Впервые в истории! Саудовская Аравия возводит небоскреб выше километра

В последние 2–3 десятилетия в мире наблюдается значительное увеличение количества сверхвысотных зданий (рис. 1). Больше всего их находится на Ближнем Востоке и в Китае [2, 3]. Сейчас на планете насчитывается 60 небоскребов высотой 350 м и более, ведется строительство 41 такого здания и еще около 20 подобных строек приостановлено по разным причинам [3].

Рис. 1. Увеличение количества зданий выше 300 м в мире [2]

Тремя самыми высокими зданиями на сегодняшний день являются «Бурдж-Халифа» в Объединенных Арабских Эмиратах (828 м), «Шанхайская башня» в Китае (632 м) и «Королевская часовая башня» в Саудовской Аравии (601 м) [3]. Eсли бы речь шла о самых высоких отдельно стоящих сооружениях, то после «Бурдж-Халифы» были бы 646-метровая радиовышка в польской столице и 634-метровая телебашня в столице Японии [4].

Таким образом, самое высокое здание и сооружение в мире, имеющее высоту 828 м, находится в ОАЭ [5, 6]. При этом считается, что технически возможно построить здание высотой до 1,6 и даже 2 км с использованием уже наработанных технологий. Вполне вероятно, что и это не предел, если найдутся новые решения. Вопрос лишь в том, насколько это экономически оправданно [7].

Однако соревнование между разбогатевшими на нефти странами Аравийского полуострова уже началось, и остановиться они пока не могут. Саудовская Аравия уже выстроила к 2012 году 601-метровый отель для паломников «Королевская часовая башня» в составе комплекса зданий «Абрадж аль-Бейт» в Мекке [8] (рис. 2). Но ей этого недостаточно, и теперь она хочет обогнать Эмираты и возводит здание высотой более 1 км [10–13] (рис. 3).

Рис. 2. Отель для паломников «Королевская часовая башня» в составе комплекса зданий «Абрадж аль-Бейт» в г. Мекке (Саудовская Аравия) [9]

Рис. 3. Строительство башни «Джидда» высотой более 1 км в Саудовской Аравии [11]

Названное в честь правящей династии Саудов, Королевство Саудовская Аравия (рис. 4) – самое крупное государство из расположенных на Аравийском полуострове и одно из самых богатых в мире, поскольку занимает в последние годы то второе, то первое, то третье место (после России и США) по добыче и экспорту нефти. Однако это очень закрытая и консервативная исламская страна, имеющая множество проблем с точки зрения жителей развитых светских государств.

Рис. 4. Саудовская Аравия на картах [14]

На западе королевства вдоль Красного моря следом за прибрежной низменностью протягиваются горы, высота которых в южной части достигает 3 353 м. На северо-востоке страны вдоль побережья Персидского залива находится местами заболоченная или покрытая солончаками низменность. Остальная часть территории в основном занята пустынями и полупустынями – преимущественно пустынным плато, слабо расчлененным сухими руслами. Климат там крайне засушливый и в летнее время очень жаркий.

Территория нынешней Саудовской Аравии – историческая родина арабских племен и позже ислама. Она входила в состав таких могущественных империй, как Арабский Халифат и Османская империя, была колонией Великобритании. Попытки основать собственное государство у династии Саудов начались уже в XVIII веке. Но лишь в 1927 году это удалось сделать окончательно. В 1946 году в стране началась нефтедобыча, которая и стала источником ее богатства.

Всего там живет около 33 млн человек, почти треть из которых – трудовые мигранты из других государств. Более 80% населения проживает в городах, самые крупные их которых – столица Эр-Рияд, важнейший порт на Красном море Джидда, священные города ислама Мекка и Медина, центры нефтеперерабатывающей промышленности и порты Персидского залива Даммам, Джубайль и Хафджи.

Главой государства является король. Исполнительная власть представлена Советом министров, законодательная – Консультативной ассамблеей (подобием парламента), судебная – системой религиозных судов, являющихся оплотом норм шариата и консервативных сил. Все члены перечисленных ведомств назначаются королем.

Экономика Саудовской Аравии базируется на нефтегазовой промышленности, которая составляет 45% ВВП и 75% доходов бюджета. Продажа нефтепродуктов составляет 90% от общего экспорта. Большие доходы страна также получает от туристов – в основном от 2 млн паломников, приезжающих каждый год в Мекку.

