مطالعات ژئوتكنیكی به منظور تعیین خصوصیات خاك و لایه‌های زمین در محدوده احداث برج‌ها به شرح زیر انجام پذیرفته است:
الف) مطالعات ژئوتكنیك اكتشافی تكمیلی‌
‌‌تعیین مشخصات فیزیكی و مكانیكی لایه های خاك
تعیین پارامترهای موثر در پایداری و تغییر شكل پذیری لایه های خاك
تعیین ظرفیت باربری و نشست خاك و پیشنهاد گزینه های مناسب پی‌
تعیین مشخصه های خاك جهت برآورد نیروی زلزله
شناسایی شرایط هیدروژئولوژیكی و آبگذارانی لایه های خاك
بررسی امكان وجود نابهنجاری های ژئوتكنیكی در محدوده مورد نظر
سیستم سازه ای برج‌های هزاره سوم

 

در تشریح سیستم سازه‌ای این برج‌ها لازم است به دونكته اصلی توجه شود. در واقع این سیستم از دو بخش تقریباً مجزای ثقلی و لرزه بر تشكیل شده است. اصطلاحات لرزه بر و ثقلی بر اساس مقدار جذب برش نیروی زلزله توسط هر یك از سیستم‌ها، به آنها نسبت داده شده است.

 

الف) سیستم لرزه بر: در طرح این برج‌ها از دو سیستم لوله ای متداخل، به اضافه مهاربندی همگرا به عنوان بخش لرزه بر

 

ساختمان استفاده شده است . قاب‌های سیستم لرزه بر در پیرامون سازه قرار گرفته‌اند؛ ضمن آنكه دو قاب لرزه بر میانی هم در یك جهت موجود می‌باشند

 

ب) سیستم ثقلی:

 

سیستم ثقلی كه میان بخش لرزه بر محصور شده است، بر روی ستون‌های میانی كه تقریباً با راندمان 100% بطور ثقلی عمل می‌كنند، قرار گرفته است و تیرهایی كه این ستون‌ها را به سیستم لرزه بر پیرامونی مرتبط می‌كنند عموماً - به جز سه طبقه پایین - با اتصال ساده طرح شده‌اند. با توجه به توضیحات فوق ملاحظه می‌شود، سختی این تیرها نقشی در نحوه توزیع بارهای جانبی نخواهد داشت و به این جهت در مدل، ساده سازی صورت گرفته است.

 

استفاده از تیرهای با مقطع متغیر در طرح تیرهای ثقلی علا‌وه بر صرفه‌جویی در مصالح، به جهت ایجاد مسیری مناسب برای عبور لوله‌های تأسیساتی صورت گرفته است و به این ترتیب نیازی به افزایش بیشتر ارتفاع طبقه نمی باشد.

 

سیستم سقف برج‌های هزاره سوم

 

سقف این برج‌ها از نوع كامپوزیت است و عملكرد دال‌های آن به صورت دوطرفه می‌باشد.

 

همان‌طور كه در گزارش مندرج در شماره پنجم ذكر شده مطالعات ژئوتكنیك، ژئوفیزیك، تهیه طبف ویژهِ ساختگاه، زهكشی و كنترل كیفیت عملیات بتنی این پروژه توسط مهندسان مشاور دریا خاك پی در دست انجام است.

 

مطالعات ژئوتكنیكی در محدوده احداث برج‌ها
ب) مطالعات تهیه طیف ویژه ساختگاه
تعیین لرزه خیزی ساختگاه
تعیین مشخصات هندسی دینامیكی لایه های آبرفتی
انجام تحلیل بزرگنمایی حاصل از اثر وجود آبرفت
تهیه شتاب نگاشت طراحی در سطوح مختلف‌
تهیه طیف طراحی در سطوح مختلف لرزه ای در رقوم‌های موردنظر

 

بررسی نشست سازه

 

در بررسی نشست سازه شالوده گسترده در وسط ساختگاه، داده های مورد نیاز برای انجام این تحلیل‌ها با استفاده از آزمایش‌های برجا و آزمایشگاهی تعیین گردید.

 

اثر لایه سطحی خاك كم مقاومت در كف گود، با در نظر گرفتن یك لایه جدید با ضریب ارتجاعی نسبتاً كمتر مدل گردید.

 

با توجه به یكنواختی بافت زیر سازه، حداكثر نشست مجاز ساختمان 100 میلیمتر در نظر گرفته شده است. مقایسه نتایج محاسبات نشست بااستفاده از نرم‌افزار Plaxis نشان می‌دهد كه حداكثر میزان نشست محاسبه شده از نشست مجاز (100 میلیمتر كمتر) می‌باشد.

