BAB III
ANALISA SISTEM STRUKTUR BANGUNAN TINGGI STUDI PRESEDEN
3.1.1. Sistem Substruktur Bangunan
3.1.1.1. Sistem Pondasi pada Burj Khalifa a. Peletakan Pondasi
Rakitan dibangun di empat tempat dan ditempatkan terpisah (tiga sayap dan inti pusat). Setiap rakit dituangkan beton selama setidaknya periode 24 jam. Penguatan tersebut berada di 300mm spasi pada rakitan, dan diatur sedemikian rupa sehingga setiap bar 10lh di setiap arah dihilangkan, yang membutuhkan serangkaian perangkat tambahan di seluruh rakitan di mana 600mm x 600mm bukaan secara berkala membuka akses untuk penempatan beton.
Kontur dari beban aksial maksimum untuk peletakan pondasi Sumber: burjdubaiskyscrapers.com
Keterangan gambar:
Diagram di atas menunjukkan kedalaman kontur peletakan pondasi, pewarnaan biru merupakan kontur yang paling dangkal, pewarnaan hijau merupakan kontur di pertengahan, dan pewarnaan oranye merupakan kontur yang paling dalam.
Modeling pondasi pada bangunan burj khalifa Sumber: google.com/burj+dubai+foundation
b. Dimensi Pondasi
Burj Khalifa memiliki beban 500.000 ton, yang ditopang pondasi rakitan solid beton bertulang berbentuk tiga sayap dengan ketebalan 3,7 meter (12 kaki). Pondasi tersebut didukung dengan tiang pancang diameter 1,5 meter dan kedalaman 50 meter di bawah permukaan tanah. Beton pondasi dituangkan dengan memanfaatkan C50 (kekuatan kubus) beton yang mengkonsolidasikan diri (SCC). C50 merupakan kekuatan beton siap pakai yang dirancang untuk memenuhi kuat tekan pada bangunan.
Tower rakitan didukung oleh 194 tumpukan cast-in-place stress, yaitu pondasinya dikerjakan dan dicetak langsung di tempat pengerjaan bangunan dengan melubangi tanah lahan terlebih dahulu. Tiang pancang pada pondasi memiliki beban 3.000 ton masing-masing. Tumpukan Tower load test didukung lebih dari 6.000 ton.
c. Kualitas Beton
Air tanah di mana Burj Dubai substruktur dibangun sangat parah, dengan konsentrasi klorida hingga 4,5%, dan sulfat hingga 0,6%. Konsentrasi klorida dan sulfat yang ditemukan di tanah tersebut bahkan lebih tinggi daripada konsentrasi dalam air laut. Dengan demikian, pertimbangan utama dalam merancang tumpukan dan pondasi rakit adalah daya tahan. Campuran beton untuk tiang adalah 60 MPa campuran berdasarkan tiga campuran dengan 25% fly ash, silika 7% asap, dan air untuk semen rasio 0,32. beton ini juga dirancang sebagai beton mengkonsolidasi diri sepenuhnya, dilengkapi memodifikasi viskositas campuran dengan arus kemerosotan dari 675 + / - 75mm untuk membatasi kemungkinan cacat selama konstruksi. Tindakan dilaksanakan termasuk sistem waterproofing khusus, meningkatkan selimut beton, penambahan inhibitor korosi untuk campuran beton, crack ketat kriteria desain kontrol, dan sistem proteksi katodik menggunakan mesh titanium dengan arus. C60 (kekuatan kubus) SCC beton ditempatkan dengan metode tremie memanfaatkan lumpur polimer. Gesekan tumpukan didukung dalam calcisiltite fomiations alami disemen calcisiltite conglomeritic mengembangkan gesekan kulit tumpukan akhir 250-350 kPa (2,6-3,6 ton / ft).