Внешняя политика страны ориентирована на сохранение за ней ключевых позиций на Аравийском полуострове, а также на защиту и продвижение интересов ислама во всем мире. Возможно, в связи с этим королевство очень большие деньги тратит на вооружение.

Однако в последние полтора десятилетия в Саудовской Аравии началось осторожное реформирование исламской системы правления ради улучшения имиджа государства на международной арене. Кроме того, наметились тенденции по снижению зависимости доходов страны от нефтегазового сектора и переходу к более разнопрофильной экономике [14, 15].

Одним из связанных с этим проектов и является строительство небоскреба, который будет не ниже 1 007 м [10–13]. Это здание, известное сначала как «Королевская башня» (Kingdom Tower), а потом как башня «Джидда» (Jeddah Tower), строится в пустыне на берегу Красного моря в 32 км к северу от г. Джидды (рис. 5). Скорее всего оно станет первым небоскребом в истории выше 1 км и самым высоким зданием в мире (однако титул самого высокого сооружения вполне может достаться телебашне, строящейся сейчас в Дубай-Крик-Харборе в ОАЭ [16]) (мы писали об этом тут).

Рис. 5. Изображения будущей башни «Джидда» в разных ракурсах [12, 13]

На этот проект запланировано потратить 1,23 млрд долларов. Башня станет центром нового района г. Джидды, в который в основном войдут объекты элитного жилья, отели и бизнес-центры.

Особенности изысканий и проектирования

При проектировании таких супервысотных зданий многие из традиционных методов расчетов (в том числе эмпирические) уже не годятся, так как они требуют экстраполяции далеко за пределами сфер предыдущего опыта. Поэтому изыскателям приходится проводить особенно тщательные и исчерпывающие исследования на площадках будущего строительства, а геотехникам и проектировщикам – использовать более сложные и современные методы анализа с детальным учетом веса здания, осадок фундамента, гравитационных, ветровых, сейсмических и других нагрузок, предельной несущей способности конструкций и грунтового основания, резонансных явлений и пр. [2].

Надо отметить, что опыт и знания, накопленные при возведении «Бурдж-Халифы» [5, 6], очень пригодились и продолжают пригождаться при проектировании и строительстве башни «Джидда». При этом в работе также участвуют компании со всего мира, используются международные и местные стандарты, отвечающие принципам «зеленого» строительства.

Поперечное сечение небоскреба, как и в случае с башней «Бурдж-Халифа», является Y-образным, то есть имеет центральное ядро жесткости (в данном случае треугольное) и три крыла (одно из которых указывает в сторону Мекки). Три лопасти, прочно соединенные друг с другом и с ядром через общий железобетонный каркас, идеально подходят для размещения в них офисных и жилых помещений с обзорными окнами, а их концы создают аэродинамические условия, помогающие разбивать ветровые потоки и уменьшать их воздействие (рис. 6). Все это значительно повышает устойчивость здания.

Крылья сужаются с высотой не ступенчато, как у «Бурдж-Халифы», а постепенно, но с разной скоростью, то есть они будут заканчиваться на разной высоте от 700 до 800 м (рис. 7). В результате небоскреб издалека будет напоминать мощный остроконечный росток, в верхней части которого уже начали разделяться листья, что будет символизировать рост и развитие Саудовской Аравии. Выше останется только ядро, переходящее в шпиль.

Рис. 6. Трехмерная модель одного из этажей башни «Джидда» [17, 18]

Рис. 7. Крылья башни «Джидда» сужаются с разной скоростью, поэтому после окончания строительства они будут заканчиваться на разной высоте [18]

Фасад будет целиком покрыт тонированными стеклянными термопанелями, уменьшающими нагревание внутренних помещений от солнца и снижающими затраты на кондиционирование.

Гладкая наклонная поверхность внешних стен башни «Джидда», хотя и является более дорогостоящей, чем ступенчатая, но обеспечивает более хорошие аэродинамические характеристики, поскольку форма здания изменяется с высотой непрерывно и ветер «запутывается» еще больше, не образуя значительных устойчивых вихрей с подветренной стороны.

Башня ориентирована так, чтобы фасады не были обращены под прямым углом к солнечным лучам. Более прохладный и чистый воздух будет забираться в верхней части здания и использоваться для вентиляции и дополнительного кондиционирования помещений на более низких уровнях. Кроме того, вода из конденсата системы кондиционирования будет использоваться для технических целей и полива растений.