 

سیستم پی‌

 

با توجه به نوع سیستم باربر جانبی برای برج‌های شمالی، مركزی و جنوبی كه سیستم لوله ای درجداره خارجی هریك از برج‌ها می‌باشد دو گزینه زیر برای پی برج‌ها قابل بررسی است:

 

الف) سیستم پی گسترده برای هریك از برج‌های شمالی، جنوبی و مركزی؛ به طوری‌كه با درزهای انقطاع از یكدیگر مجزا گردیده باشند.

 

ب) سیستم پی گسترده یكپارچه و بدون درز انقطاع برای هر سه برج شمالی، جنوبی و مركزی.

 

در سیستم گزینه الف با توجه به یكسان بودن برج‌ها به لحاظ مشخصه های دینامیكی بروی خاك ناحیه درز به صورتی است كه فشار زیاد برج مركزی موجب می گردد كه خاك زیر برج شمالی تحت اثر فشار قرار گرفته و پی برج شمالی تمایل به بلند شدن از روی آن داشته باشد.در صورتی‌كه از گزینه (ب) استفاده شود، 2 نیروی فشاری و كششی با یكدیگر متعادل گردید وتنش‌ها در زیر پی و روی خاك توزیع یكنواخت تر خواهد داشت، لذا استفاده از پی گسترده یكپارچه برای بارهای جانبی منطقی‌تر می‌باشد. از طرف دیگر طولانی بودن پی موجب می‌گردد كه تنش‌های ناشی از درجه حرارت و جمع شدگی، باعث تأثیرات نامطلوبی در پی گردد و علاوه بر آن، چنانچه تحت اثر بارهای ثقلی غیر همزمان قرار گیرد، در پی، ایجاد تنش های زیاد بنماید. بنابراین بتن ریزی در زیر هر یك از برج‌ها بصورت مجزا ودر عرض به فاصله 30 الی 50 سانتیمتر انجام گردیده است و پس از اعمال كلیه بارهای ثقلی و مرتفع شدن اثرات جمع شدگی ودرجه حرارت، این فاصله‌ها با بتن مرغوب به همراه مواد منبسط شونده پر می‌گردند.

 

بررسی مخاطره پذیری لرزه‌ای منطقه

 

گستره تهران در كوهپایه‌های جنوبی كوه‌های البرز مركزی قرار گرفته و شمالی‌ترین فرونشست ایران مركزی به حساب می‌آید. كوه‌های البرز در شمال تهران متشكل از یك سری چین خوردگی‌های با امتداد شرقی- غربی است و شدت دگرریختی در دو كناره شمالی گسله تهران به بیشترین مقدار خود رسیده و بلندی‌های البرز به ترتیب بر دشت كناری خزر در شمال و دشت تهران در جنوب رانده شده است.

 

از مهمترین گسل‌هایی كه نزدیكترین فاصله تقریبی آنها از ساختگاه حدود كمتر از 10 كیلومتر می‌باشد می‌توان موارد زیر را نام برد: گسل شمال تهران، گسل امامزاده داوود، پورگان وردیج، نیاوران، محمودیه، طرشت، عباس آباد، گسل تلویزیون، باغ فیض، نارمك و در محدوده ساختگاه موردنظر باتوجه به خاكبرداری قابل توجهی كه انجام شده بود آثار گسلی مشاهده نگردید.

 

بررسی روند لرزه خیزی

 

بررسی روند لرزه خیزی این گستره بااستفاده از به كارگیری روش kijko در سه حالت انجام گرفته است:

 

حالت اول: بادر نظر گرفتن فقط لرزه های تاریخی‌

 

حالت دوم: با منظور نمودن لرزه‌های سده بیستم

 

حالت سوم: تركیبی از مجموع حالت‌های اول و دوم با در نظر گرفتن لرزه های تاریخی و لرزه های سده بیستم

 

احتمال عدم رویداد لرزه ای با بزرگی 7 ریشتر در طول مدت 50سال یا 100 سال به ترتیب حدود 60 و 35 درصد می باشد؛ یعنی برای سازه ای باعمر مفید 50 یا 100 سال می توان این احتمال عدم رویداد را در نظر گرفت.

 

بیشینه مقادیر شتاب قائم و افقی زمین

 

در مطالعات انجام شده با استفاده از برنامه seisrisk III بیشینه مقادیر شتاب زمین محاسبه شده‌اند. اطلاعات دیگری نظیر رابطه طول گسلش و بزرگی مورد نیاز بوده است كه آن نیز با استفاده از روابط شناخته شده جهانی (رابطه ولز - كاپراسمیت) به دست آمده‌اند. بر اساس این محاسبات مقادیر شتاب افقی و قائم در سازه های زمانی مختلف (30، 50، 75 و 100سال) با احتمال فزونی خاص (50%، 37 %، 10%) برآورد شده‌اند.