Sumber: google.com/burj+dubai+foundation
d. Gaya yang Bekerja pada Pondasi
Ilustrasi penyaluran gaya pada pondasi tiang pancang
3.1.2. Sistem Upper Struktur Bangunan 3.1.2.1 Sistem Kolom pada Burj Khalifa
Sebagai spiral bangunan tinggi, setiap sayap bangunan menyediakan banyak pelat lantai yang berbeda. Kemunduran diatur dengan grid menara, sehingga pelangkahan bangunan dicapai dengan menyelaraskan kolom di atas dengan dinding-dinding di bawah ini untuk memberikan jalan beban halus. Karena itu, menara ini tidak berisi transfer struktural.
Kemunduran ini juga memiliki keuntungan dari memberikan lebar berbeda untuk menara yang berbeda untuk setiap plat lantai, sehingga dapat membentuk menara yang memiliki efek "membingungkan angin".
Kemunduran bangunan
System grid yang terdapat pada Burj Khalifa untuk mengatasi
Sumber: burjdubaiskyscrapers.com
Sumber: burjdubaiskyscrapers.com
Pada bangunan Burj Khalifah tidak hanya terdapat core dan dinding geser dari perpanjangan core untuk menyalurkan gaya. Tetapi bangunan ini juga memiliki kolom perimeter untuk mempercepat penyaluran gaya dari bangunan ke pondasi. Kolom-kolom perimeter terhubung pada lantai mekanis, melalui dinding outrigger, sehingga memungkinkan kolom perimeter juga menahan beban angin lateral.
Beban yang disalurkan melalui kolom perimeter Penyaluran gaya melalui kolom
Kolom perimeter adalah struktur dinding kaku yang rapat dan diikat oleh balok tepi yang tinggi (deep spandrel beam). System ini dapat mengakomodasikan jendela-jendela pada lubang-lubang diantara kolom-kolom perimeter.
3.1.2.2. Sistem Atap pada Burj Khalifa
Puncak menara teleskopik Burj Khalifa terdiri dari lebih dari 4.000 ton baja struktural. puncak menara itu dibangun dari dalam gedung dan mendongkrak ke ketinggian penuh lebih dari 200 meter (700 kaki) dengan menggunakan pompa hidrolik.
Selama proses desain, insinyur bangunan memutar 120 derajat bangunan dari layout aslinya untuk mengurangi stres dari angin yang berlaku. Pada titik tertinggi, menara bergoyang total 1,5 m. Bingkai adalah struktur beton bertulang dengan puncak menara baja struktural, yang berada di bawah konstruksi di atas.
Beban angin yang menyebabkan menara bergoyang 1,5 meter Sumber: burjdubaiskyscrapers.com
Khalifa Burj dirancang khusus untuk menaklukkan angin, tujuan yang menjadi semakin penting dengan meningkatnya ketinggian. Bangunan menjulang ke langit dengan beberapa batang terpisah, yang atas keluar tidak merata di sekitar puncak menara pusat. Desain agak aneh yang tampak mengalihkan angin di sekitar struktur dan mencegah dari pembentukan pusaran air terorganisir udara saat ini, atau vortisitas, yang akan meretakkan menara dari sisi ke sisi dan bahkan dapat merusak bangunan.
3.2. Tinjauan Aspek Arsitektural
3.2.1. Bentukan Bangunan dan Fasade Bangunan
Untuk mendukung ketinggian bangunan yang belum pernah terjadi sebelumnya, para insinyur mengembangkan sistem struktur baru yang disebut inti menopang, yang terdiri dari inti heksagonal diperkuat oleh tiga penopang yang membentuk 'bentuk Y'. Sistem struktur ini memungkinkan bangunan untuk mendukung lateral sendiri dan menyimpannya dari berliku-liku.
Selain estetika dan fungsional keuntungan, yang "spiral Y" berbentuk rencana ini digunakan untuk membentuk inti struktural Burj Khalifa. Desain ini membantu mengurangi kekuatan angin di menara, serta untuk menjaga struktur constructability sederhana dan asuh. Sistem struktur dapat digambarkan sebagai "inti" menopang, dan terdiri dari kinerja tinggi konstruksi dinding beton.
