرکت در سال‌های میانی دهه‌ی ۱۹۹۰ میلادی در پی آن بود تا مرتفع‌ترین سازه‌ی ایجادشده به دست بشر را بسازد و از همین روی، پیشنهاد تأمین هزینه‌های مالی ساخت این برج را مطرح کرد. ساخت برج‌های دوقلو در تاریخ یکم ماه مارس ۱۹۹۳ میلادی (۱۰ اسفند ۱۳۷۱ خورشیدی) به‌طور رسمی آغاز شد و سه سال بعد مراحل اصلی ساخت آن به پایان رسید و در ماه اوت ۱۹۹۹ هم به‌طور رسمی افتتاح شد. برج‌های پتروناس در سال ۱۹۹۸ با پشت سر گذاشتن برج‌ سیرز در شیکاگو تبدیل به بلندترین برج دنیا شدند.

ستون‌های این برج از بتن مسلح‌شده با فولاد ساخته شده‌اند و در نمای آن از فولاد ضدزنگ و شیشه استفاده شده است. این طرح‌های شیشه‌ای به‌نوعی یادآور نقوش هنری در معماری دوره‌ی اسلامی است. این دو برج ۸۸ طبقه در طبقات ۴۱ و ۴۲ با یک پل هوایی مخصوص پیاده‌روی به یکدیگر متصل می‌شوند.

مربع وسطی نشانگر زمین و چهارگوشه‌ی آن است. پیچیدگی این هندسه در باورهای دین اسلام به‌نوعی نمادی از پیچیدگی فهم خداوند است. در داخل مربع اصلی یک مربع دیگر با زاویه‌ی ۴۵ درجه قرار گرفته تا نمای کلی از بالا درنهایت شکل یک ستاره‌ی هشت گوشه را به خود بگیرد. در داخل ستاره‌ی هشت پر و روی زوایای داخلی ستاره، هشت نیم‌دایره قرار دارند. این ریزه‌کاری‌های هندسی درکنار هم یک شکل ۱۶ شاخه‌ای ایجاد می‌کنند. هر یک از ۱۶ زاویه‌ی داخلی شامل نیم‌دایره‌های کوچک‌تری است که بیانگر ساختار ستون‌های اصلی ساختمان است.

هر برج دارای تقریباً ۱۸۶ هزار متر مربع فضای اداری است. فضای قابل‌استفاده‌ی برج‌ها با ایجاد ساختمان‌های ۴۳ طبقه‌ای و اتصال آن‌ها به ساختمان اصلی افزایش پیدا کرده است. همان‌طورکه پیش‌تر هم اشاره شد، یک سازه‌ی آهنی دوطبقه‌ای با ۵۳ متر طول به نام پل آسمان یا Sky Bridge برج‌های دوقلوی پتروناس را در طبقات ۴۱ و ۴۲ به یکدیگر متصل می‌کند و می‌تواند به‌عنوان خروجی اضطراری در مواقع آتش‌سوزی نیز مورد استفاده قرار بگیرد. به‌منظور تحمل بار پل، دو لوله‌ی آهنی به شکل V از طبقه ۲۹ هر برج به پل آسمان متصل شده و وزن آن را به برج‌ها منتقل می‌کند. دو انتهای تیر‌آهن‌های افقی پل روی پایه‌های لغزنده قرار گرفته‌اند و از هر برج به اندازه‌ی ۰٫۲۵۴ متر آزادی حرکت دارد.

با حفر چاهک ‌در خاک و مطالعه‌ی نمونه‌های به‌دست‌آمده، مشخص شد که خاک محل ساخت برج از سه لایه‌ تشکیل شده است:

• لایه‌ی آبرفتی یا رسوب ته‌نشین‌شده
• لایه‌ی متشکل از خاک رس و سیلت
• لایه‌ی سنگ آهک با عمق متغیر بین ۲۰ تا ۲۰۰ متر که در برخی از نواحی آن فرسایش منجر به ایجاد حفره‌هایی شده است

تصویری از مراحل اولیه‌ی ساخت برج‌ها

پس از ساخت دیوار دیافراگمی، محل ساخت برج تا ۲۰ متر گودبرداری شده و دیوار با اتصال به زمین به‌طور کامل مهار شد. فونداسیون نهایی از یک بستر با عمق ۴٫۵ متر تشکیل شد که در عمق ۱۹ متری زمین و روی شمع‌های اصطکاکی مستطیل‌شکل با ابعاد ۱٫۲ در ۲٫۸ متر قرار می‌گرفت. هر یک از برج‌ها روی ۱۰۴ شمع با عمق‌های متفاوت قرار گرفته است و هر شمع بین ۶۰ تا ۱۱۵ متر نسب به بستر فونداسیون عمق دارد. برای پر کردن منافذ متعدد در لایه‌ی سنگ آهک و نواحی سست دیگر مانند محل تماس لایه‌ی سنگ آهک با لایه‌ی سیلت و خاک رس از روش تزریق فشار دوغابی استفاده شد.

