Nga đã dựng nên Lakhta Center 462 mét - tòa nhà cao nhất châu Âu - trên nền đất mềm như cát lún bên bờ Vịnh Phần Lan ở thành phố Saint Petersburg. Công trình đã sử dụng 264 cọc khoan nhồi, 30.000 tấn thép và khoảng 16.500 tấm kính được chế tạo riêng từng chiếc. 

Được biết, Lakhta Center là trụ sở toàn cầu mới của Gazprom - tập đoàn khí đốt lớn nhất nước Nga. Nó được xây dựng từ năm 2012 và hoàn thành vào tháng 12/2018 với tổng vốn đầu tư xấp xỉ 2 tỷ USD (52.000 tỷ đồng).

Công trình do kiến trúc sư người Anh Tony Kettle thuộc hãng RMJM thiết kế, sau đó được công ty Nga Gorproject triển khai chi tiết kỹ thuật.

Tòa tháp xoắn gần 90 độ từ chân lên đỉnh, lấy cảm hứng từ những cánh buồm trên biển Baltic và ngọn lửa bùng lên từ giàn khí đốt tự nhiên. Để hiện thực hóa hình dáng độc đáo này trên nền đất yếu của Saint Petersburg, các kỹ sư đã phải sử dụng hệ móng siêu sâu cùng hàng loạt cấu kiện được thiết kế riêng biệt.

Theo thông tin từ cổng thông tin Idealista, việc xây dựng tòa nhà cao nhất châu Âu ngay từ đầu đã là một thách thức gần như bất khả thi.

Khu đất được chọn nằm bên bờ Vịnh Phần Lan, nơi có nền địa chất mềm yếu giống cát lún, thường xuyên hứng chịu những cơn gió biển đủ mạnh để quật đổ nhiều công trình, trong khi mùa đông kéo dài với nhiệt độ có thể xuống dưới âm 20 độ C trong nhiều tháng liên tiếp.

Trước khi bất kỳ cột trụ nào được dựng lên, "cuộc chiến" thực sự đã diễn ra dưới lòng đất.

Địa chất Saint Petersburg nổi tiếng phức tạp với nhiều lớp đất mềm và không ổn định, hoàn toàn không phù hợp để nâng đỡ một công trình cao hơn 460 mét. Vì vậy, phần móng của Lakhta Center phải được đưa xuống sâu hơn rất nhiều để tìm kiếm lớp nền đủ chắc chắn.

Giải pháp được lựa chọn là đóng cọc đến tận lớp địa chất ổn định nằm sâu dưới lòng đất. Các kỹ sư đã thi công 264 cọc khoan nhồi, xuyên qua các lớp đất yếu cho tới khi chạm đến tầng đất sét Vendian. Đây là lớp địa chất có độ cứng gần tương đương đá nguyên khối và đủ khả năng đóng vai trò như một chiếc neo tự nhiên cho toàn bộ công trình.

Trước đó, một bức tường vây bê tông cốt thép khổng lồ đã được xây dựng dưới lòng đất nhằm ngăn nước biển xâm nhập vào khu vực đào móng. Bê tông được bơm xuống các lỗ khoan bằng phương pháp ống Tremie - kỹ thuật cho phép đổ bê tông trực tiếp từ đáy hố lên trên, hạn chế tối đa bọt khí và các khuyết điểm kết cấu.

Khi tiến hành thử tải, kết quả cho thấy các cọc móng có khả năng chịu lực cao gấp 2,5 lần so với yêu cầu thiết kế ban đầu.

Phía trên hệ cọc là một trong những nền móng đồ sộ nhất từng được xây dựng tại Nga.

Các kỹ sư đã tạo nên một kết cấu dạng caisson khổng lồ với diện tích 5.600 m2 và chiều cao 16,5 mét - nền tảng trực tiếp nâng đỡ tòa nhà cao nhất châu Âu.

Phần trung tâm của hệ móng này đã xác lập một kỷ lục thế giới. Kết cấu bao gồm bản đáy, bản đỉnh và 10 vách bê tông hướng tâm có dạng chữ T kép, giúp phân bổ đều tải trọng khổng lồ từ lõi trung tâm của tòa nhà. Tại chính giữa là một bản móng dày tới 3,6 mét.

Đáng chú ý, dự án đã đổ 19.624 m3 bê tông cho bản đáy móng của tháp. Quá trình này diễn ra liên tục trong khoảng 49 giờ, lập kỷ lục Guinness thế giới thời điểm đó về đợt đổ bê tông liên tục lớn nhất cho nền móng công trình siêu cao tầng.