Adanya sayap untuk menghindari torsi Sumber: burjdubaiskyscrapers.com
Setiap sayap menopang orang lain melalui inti pusat enam-sisi atau heksagonal hubungan. Ini inti pusat memberikan perlawanan torsi struktur, mirip dengan pipa tertutup atau poros. Koridor dinding memperpanjang dari inti pusat ke dekat ujung sayap masing-masing, mengakhiri di dinding hammer head. Dinding dinding koridor ini dan berperilaku martil mirip dengan jaring dan flensa balok untuk menahan angin gunting dan moment. Perimeter kolom dan konstruksi pelat lantai flat melengkapi sistem. Di lantai mekanis,
dinding outrigger disediakan untuk menghubungkan kolom perimeter ke sistem dinding interior, memungkinkan kolom perimeter untuk berpartisipasi dalam perlawanan beban lateral struktur, maka, semua beton vertikal digunakan untuk mendukung kedua gravitasi dan beban lateral . Hasilnya adalah sebuah menara yang sangat kaku dan torsionally lateral. Ini juga merupakan struktur yang sangat efisien dalam melawan beban gravitasi sistem telah digunakan untuk memaksimalkan penggunaannya dalam melawan beban lateral.
Sumber: burjdubaiskyscrapers.com
"Vortex shedding" juga adalah suatu pertimbangan penting. Ketika angin bergerak di sekitar struktur, hal itu menyebabkan spiral dari angin yang bergerak bangunan dari sisi ke sisi menghasilkan kekuatan angin harmonisa yang dapat memiliki efek yang besar. Kekuatan ini diminimalkan dengan mengubah lebar dan bentuk lantai sepanjang tinggi struktur. Selama proses pengujian terowongan angin, Baker dan arsitek kepala proyek membuat perubahan struktural dan desain untuk model setelah setiap pengujian sampai kekuatan angin yang diminimalkan. Mereka juga menggunakan terowongan angin untuk melakukan tes fleksibel aero model elastis. Pekerja ditempatkan dinding beton cadik setiap 30 lantai untuk memberikan tambahan kekuatan dan kekakuan untuk frame.
Deformasi pada dinding geser Penyaluran gaya ke pondasi
Penyaluran gaya pada dinding geser
Penyaluran gaya pada hammer
Terdapat beton cadik di tiap 30 lantai untuk kekakuan Sumber: burjdubaiskyscrapers.com
3.2.2. Sistem Dinding pada Burj Khalifa
Dinding koridor diperpanjang dari inti pusat sampai ke ujung sayap. Dinding ini berperilaku seperti web dan flensa dari balok untuk melawan angin. Ada juga beberapa kolom perimeter mendukung bagian sayap datar di ujung. Kolom-kolom perimeter terhubung pada lantai mekanis, melalui dinding outrigger, sehingga memungkinkan kolom perimeter juga menahan beban angin lateral.
Sumber: burjdubaiskyscrapers.com
Selongsong luar Burj Khalifa terdiri dari 142.000 m2 (1.528.000 sq ft) kaca reflektif, dan aluminium dan bertekstur panel gerbang baja stainless dengan sirip berbentuk pipa vertikal. Sistem kelongsong dirancang untuk menahan suhu ekstrim Dubai musim panas. Selain itu, suhu eksterior di bagian atas bangunan dianggap 6 ° C (11 ° F) lebih dingin dibandingkan pada dasarnya. Lebih dari 26.000 panel kaca digunakan di luar kelongsong Burj Khalifa. Lebih dari 300 spesialis kelongsong dari China dibawa untuk bekerja kelongsong di menara.
Sistem cladding dirancang untuk menahan musim panas yang ekstrim Dubai, dan untuk lebih memastikan integritas, Perang Dunia II mesin pesawat digunakan untuk angin dinamis dan pengujian air. Dinding tirai Burj Dubai adalah setara dengan 17 sepak bola (sepak bola) Bidang atau 25 lapangan sepak bola Amerika.