طرحواره‌ای از نحوه‌ی جاگذاری شمع‌های زیرین برج‌ها

سازندگان برای میکس بتن از آب سرد استفاده کردند و دمای سنگ‌دانه‌ها نیز با پاشش آب سرد پایین آورده شد. در مراحل ساخت پی سعی بر این بود تا میزان آب در ماسه در حداقل میزان ممکن نگه داشته شود. اختلاف دمایی بین زمین و بستر به‌طور مداوم با استفاده از ترموکوپل‌های کار گذاشته شده در بستر بتنی مورد پایش قرار می‌گرفت. کل فرایند پی‌سازی برج‌ها از زمان حفاری خاک تا اتمام ساخت شالوده‌ی بتنی ۱۲ ماه زمان برد. پودیوم یا بخش پایینی برج‌ها با ۱۹ متر عمق در شش طبقه ساخته شده و توسط‌های دیوارهای دیافراگمی به عمق ۳۰ متر، ضخمات ۰٫۸ متر و طول ۹۷۰ متر احاطه شده می‌شود. ستون‌های قرارگرفته در خارج از سطح استقرار برج‌ها، وزن بخش زیرین و پارکینگ برج‌ها را تحمل می‌کند. پارکینگ و پودیوم برج‌های پتروناس نیز‌ روی سیستم اسلب بتنی ساخته شده است.

به‌منظور تهیه‌ی فضای پارک خودرو برای کارمندان اداره‌ها، مشتریان مرکز خرید و بازدید‌کنندگان برج، نیاز به انجام کارهای عمرانی از جمله حفاری، خاک‌برداری و بتن‌ریزی در عمق زمین بود. ساخت زیرزمین برج‌های دوقلو با عمق ۲۰ متر پس از اتمام مرحله‌ی پی‌سازی و ساخت دیوار دیافراگمی شروع شد. پس از ساخت مت‌های بتنی مهندسان باید راهی برای کاهش فشار روی‌به‌بالای وارد شده از طرف آب‌های زیرزمینی پیدا می‌کردند. برای این منظور شمع‌های شنی به قطر هر کدام یک متر و عمق ۸ متر و به فاصله‌ی ۸ متر از مرکز یکدیگر در داخل زمین حفر شده و سپس یک لایه‌ی ۴۵۰ میلی‌متری از شن‌ فیلترشده‌ی درجه بالا برای پر کردن شمع‌ها استفاده شد.

در ادامه، اسلب‌های بتنی با ضخامت ۱٫۲ تا ۲٫۹ متر روی مت‌های خشک‌شده قرار داده شد. حفره‌های دفع‌آب یا زه‌آبی تعبیه‌شده در داخل اسلب‌های بتنی فونداسیون به شمع‌های شنی متصل شدند تا بدین‌ترتیب آب‌های زیرزمینی پس از بالا آمدن در داخل شمع‌ها و ریختن به گودال‌ها‌ی مخصوص به سطح زمین پمپاژ شود. برای ساخت زیرزمین برج‌های دوقلوی پتروناس از روش‌ معمول اسلب و ستون و از حدود ۱۷٫۴ هزار متر مکعب بتن، ۱۹۸۰۰ مگاتن فولاد و ۳۴ هزار مترمربع قالب‌بندی استفاده شد.

مهندسان پس از مدل‌سازه‌های پیچیده‌ی رایانه‌ای و آزمایش‌های تونل باد، اقدام به طراحی سیستم سازه‌ای برج‌ها کردند. قالب سازه با بهره بردن از سیستم کف فولادی به‌نوعی طراحی شده‌ است که می‌تواند نیروهای عرضی و عمودی واردشده در پی وزش باد را تحمل کند. هر کدام از دو برج دارای ۱۶ ستون اصلی به قطر ۲٫۴۴ متر هستند. این ستون‌ها با بتن از درجه‌ی فشاری ۶۹ هزار مگاپاسکال ساخته شده‌اند. ستون‌ها با افزایش ارتفاع نازک‌تر شده و با شیب ملایم به سمت داخل متمایل می‌شوند.

پل آسمان دو طبقه یکی از شاخصه‌ها و نمادهای برجسته‌ی برج‌های دوقلوی پتروناس است. این پل، بخشی کاربردی و ضروری در سازه‌ها به‌شمار می‌رود. پل آسمان با طول ۵۸٫۴ متر، در طبقات ۴۱ و ۴۲، لابی‌های آسمان واقع در این طبقات را به هم متصل کرده و رفت‌وآمد بین دو برج را در طبقات بالای آسمانخراش تسهیل می‌کند.