Trong điều kiện mùa đông khắc nghiệt của Nga, lượng nhiệt sinh ra trong quá trình bê tông đông cứng có thể gây nứt kết cấu. Để ngăn chặn nguy cơ này, các kỹ sư đã dựng những mái che tạm thời khổng lồ và lắp đặt hệ thống sưởi nhằm kiểm soát nhiệt độ từng centimet của khối bê tông.

Theo cổng thông tin Lakhta, sau khi phần móng hoàn tất, thử thách lớn nhất mới thực sự bắt đầu. Các kỹ sư phải dựng nên một công trình cao hơn 460 mét trong điều kiện gió mạnh từ biển Baltic.

Trái tim kết cấu của Lakhta Center là lõi bê tông trung tâm - bộ xương sống chịu toàn bộ tải trọng của tòa tháp. Phần lõi này được thi công bằng hệ ván khuôn tự leo hiện đại.

Thay vì tháo lắp ván khuôn ở từng tầng, toàn bộ hệ thống có thể tự động nâng lên nhờ các kích thủy lực chạy trên những đường ray gắn trực tiếp vào phần kết cấu đã hoàn thành. Hệ thống được chia thành hai khu vực thi công độc lập ở phía Bắc và phía Nam để tăng tốc độ xây dựng.

Song song với đó, các đội thi công khác lắp đặt 15 cột kết cấu chính cùng hệ dầm thép.

Khi công trình tiến gần đến độ cao 462 mét, độ chính xác trở thành vấn đề sống còn. Chỉ một sai lệch vài milimet ở các tầng thấp cũng có thể khiến phần đỉnh lệch khỏi vị trí thiết kế vài mét.

Vì vậy, các kỹ sư đã triển khai hệ thống giám sát hoạt động 24/7 với các cảm biến siêu chính xác kết hợp công nghệ định vị vệ tinh.

Nhìn từ trên cao, mặt bằng của Lakhta Center có hình ngôi sao năm cánh. Năm cánh sao này xoay dần quanh trục trung tâm khi công trình vươn lên, tạo nên chuyển động xoắn gần 90 độ từ chân đến đỉnh.

Do mỗi tầng đều xoay lệch so với tầng bên dưới, hệ cột truyền thống không còn phù hợp. Các kỹ sư đã sử dụng cột composite với lõi thép bên trong và lớp bê tông cường độ cao bao bọc bên ngoài, giúp công trình duy trì độ ổn định trong khi vẫn đáp ứng được thiết kế xoắn độc đáo.

Đây là lần đầu tiên công nghệ này được áp dụng ở quy mô lớn như vậy tại Nga.

Phần phức tạp nhất của toàn bộ công trình nằm ở đỉnh tháp. Ngọn tháp nhọn của Lakhta Center được dựng bao quanh lõi bê tông trung tâm. Riêng hệ kết cấu thép của phần này đã nặng hơn 2.000 tấn.

Các cấu kiện được lắp ráp sẵn dưới mặt đất rồi nâng lên độ cao hàng trăm mét bằng những cần cẩu khổng lồ, tạo thành một kim tự tháp thuôn nhọn gồm tám tầng kết cấu chính, các ống thép đường kính lên tới 1,5 mét và một chi tiết dài 8 mét đánh dấu điểm cao nhất của tòa nhà.

Tuy nhiên, điều thực sự làm nên sự khác biệt của Lakhta Center chính là lớp “da” bằng kính bao bọc bên ngoài.

Lớp vỏ bên ngoài của Lakhta Center được tạo thành từ khoảng 16.500 tấm kính uốn nguội, gần như không có hai tấm nào giống hệt nhau. Nhờ đó, công trình được ghi nhận là tòa nhà cao tầng sở hữu hệ mặt dựng kính uốn nguội lớn nhất thế giới.

Mỗi mô-đun kính cao 4,2 mét, có diện tích khoảng 11 m2 và nặng gần 740 kg.

Thay vì uốn cong bằng nhiệt tại nhà máy, phần lớn độ cong của kính được tạo ra ngay trong quá trình lắp đặt. Các kỹ sư nhẹ nhàng uốn tấm kính trong khung nhôm tại công trường, giúp giảm đáng kể chi phí sản xuất.

Phía sau lớp kính bên ngoài là hệ mặt dựng hai lớp với khoảng đệm không khí ở giữa. Theo các kỹ sư dự án, giải pháp này giúp tiết kiệm khoảng 40% năng lượng so với các hệ mặt dựng kính thông thường.

Toàn bộ tòa nhà được trang bị 38 thang máy tốc độ cao, đáp ứng nhu cầu di chuyển trong một trong những công trình kỹ thuật ấn tượng nhất châu Âu hiện đại.