 

در صورتی‌كه عمر مفید سازه 50 سال فرض شود با در نظر گرفتن احتمال فزونی 37 درصد، مقادیر شتاب افقی و قائم به ترتیب0/63 g و0/72 g برآورد شده است.

 

بررسی پاسخ دینامیكی آبرفت‌

 

به این منظور به عنوان یك روش اندازه‌گیری سریع و اقتصادی در محل ساختگاه چهارگمانه با عمق های 65/75, 50 , 50 , 65/75 متر حفر گردید و لایه‌های آبرفت مورد آزمایش محل S.P.T قرارگرفته و نمونه های حاصله تحت آزمون‌های آزمایشگاهی قرار گرفتند. این روش با دقت قابل قبولی سرعت انتشار امواج را در لایه‌های خاك به دست می دهد.

 

با استفاده از نتایج آزمایش محلی و نفوذ استانداردS .P.T از طریق روابط تجربی موجود برای درك رفتار دینامیكی توده آبرفت در محل ساختگاه تحت اثر حركات لرزه‌ای، طیف‌های پاسخ آبرفت برای سطوح شتاب (5/0,35/0,3/0,25/0,23/0,2/0,15/0,1/0) برابر شتاب ثقل محاسبه شده‌اند. برای این محاسبات از نرم‌افزارEER استفاده شده است. A سطح شتاب مبنا(D.B .L ) برای سنگ بستر براساس تحقیقات موجود، 36/0 شتاب ثقل و سطح شتاب بیشینه طراحیM.D0/5 ( . ) شتاب ثقل ملحوظ گردیده است لكن برای مشاهده تغییرات پاسخ آبرفت به سطوح شتاب مختلف، دامنه‌ای از سطوح شتاب از 1/0 تا 5/0 شتاب ثقل مورد تحلیل قرار گرفته است.

 

اثرات توپوگرافیك‌

 

به دلیل قرارگیری ساختگاه در مناطق مسطح، اثرات توپوگرافی عملاً تأثیر چندانی بر روی طیف پاسخ ساختگاه ندارد.

 

طیف طراحی زلزله

 

بررسی‌ها نشان می‌دهد كه اثر آبرفت به طور مشخص طیف پاسخ سنگ را تحت تاثیر قرارداده است ، به‌طوری‌كه در پریودهای پائین (كمتر از نیم ثانیه) باعث كاهش مقادیر طیفی شده است. روند فوق مبین این موضوع است كه اثر وجود آبرفت باخصوصیات غیرخطی پریود اصلی طیف پاسخ را به مقادیر پریودهای بزرگتر انتقال داده است .

 

همچنین پهنای مقدار حداكثر طیفی به مقدار قابل توجهی افزایش یافته و طیف وسیعتری از پریود ها را دربرگرفته است كه چنانچه پریود اصلی سازه در این محدوده قرار بگیرد به علت بروز پدیده تشدید، بیشترین شتاب پاسخ طیفی در سازه به وجود خواهد آمد كه ملاحظات لازم باید در نظر گرفته شود.

 

با توجه به مطالب فوق، طیف پیشنهادی DBL حداكثر مقادیر طیفی را بین پریودهای 04/1و 27/0 ثانیه برابر 0/85 g دارد و طیف پیشنهادی MDL حداكثر مقادیر طیفی خود را در محدوده بین پریودهای 44/0 تا 84/0 ثانیه برابر با 0/38 g دارد.

 

در نتیجه در هر سطح شتاب طراحی سازه به نحوی انجام شده است كه پریود اصلی سازه در محدوده شتاب حداكثر طیفی قرار نگرفته است و پدیده تشدید اتفاق نیفتاده است.

 

كنترل كیفیت مصالح و نظارت اجرایی‌

 

از آنجا كه طراحی مناسب توا‡م با اجرای دقیق و كنترل كیفیت مصالح، مقاوم‌سازی سازه را در برابر نیروهای وارده امكان‌پذیر می‌سازد، در این پروژه نسبت به كنترل كیفیت مصالح بكار رفته اقدامات زیر انجام می‌گیرد:

 

    كیفیت بتن :

 

به منظور دسترسی به كیفیت مطلوب و جلوگیری از نابودی خواص بتن - در حین حمل - نسبت به دایركردن بچینگ پلنت در محل كارگاه مبادرت نموده و در تمام مدت اقدامات لازم نظیر تست مواد سنگی، سیمان و آزمایش‌های مربوطه با استقرار آزمایشگاه محلی انجام می‌شود.

 

    كیفیت مصالح فولادی:

 

برای بررسی كیفیت مصالح فولادی تمام مصالح قبل از ورود به كارخانه ساخت تحت آزمایش‌های مربوطه قرار گرفته و بعد از حصول اطمینان از تطابق مشخصات مواد فلزی با موارد در نظر گرفته شده در طراحی، اجازه حمل داده می‌شود.