На каждой из трех сторон небоскреба запроектирован ряд выемок с открытыми затененными террасами, с которых можно будет любоваться городскими пейзажами и Красным морем (рис. 8).

Рис. 8. Изображение выемок с открытыми затененными террасами на вогнутых сторонах будущей башни «Джидда» [18]

У подножия небоскреба будет располагаться подиум из нескольких этажей и четырех подземных уровней. В надфундаментной части самой башни будет предположительно от 200 до 252 этажей (вместе с техническими уровнями шпиля), но только 157 или 158 из них будут заняты людьми. На первых 5 этажах будут торговые центры, на 6–90-м – офисы, на 94–114-м – элитные квартиры, на 115–156-м – отель компании Four Seasons Hotels, на 157-м – полукруглая смотровая площадка диаметром 30 м, выступающая из здания в сторону Красного моря. Выше будет размещен сверхдорогой пентхаус. Далее последуют технические этажи. На 168-м этаже будет размещен резонансный виброгаситель. Как и в случае с «Бурдж-Халифой», технические этажи будут располагаться не только в шпиле, но и в других местах на разной высоте, где они будут сдвоенными или строенными. 

Людей и грузы будут перевозить 12 эскалаторов и 59 лифтов, но до верха придется доезжать с пересадками, для чего в небоскребе будет три промежуточных вестибюля.

Подземная автостоянка будет располагаться рядом с башней, но не под ней (из антитеррористических соображений).

Инициатором строительства башни был племянник короля Саудовской Аравии Аль-Валид бин Талаль – один из самых богатых людей на Ближнем Востоке и глава фирмы Kingdom Holding Company.

Цели возведения этого феноменального небоскреба – сделать его символом г. Джидды и «воротами в святую Мекку», увеличить стоимость земли вокруг него, расширить пределы города, привлечь большее количенствол туристов и паломников, а в результате всего этого положить хорошее начало превращению экономики из нефтезависимой в многофункциональную и повысить статус Саудовской Аравии на международной арене.

Для финансирования проекта в 2009 году была специально создана инвестиционная группа Jeddah Economic Company из саудовских компаний Kingdom Holding Company, Abraar Holding Company, Abdulrahman Hassan Sharbatly и Saudi Binladin Group. 

Архитекторами выступили американец Эдриан Смит вместе со своим архитектурным бюро AS + GG, ливанская компания Dar al-Handasah Shair & Partners и саудовская фирма Omrania & Associates. Интересно отметить, что Эдриан Смит был архитектором и башни «Бурдж-Халифа» в ОАЭ, когда он работал еще в компании Skidmore, Owings & Merill.

Руководит проектом британская компания Mace Group с помощью американских фирм Bechtel, CBRE Group и британской компании EC Harris.

Инженерные изыскания для строительства выполнялись Арабским центром инженерных исследований (Arab Center for Engineering Studies – ACES). Фундамент проектировался американской фирмой Langan International. Подрядчиком по строительству фундамента была немецкая компания Bauer.

Проект надфундаментной части был разработан американскими компаниями Thornton Tomasetti, Langan International и Environmental Systems Design при участии британских компаний Hyder Consulting, Arup, Barton Willmore и др. Основной подрядчик по строительным работам – саудовская компания Saudi Binladin Group. Лифты будет изготавливать финская компания KONE.

И это еще названы далеко не все компании со всего мира, которые принимают участие в развитии данного проекта [1, 10–23].

Основные инженерные изыскания для строительства башни «Джидда» были проведены уже в 2008 году. В три этапа была пройдена 81 инженерно-геологическая скважина глубиной от 20 до 200 м путем вращательного бурения с использованием обычных, двойных и тройных колонковых труб и полимерного бурового раствора. При этом отбирались образцы керна нарушенного и ненарушенного сложения, а также пробы грунтовых вод. На разной глубине проводилось динамическое зондирование дисперсных грунтов методом SPT. Также было выполнено 40 испытаний на проницаемость пакером в коралловом известняке на глубине от 3,0 до 18,5 м (по британскому стандарту BS 5930-1999), 232 прессиометрических испытания дилатометром высокого давления в слоях коралловых известняков и песчаников/песков на глубине от 3 до 149 м (по американскому стандарту ASTM D 4719), 3 сейсмических исследования скважин до глубины 180 м. Кроме того, было установлено 16 пьезометрических труб.