پل آسمان توسط شرکت صنایع سنگین سامسونگ کره جنوبی (Samsung Heavy Industries) ساخت و مونتاژ شده است. کارهای ساخت این پل منحصربه‌فرد توسط سامسونگ بر مبنای دقیق ترین کدها و استانداردهای آن دوران صورت گرفته است.

دست‌اندرکاران پروژه برای تسهیل این روند، تصمیم گرفتند کل پل را در قالب پنج بخش اصلی روی زمین مونتاژ کرده و آن‌ها را جداگانه به ارتفاع مد نظر رسانده و در آنجا کارهای اتصال نهایی را انجام دهند. دو بلوک انتهایی پل، دو پایه‌ی اصلی پل آسمان و در نهایت بخش مرکزی پل آسمان، ۵ بخشی بودند که قرار بود به‌طور مجزا روی زمین مونتاژ شوند.

مطالعات و بررسی ارائه‌های علمی برای فرایند لیفتینگ یا بلندسازی پل آسمان تا ارتفاع مد نظر به‌مدت بیش از یک سال در ایالات متحده و کره جنوبی انجام شد. هدف اصلی کارشناسان از این بررسی‌ها، شبیه‌سازی شرایط مختلف باد و آب‌وهوای محل در طی ۵۰ سال گذشته بود.

تصویری از داخل پل آسمان

بلند کردن پل آسمان به‌طور کلی در ۹ مرحله انجام شد که در زیر به‌طور اجمالی به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

• پایه‌های پل‌های آسمان یک‌به‌یک توسط جرثقیل‌های برجی بلند شدند. پس از قرار گرفتن پایه‌ها در موقعیت مورد نظر، از کابل‌های مهارکننده‌ی ویژه‌ای برای پایین آوردن پایه‌ها روی یاتاقان‌های دائمی مستقر در طبقه ۲۹ برج کمک گرفته شد.
• دو بلوک انتهایی پل آسمان به‌صورت جداگانه بلند شدند. بلوک‌ها حدود ۱۰۰ میلی‌متر بالاتر از موقعیت نهایی خود در طبقه‌ی ۴۱ نصب شده بودند. بلوک‌ها به‌نحوی مستقر شدند تا فضای خالی مورد نیاز برای بخش مرکزی پل در حین بلند کردن آن فراهم شود.
• چهار جک بالابر واقع در طبقه‌ی ۵۰ هر دو برج به مرکز پل و همچنین چهار جک بالابر دیگر واقع در طبقه‌ی ۴۸ هر دو برج، به انتهای پل متصل شدند.
• در ادامه بخش مرکزی پل آسمان به جرم ۳۲۵ تن حدود ۱۱ متر بالا برده شده و مهار شد.
• پس از بررسی نهایی و مساعد بودن همه‌ی شرایط، فرایند اصلی لیفتینگ مرکزی تا ارتفاع نهایی ۱۷۰ متری آغاز شد.
• بخش مرکزی به‌آرامی با سرعت ۱۲ متر در ساعت به سطح نهایی خود انتقال یافت.
• یک اتصال موقت پیرامون بخش مرکزی و فریم بلوک انتهایی برای اطمینان از نبود تنش‌های احتمالی مخرب میان آن دو ایجاد شد.
• پایه‌ها به موقعیت نهایی خود منتقل شدند و بلوک‌های انتهایی پل آسمان روی یاتاقان‌های دائمی خود در سطح ۴۱ پایین آمدند.
• پس از برداشته شدن سیستم بالابر، کف‌ها بتن‌ریزی شده و پل آسمانی مسقف شد. تجهیزات تعمیر و نگه‌داری هم روی ریل‌های فولادی ضدزنگ در بالای پل نصب شده بودند.
• کل عملیات بلند کردن پل آسمان تا طبقات ۴۱ و ۴۲ برج‌های دوقلوی پتروناس نزدیک به ۳۲ ساعت طول کشید.

در این بخش و در جدولی که مشاهده می‌کنید، شماری از اعداد و ارقام جالب پیرامون برج‌ها و نکات حاشیه‌ای پیرامون آن‌ها به‌صورت جامع آورده شده است:

آلن روبرت کوهنورد شهری فرانسوی یک بار در سال ۱۹۹۷ از دیوار شیشه‌ای و فولادی بیرونی برج‌های پتروناس تاورز بالا رفت. وی این کار را با دست‌وپای خالی و بدون هیچ دستکش یا پوشش کوهنوردی خاصی و همچین بدون استفاده از هیچ نوع وسیله‌ی ایمنی خاص و بدون هشدار یا اعلام قبلی به دست‌اندرکاران برج انجام داد. برخی روبرت را با لقب اسپایدرمن (شخصیت معروف داستان و فیلم‌هایی به همین نام) می‌شناسند.