 

همچنین در كارگاه ساخت با استقرار یك اكیپ (Q.C ) تمام آزمایش‌های مربوط به جوش نظیر آزمایشات ذرات مغناطیسی( M.T ) اولتراسونیك(U.T ) ، رنگ‌های نافذ( P.T) و رادیوگرافی( R.T) و همچنین اجرای دقیق روند جوشكاری(W.P.S ) جهت جلوگیری از ایجاد تنش‌های پسماند بعد از جوشكاری كنترل می‌گردد.

 

از آنجا كه این سازه دارای اتصالات پیچ و مهره ای (اصطكاكی و اتكایی) می‌باشد، تمام آزمایش‌های مربوط به پیچ نظیر آزمایش تركیب شیمیایی كوانتومتری، سختی سنجی، كنترل ابعادی، كشش كلگی، ریز‌سختی‌سنجی و ... نیز انجام می‌گیرد. دركارگاه نصب هم ضمن نظارت كافی به لحاظ اطمینان از انجام اتصالات اصطكاكی ضمن استفاده از تركمتر از واشرهای D.T.I جهت كنترل مضاعف ایجاد اصطكاك لازم در اتصالات استفاده می‌گردد

 

رفتار سیستم های مختلف باربر در سازه های بلند

 

اهمیت موضوع

 

با توجه به خسارات و تلفات ناشی از زلزله در کشورهای زلزله خیز، لزوم طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله امری انکار ناپذیر است. برای طرح یک ساختمان در مقابل زلزله لازم است اطلاعاتی جامع و کامل از رفتار آن در مقابل نیروهای ناشی از زلزله در دست باشد. باید دانست که رعایت ضوابط و مقررات مندرج در آیین نامه ها تضمین کنندة مقاوم شدن کامل ساختمانها در برابر نیروهای ناشی از زلزله نیست. به همین جهت باید رفتار سازه ها را به طور کلی و به دقت مورد توجه قرار داد. شکل پذیری یکی از خواص بسیار مهم سازه هایی است که اگر تحت تأثیر نیروهای لرزه ای واقع شوند، باید از خود بروز دهند. هر سازة پایدار یا مقاوم در برابر زلزله باید هم به صورت کلی و یک مجموعۀ کامل، شکل پذیر باشد و هم اعضای آن به تفکیک شکل پذیر باشند. بنابراین با توجه به نوع سازه ای که برای مناطق زلزله خیز طراحی می شود، باید مصالح به کار رفته در آنها به نحوی اختیار و ترکیب شوند که نتیجۀ رفتار آنها، شکل پذیر بودن را تأمین نماید.

 

با تکیه بر روشهای سنتی، نمی توان سازه بلندی ساخت که در برابر زلزله های مخرب مقاوم باشد. حتی اگر همه ضوابط آیین نامه زلزله از نظر طراحی و محاسبات رعایت شده باشد، با اجرای سنتی و دخالت انسان در اجزای مقاوم کننده ساختمان همانند بتن ریزی ها و جوشکاری ها هرگز نمی توان به یک سازه مناسب دست پیدا کرد. فن آوریهای نو تلاش می کنند تا دخالت انسان را در حین ساختن به حداقل رسانده و با صنعتی کردن اجرا، یک ساختمان همگن و مطمئن بنا نمایند.

 

ساختمان مسکونی از نظر اسکلت باید نه تنها مقاوم در برابر نیروهای زلزله ساخته شود، بلکه باید دارای دوام لازم در مدت زمان پیش بینی شده برای بهره برداری از آن نیز باشد. اگرچه از نظر کارکرد اقتصادی می توان بخشهایی از ساختمان را از مصالح سبک بنا نمود، اما اسکلتی که بتواند کارکرد درست داشته باشد معمولاً وزن قابل ملاحظه ای از ساختمان را به خود اختصاص می دهد. با افزایش ارتفاع و به تبع آن نیروهای حاصل از زلزله مقاطع باربر ساختمان بسیار بزرگ شده و تکانهای ناشی از نیروی زلزله، در طبقات فوقانی شدید می شود. برای پیشگیری از این رویدادها، روشی تحت عنوان سوپرفریم R.C برای اسکلت ساختمان، در کشور ژاپن، ابداع شده و به عنوان جدیدترین  فناوری به مورد اجرا گذاشته شده است. در این روش ضمن کاهش مقاطع باربر، با پیش ساخته نمودن ستون ها و همچنین کنترل حرکات ساختمان در حین زلزله و جذب انرژی به وسیله میراگرهای هیدرومکانیکی، یک ساختمان مطمئن از نظر رفتار در برابر نیروها و بسیار مناسب برای سکونت ساخته می شود.