Образцы керна были тщательно и всеобъемлюще исследованы и испытаны в лабораторных условиях (прежде всего на пределы прочности). Грунтовые воды были проанализированы на коррозионность.

Было выявлено, что разрез площадки является горизонтально-слоистым, сложенным морскими осадочными отложениями – в основном дисперсными и слабосцементированными, а также слабыми и очень слабыми скальными породами. При этом разрез является сложным и высокоизменчивым по глубине. Грунтовые воды залегают близко к поверхности и по составу сходны с водой Красного моря [24].

Обобщенная стратиграфическая колонка, полученная на основе изысканий, показана на рис. 9. Разрез представлен следующими инженерно-геологическими элементами (сверху вниз):

• Sc – «почвенный» слой;
• Cr – слабый и очень слабый коралловый известняк (ископаемый коралловый риф с высокой проницаемостью – от 1,23?10-5 до 8,38?10-5 м/с); 
• G1 – слабосцементированный конгломерат/гравий;
• SS1 – слабосцементированный песчаник/песок;
• G2 – слабосцементированный конгломерат/гравий; 
• SS2 – слабосцементированный песчаник/песок; 
• G3 – cлабосцементированный конгломерат/гравий;
• SS3 – плотный комковатый песчаник; 
• SS4 – слабосцементированный песчаник/песок.

Оцененная граница достаточно твердой породы проходит на глубине 122 м в плотном песчанике (SS3).

Рис. 9. Обобщенная стратиграфическая колонка площадки строительства башни «Джидда» (инженерно-геологические элементы) по результатам изысканий [24]

Расчеты показали, что такие грунтовые условия непригодны для строительства здания высотой 1,6 км, как планировалось изначально, так как привели бы к слишком большим осадкам. Поэтому высоту уменьшили примерно до 1 007 м. Однако точную величину пока держат в секрете в надежде обогнать конкурентов в ОАЭ [16]. Но, возможно, «Джидда» все-таки достигнет 1 300 м.

После проведения основных изысканий развитие проекта было приостановлено в связи с глобальным финансовым кризисом 2008–2009 годов.

В 2011 году была закончена работа над проектами фундаментной системы и самой башни. Оптимальные проекты были выбраны с помощью компьютерного конечноэлементного моделирования и испытаний физических моделей.

С 2012 по 2014 год велось строительство запроектированного свайно-плитного фундамента, достигшего глубины 110 м от поверхности земли. Он похож на фундамент «Бурдж-Халифы» [5, 6], но является еще более массивным. Расчеты показали, что его осадки под весом здания более 900 000 т будут весьма заметными, но равномерными и неопасными.

Площадка была предварительно модифицирована – уровень дневной поверхности был поднят так, чтобы подошва плиты-ростверка располагалась на глубине всего 2,5 м ниже дневной поверхности, но выше уровня грунтовых вод в целях уменьшения количества работ по дренажу при создании фундамента (рис. 10).

Рис. 10. Схематичный продольный разрез фундамента башни «Джидда» [18]

При строительстве фундаментной системы было выполнено 270 висячих буронабивных железобетонных свай диаметром 1,5–3,0 м, имеющих разную длину (до 110 м) в зависимости от нагрузки и расчетных осадок. Сваи объединила плита-ростверк толщиной 4,5 м и площадью 7 500 кв. м (до 90 м в поперечнике) (рис. 11–13). Использованный при этом бетон имеет низкую проницаемость для предотвращения проникновения в него коррозионных грунтовых вод.

Рис. 11. Трехмерная модель фундамента, подиума и нижней части башни «Джидда» [25]

Рис. 12. Строительство фундамента башни «Джидда» на аэрофотоснимке [26]

Рис. 13. Строительство участка фундамента башни «Джидда» [27]

В 2014 году началось строительство надфундаментной части здания. К концу февраля 2018 года было построено 65 этажей (см. рис. 3).

Предусмотрен максимально жесткий каркас здания, чтобы раскачивание от ветра было минимальным и не вызывало дискомфорт у людей на верхних этажах. Для строительства используется высокопрочная арматурная сталь и особо прочный бетон, толщина которого в определенных местах ядра жесткости доходит до нескольких метров. То есть прочность каркаса рассчитана на то, что не будет катастрофического разрушения башни даже в случае террористического нападения на нее с воздуха.