Sistem struktur utama Burj Khalifa adalah beton bertulang. Lebih dari 45.000 m3 beton, beratnya lebih dari 110.000 ton digunakan untuk membangun pondasi beton dan baja. Konstruksi Burj Khalifa digunakan 330.000 m3 beton dan 55.000 ton pasar ini baja, dan konstruksi mengambil 22 juta orang-jam.
Sebuah kepadatan tinggi, beton permeabilitas rendah digunakan dalam dasar-dasar Burj Khalifa. Sebuah sistem proteksi katodik di bawah keset digunakan untuk meminimalkan efek yang merugikan dari bahan kimia korosif di Khalifa tanah lokal water.Burj sangat terkompartementalisasi. Bertekanan, lantai perlindungan ber-AC yang terletak kira-kira setiap 35 lantai dimana orang dapat berlindung di lama mereka berjalan ke keselamatan dalam keadaan darurat atau kebakaran.
Konsistensi beton yang digunakan dalam proyek ini adalah penting. Untuk memastikan bahwa beton tahan terhadap fluktuasi tinggi suhu gurun beberapa upaya ekstra diambil. Selama bulan-bulan musim panas es ditambahkan ke campuran dan itu dituangkan pada malam hari ketika udara dingin dan kelembaban yang lebih tinggi. Suatu campuran beton dingin merata di seluruh dan karena itu kecil kemungkinannya untuk mengatur terlalu cepat dan retak. Ada yang retak signifikan bisa menempatkan seluruh proyek dalam bahaya.
3.2.3. Sistem Lantai pada Burj Khalifa Berikut ini adalah rincian dari lantai Burj Khalifa
160 dan di atas Mekanikal 156-159 - Komunikasi dan disiarkan 155 - Mekanikal 139-154 - Perusahaan suite 136-138 - Mekanik 125-135 - Perusahaan suite 124 - Di observatorium Top 123 - lobi Sky 122 - Atmosfer restoran 111-121 - Perusahaan suite 109-110 - Mekanik 77-108 - Residential 76 - lobi Sky 73-75 - Mekanik 44-72 - Residential 43 - lobi Sky 40-42 - Mekanik
38-39 - Armani Hotel suite 19-37 - Armani Residences 17-18 - Mekanik
09-16 - Armani Residences 01-08 - Armani Hotel Ground Armani Hotel Concourse Armani Hotel B1-B2 Parkir, mekanik
Karena sifat ekstrim gedung pencakar langit, arsitek, struktural insinyur, mekanik, listrik, insinyur pipa, dan interior desainer, serta berbagai konsultan harus memperhatikan masing-masing daerah dengan perhatian besar pada pekerjaannya masing-masing. Untuk mencapai solusi yang efisien. Pada Khalifa Burj, dimana bagian-bagian dari pelat lantai diulangi lebih dari 100 kali, sukses desain bergantung pada ukuran tertentu presisi yang tidak dibutuhkan dalam bangunan bertubuh kecil.
Tujuh puluh dua lantai mekanis ketinggian lantai rumah peralatan yang membawa Burj Dubai untuk hidup. Didistribusikan di sekitar setiap 30 lantai, lantai rumah mekanik sub-stasiun listrik, air tangki dan pompa, unit penanganan udara dll, yang penting untuk pengoperasian menara dan kenyamanan penghuninya
3.3. Tinjauan Jenis Material 3.3.1. Material Struktural
Lebih dari 45,000 m3 beton digunakan, dengan berat lebih dari 110,000 ton untuk sistem pondasinya. Pondasi menggunakan pile cap yang didukung dengan 192 tiang (piles), dengan diameter tiang sebesar 1.5 meter dengan kedalaman lebih dari 50 meter. Konstruksi Burj Khalifa menggunakan 330.000 m3 beton dan 55.000 ton besi beton. Pelaksanaan konstruksinya menghabiskan 22 juta jam kerja (man-hours) Pada pondasi digunakan beton mutu tinggi dengan permeability yang rendah. Sistem cathodic protection digunakan untuk menghindari korosi besi beton dari pengaruh air tanah. Pada bulan Mei 2008 beton yang dapat dipompa sampai ketinggian 606 meter (lantai 156) telah mencapai rekor dunia. Pondasi ini terdiri dari 192 tiang beton yang kedalamannya hingga 50 meter di bawah permukaan tanah. 32.400 metrik ton rangka baja digunakan untuk memperkuat beton.