نمایی از داخل برج از قسمت لابی

بیشتر کارهای ساختمانی اساسی پتروناس در پروژه‌ی ساخت این بناها در شب انجام می‌شد. این در حالی بود که کارهای تکمیلی در داخل سازه‌ها در روز انجام می‌گرفت تا در هزینه‌های مربوط به تأمین نور صرفه‌جویی شود. در روزهای اوج ساخت‌و‌ساز پتروناس و در پرکارترین زمان‌ها، به‌طور هم‌زمان ۷ هزار کارگر در سایت ساختمانی مستقر بودند.

حفظ حالت عمودی ساختمان، از جمله در هنگام بارگیری پل آسمانی ۷۵۰ تنی در ارتفاع ۱۷۰ متری از سطح زمین، مشکل اصلی بود. علامت‌های پیمایش دائمی و جدیدترین سیستم موقعیت‌یابی جهانی برای بررسی حالت عمودی سازه در محل‌های مورد نظر هر روز و هر شب استفاده می‌شد. به‌منظور به حداقل رساندن استفاده‌های نادرست یا هرگونه خطای احتمالی، ابزارهای یکسان در هر ۲۴ ساعت توسط شخصی ثابت به‌کار می‌رفت.

از سویی‌دیگر به‌علت وجود بار ۲۷۰ هزار تنی روی هر برج، احتمال نشست هم چالش دیگری بود که باید به آن توجه می‌شد. در این راستا، افزودن برخی اقدامات داخلی روی سازه مانند ایجاد شکاف انحراف ۲۵ میلی‌متری بین دیوار دال و تیر حلقه و همچنین کارهای دیگری از قبیل علامت‌گذاری‌های متوالی و استفاده از ابزارهای اندازه‌گیری برای بررسی کوتاه شدن احتمالی ستون‌ها انجام شد.

ساخت قله‌ی فولادی سازه‌ای با ارتفاع ۷۳٫۵ متر در بالای هر برج به‌مدت حدود ۱۹ هفته در کارگاه‌های ژاپن، کره جنوبی و مالزی زمان برده بود. بلند کردن و نصب هر قله ۱۷۶ تنی هم چالشی دیگر در مسیر اتمام ساخت این آسمانخراش‌ها بود. بخش‌های نیمه‌مونتاژشده‌ی قله‌ها به ترتیب از روی زمین بلند شده و به بالای برج انتقال یافتند. استفاده از یک سیستم جک هیدرولیکی مناسب تولرانس از جهت عمودی به‌میزان ۳ میلی‌متر را تضمین می‌کرد. درنهایت کارهای مربوط به بلند کردن و انتقال قله‌ها هم سه روز زمان برد.

قله‌های فولادی از نمای نزدیک

برج‌های دوقلوی پتروناس در زمان اتمام ساختشان پرده‌ای نو بر آسیای جدید در آستانه‌ی هزاره‌ی سوم برافراشتند. در میان ساختمان‌های بتن آرمه‌ی متداول در گوشه‌وکنار جهان، این سازه‌ها به‌منزله‌ی یک پیروزی خیره‌کننده در عرصه‌ی معماری، صفحه‌ای درخشان به تاریخ معماری دنیا اضافه کردند. بااین‌حال، حمله به برج‌های دوقلوی مرکز تجارت جهانی در سال ۲۰۰۱، بحث‌های ملی و بین‌المللی داغی را درمورد مسائل مربوط به آینده‌ی این ساختمان‌های فوق‌العاده ایجاد کرده بود. پس از آن حادثه، متخصصان طراحی و ساخت‌و‌ساز به یادگیری بیشتر پیرامون طراحی بهتر سازه‌ها برای مقاومت دربرابر انفجار در ساختمان‌های درمعرض خطر روی آوردند.

تنها راه برای نشان دادن قدرتمان، ساختن دو برج با اندازه‌های مشابه است. نمی‌دانم چرا باید تسلیم گروهی از جنایتکاران شویم.

در دنیای امروز و درحالی‌که بیش از ۲۱ سال از واقعه‌ی ۱۱ سپتامبر هم گذشته است، به‌نظر می‌رسد که متخصصان امر در سرتاسر جهان ترسی از انجام حملات مشابه در نقاط دیگر دنیا نداشته‌اند؛ چراکه از سال ۲۰۰۴ به این سو و پس از اینکه ساختمان تایپه ۱۰۱ جای پتروناس را در صد بلندترین سازه‌های دنیا گرفت، چندین آسمان‌خراش بلندتر از پتروناس در گوشه‌وکنار دنیا ساخته‌ شده‌اند. هم‌اکنون و در هنگام نگارش این مقاله، برج خلیفه دبی عنوان بلند‌ترین سازه‌ی آسمان‌خراش دنیا را یدک می‌کشد.