Небоскреб изначально планировали построить к 2019–2020 году, однако развитие проекта не раз тормозилось из-за проблем с финансированием в результате падения цен на нефть и даже из-за тюремного заключения отвечавших за инвестирование лиц по обвинениям в коррупции. К тому же строительство задержала серия проверок после обрушения строительного крана на мечеть Аль-Харам в Мекке с большим количеством жертв в 2015 году.

Существует мнение, что при таких темпах башню «Джидда» вряд ли закончат возводить раньше 2022 года. И только время покажет, успеет ли она стать самым высоким зданием и сооружением в мире [1, 10–27].

Список литературы и других источников

1. https://edition.cnn.com/style/article/dubai-creek-tower-building-progress/index.html (рисунок на заставке и др.).
2. Poulos H.G.  Challenges in the design of tall building foundations // The Masterbuilder.  Ground engineering: Foundations. 2014 . October . URL: www.masterbuilder.co.in.
3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Список_самых_высоких_зданий_мира.
4. https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_tallest_structures.
5. Эмираты достучались до небес. Часть 1. На чем стоит самое высокое здание в мире // Geoinfo.ru. 9 июля 2018 г. URL: http://www.geoinfo.ru/product/analiticheskaya-sluzhba-geoinfo/ehmiraty-dostuchalis-do-nebes-chast-1-na-chem-stoit-samoe-vysokoe-zdanie-v-mire-37925.shtml.
6. Эмираты достучались до небес. Часть 2. Успешен проект самого высокого здания в мире? // Geoinfo.ru. 23 июля 2018 г. URL: http://www.geoinfo.ru/product/analiticheskaya-sluzhba-geoinfo/ehmiraty-dostuchalis-do-nebes-chast-2-uspeshen-li-proekt-samogo-vysokogo-zdaniya-v-mire-38036.shtml.
7. https://www.citylab.com/design/2012/08/there-limit-how-tall-buildings-can-get/2963/.
8. https://ru.wikipedia.org/wiki/Абрадж_аль-Бейт.
9. http://kufarooq12.over-blog.com/2014/01/the-abraj-al-bait-towers.html.
10. https://ru.wikipedia.org/wiki/Jeddah_Tower.
11. https://vk.com/club68724777?z=photo-68724777_456239677%2Falbum-68724777_0%2Frev.
12. http://thetowerinfo.com/buildings-list/jeddah-tower/.
13. https://wsjournal.ru/v-saudovskoj-aravii-vozobnovlyaetsya-stroitelstvo-samogo-vysokogo-v-mire-neboskreba-jeddah-tower/.
14. https://ru.wikipedia.org/wiki/Саудовская_Аравия.
15. https://teknoblog.ru/2018/03/22/88030.
16. Эмираты достучались до небес. Часть 3. Но им все мало – на подходе новый гигант // Geoinfo.ru. 30 июля 2018 г.
17. https://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=525819&page=412.
18. http://www.ctbuh.org/TallBuildings/FeaturedTallBuildings/ArchiveJournal/KingdomTowerJeddah/tabid/4415/language/en-US/Default.aspx.
19. https://mplast.by/novosti/2015-12-02-kilometrovyiy-neboskreb-jeddah-tower-poluchil-vtoroe-dyihanie/.
20. http://www.mirkrasiv.ru/articles/kingdom-tower-naivysshii-neboskryob-v-mire-vysotoi-v-1-km-saudovskaja-aravija.html.
21. https://www.e-architect.co.uk/saudiarabia/kingdom-tower-jeddah.
22. https://www.wikizero.com/en/Jeddah_Tower.
23. https://everipedia.org/wiki/Jeddah_Tower/.
24. Abdulhadi N.O., Sharif E.Y. Site investigation for Kingdom Tower: presentation // Proceedings of the the 6-th Jordanian international civil engineering conference, 10 March 2015. URL: http://www.jeaconf.org/UploadedFiles/AssetsManagement/jicec/Site%20Investigation%20for%20Kingdom%20Tower_Naeem%20Abdulhadi%20(March%202015).pdf.
25. http://www.icytales.com/saudi-arabia-plans-make-worlds-tallest-tower-surpassing-burj-khalifa/.
26. https://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=525819&page=412.
27. https://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=525819&page=413.