3.3.2. Material Arsitektural
Material lain yang digunakan untuk keperluan arsitektural yaitu kaca, silikon, dan aluminium yang menutupi bagian luar fasad bangunan.
3.4. Tinjauan Aspek Utilitas 3.4.1. Sistem Transportasi Vertikal
Burj Khalifa diharapkan menampung hingga 35.000 orang pada satu waktu. Sebanyak 57 lift dan 8 eskalator dipasang.
Tangga/Escalator
Bangunan ini memiliki 2909 tangga dari lantai dasar ke lantai 160.
Lift Escavator
Pada Burj Khalifa ini, terdapat 41 lift yang memiliki kapasitas 12 sampai 14 orang per kabin, tercepat naik dan turun sampai dengan 18 m / s (59 ft / s) telah dianggap menginstal lift pertama di dunia triple-deck, namun panggilan desain akhir untuk lift double-deck. The lift double-deck dilengkapi dengan fitur hiburan seperti layar LCD untuk melayani
pengunjung selama perjalanan mereka ke dek observasi. Bangunan itu memiliki 2909 tangga dari lantai dasar ke lantai 160.
Transportasi vertikal adalah sebuah fitur utama dari MEP bekerja di Burj Khalifa. Otis Elevator memenangkan kontrak 58-angkat, yang terdiri dari 20 lift Gen2 flat-belt dan dua lift pengamatan double-deck geladak. Yang terakhir ini bisa membawa sampai 42 orang pada satu waktu dengan kecepatan sekitar 18 meter satu detik. Puncak pemeliharaan lift, terletak di dalam batang di bagian paling atas gedung, adalah instalasi angkat tertinggi di dunia.
Double-deck lift dipilih karena lebih banyak orang bisa ditampung dan diangkut secara bersamaan, sedangkan jumlah ruang lantai disewakan dipertahankan. Dengan sistem ini, dua mobil angkat berbagi poros yang sama saat bergerak secara independen di seluruh gedung. Terletak di inti pusat dari Khalifa Burj, angkutan penumpang ini dek double-lift dari tanah ke tingkat 123, dan 124 di mana pengunjung dek observasi dan restoran yang terletak. Ini adalah lift double-deck tertinggi di dunia meningkat.
Akses ke lantai yang lebih tinggi dari Burj Khalifa adalah melalui lift umum. Per praktik standar untuk menara bertingkat tinggi, transfer penumpang antara dua atau lebih lift untuk mencapai tujuan mereka. Kecepatan lift ini berkisar 1,75-7 meter / detik. Sebanyak 35 lift traksi konvensional gearless dimasukkan, ditambah 20 lift machineroom-kurang dan satu jenis rak-dan-sayap.
Banyak-machineroom kurang lift digunakan di lantai bawah dan daerah kantor paten Gen2 dari Otis, dirancang untuk meminimalkan konsumsi daya dan kebutuhan pelumasan. Setiap mengangkat dan melayani beroperasi antara berbagai tingkat bangunan. Armani Hotel lift, misalnya, lari ke tingkat 39, sementara jumlah lift tinggal akan melewati 39 lantai pertama, dan kemudian mengizinkan penumpang untuk turun di lantai perumahan 40-70. lift tinggal lain akan perjalanan masa lalu 70 lantai pertama dan mengantarkan penumpang ke tingkat yang lebih tinggi.
Semua lift yang dikontrol secara elektronik dengan drive regeneratif untuk menghemat daya. Tak satu pun dari yang digunakan dalam membangun adalah standar off-the-shelf produk, meskipun beberapa dari mereka yang melayani lantai bawah diperlukan modifikasi kurang spesifik. Sistem untuk lift utama di inti pusat sudah hampir dirancang dari awal, dan semua termasuk fitur khusus.
Selain itu, lift beberapa petugas pemadam kebakaran telah dimasukkan. Lift utama layanan di inti pusat bertindak sebagai petugas pemadam kebakaran utama dan mengangkat penyelamatan. Ini memiliki kapasitas berat-tugas 4 500 kg, dan akan menempuh total 136 lantai di sembilan meter / detik. lift Rescue akan memiliki kemampuan untuk beroperasi awalnya dalam 'sekoci' mode, dengan remote control dan inspeksi video dari lubang dalam hal kerusakan, sebelum digunakan untuk evakuasi.
Burj Dubai akan menjadi rumah bagi 57 lift dan 8 eskalator Layanan gedung lift s / pemadam kebakaran 'akan memiliki kapasitas 5.500 kg dan akan lift pelayanan tertinggi di dunia.
Burj Dubai akan menjadi naik mega-tinggi pertama di mana lift tertentu akan diprogram untuk memungkinkan evakuasi dikendalikan untuk kebakaran tertentu atau peristiwa keamanan. Burj Dubai Observatorium lift taksi dek ganda dengan kapasitas 12-14 orang per taksi. Perjalanan di 10 meter per detik, mereka akan memiliki perjalanan terpanjang di dunia jarak dari terendah untuk menghentikan tertinggi.
Peletakan elevator/lift pada denah
3.4.2. Mekanikal, Electrical & Plumbing
Untuk mencapai efisiensi terbesar, para, mekanik listrik dan jasa pipa untuk Burj Khalifa dikembangkan dalam koordinasi selama fase desain dengan kerjasama arsitek, insinyur struktur dan konsultan lainnya.
Sistem Air menara pasokan rata-rata 946.000 liter (250.000 galon) air setiap hari. Pada pendinginan puncak, Burj Khalifa akan membutuhkan sekitar 10.000 ton pendinginan, sama dengan kapasitas pendinginan yang disediakan oleh sekitar 10.000 ton es mencair.
Dubai panas, iklim lembab dikombinasikan dengan kebutuhan pendinginan bangunan menciptakan sejumlah besar kondensasi. Air ini dikumpulkan dan dikeringkan dalam suatu sistem perpipaan yang terpisah ke tangki penampungan di tempat parkir bawah tanah. Sistem pengumpulan kondensat menyediakan sekitar 15 juta galon air suplemen per tahun, setara dengan sekitar 20 kolam renang ukuran olimpiade.
Permintaan puncak listrik Menara adalah 36mW, setara dengan sekitar 360.000 bola lampu 100 Watt operasi secara bersamaan.
Ruang mekanikal 6 & 7: Lt. 155 & 160-163
Pada pendinginan puncak, Burj Dubai akan membutuhkan sekitar 10.000 ton pendinginan, sama dengan kapasitas pendinginan yang disediakan oleh sekitar 10.000 ton es mencair.
3.4.3. Fire Safety
Perlindungan dari kebakaran dan kecepatan evakuasi merupakan faktor utama dalam desain Burj Dubai. Beton mengelilingi semua tangga dan layanan bangunan dan lift pemadam kebakaran akan memiliki kapasitas 5.500 kg dan akan lift pelayanan tertinggi di dunia. Karena orang tidak dapat secara wajar diharapkan untuk berjalan 160 lantai, ada bertekanan, daerah perlindungan ber-AC yang terletak kira-kira setiap 25 lantai. Pada gambar terlihat bagaimana proses distribusi air pada bangunan ini :
