El desafío con este tipo de edificio es descubrir dónde esconder el sistema de resistencia de carga lateral. Estos son los elementos de la estructura que resisten las cargas de viento y terremoto. Esto se puede lograr con arriostramientos cruzados de acero, quizás el ejemplo más famoso de los cuales es el edificio John Hancock en Chicago:
Sin embargo, durante varios años, ha sido mucho más económico usar concreto en forma de muros de corte, que son gruesos muros de concreto con barras de refuerzo de acero. La mayoría de los edificios modernos de gran altura utilizan una serie de muros de corte de hormigón para resistir todas las cargas laterales. Estos muros de corte se conocen colectivamente como los muros centrales y a menudo se colocan cerca del centro de la estructura, los ascensores circundantes y las escaleras. Las paredes centrales son responsables de resistir prácticamente todas las cargas laterales en la estructura, así como soportar una porción de las cargas de gravedad (verticales) de la estructura. Todas las columnas restantes, ya sean de acero u hormigón, contribuyen solo mínimamente al sistema lateral del edificio y, en cambio, funcionan principalmente como miembros portadores de carga por gravedad.
La mayor ventaja arquitectónica de colocar las paredes de corte cerca del centro de la estructura es que esto permite vistas sin restricciones, ya que no tiene paredes estructurales en el exterior del edificio. Las paredes centrales también proporcionan la estructura necesaria para el soporte y la protección de los ascensores y las escaleras (que deben aislarse y protegerse de los incendios por razones de seguridad). Por otro lado, colocar las paredes más lejos del centro geométrico de la estructura proporciona más eficiencia estructural al aumentar el momento de resistencia del brazo entre los segmentos de la pared. Por esta razón, el tamaño del núcleo es un proceso de toma y daca. Una pared puede, por ejemplo, a veces aumentar de grosor para compensar su ubicación menos que ideal.
Una rama interesante de este tipo de construcción es que las paredes centrales de un rascacielos típico se pueden construir antes que el resto de la estructura de gravedad, mientras que lo contrario no sería cierto, ya que las columnas de gravedad, sin núcleo, lo harían Ser susceptible al colapso de la carga lateral.
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Aquí hay una imagen del concepto. Es una imagen en construcción de la Torre Aqua en Chicago. En el centro de la imagen, puede ver los muros centrales de hormigón que se elevan aproximadamente 3 o 4 pisos sobre el resto de la estructura.
Entonces, ¿cómo se relaciona todo esto con la calle 111 W 57th y edificios similares? Echemos un vistazo a la placa de piso típica de 111 W 57th street: ¿Dónde están los muros de hormigón? Son los elementos de color gris oscuro que recubren la totalidad de los lados más largos del edificio y también se envuelven alrededor de las escaleras y los ascensores. Por lo tanto, para proporcionar suficiente soporte lateral para esta estructura muy delgada, los diseñadores han colocado efectivamente su plano de piso completo dentro del núcleo estructural, realmente no hay un sistema de gravedad envolvente separado que seguir después de la construcción del núcleo *. Ahora, ¿por qué no todos los edificios hacen esto? Como se señaló anteriormente, hay una importante compensación, notarás que esta estructura solo puede acomodar ventanas diminutas, me atrevo a decir, como celdas de prisión, a lo largo de las dos caras largas del edificio. Notarás que las habitaciones con estas ventanas están cuidadosamente diseñadas para ser baños y armarios, donde el impacto es mínimo. Presumiblemente, la estructura está orientada en su sitio de modo que las líneas favorables del sitio para las vistas estén en la parte superior e inferior del plan anterior, de lo contrario, realmente se lo estaría perdiendo.
En cuanto a la construcción, sospecho que el edificio de la calle 111 W 57th en realidad puede construirse bastante rápido, porque el contratista puede usar una forma de deslizamiento que sube suavemente hacia arriba. Esta es una práctica común para las paredes centrales de los edificios convencionales, y es visible en la imagen de arriba de la torre Aqua, pero no es factible para la placa del piso principal que es demasiado grande y carece de paredes continuas a las que adherirse.
Ahora, para mejorar aún más el rendimiento lateral del edificio, se está empleando un sistema adicional en 111 W 57th street. Este es un sistema de amortiguadores masivos sintonizados, colocados cerca de la parte superior de la estructura. Estos son pesos pesados o líquidos que se utilizan para amortiguar las vibraciones en la estructura al moverse en oposición a las frecuencias resonantes de la estructura a través de resortes mecánicos o gravedad (en el caso de amortiguadores de masa líquida). Este tipo de sistema es útil para reducir los movimientos laterales en una estructura súper alta y esbelta, y se ha utilizado con éxito en edificios como Taipei 101, que alguna vez fue el edificio más alto del mundo.
Algunos otros comentarios finales están en orden:
La estructura tendrá 1428 pies de altura, pero solo ocupará hasta 1134 pies. Luego, el área del plan se contrae severamente, ya que se estrecha casi hasta el borde de un cuchillo en el pico. Esta es una hermosa opción estética y también proporciona una buena reducción en las cargas laterales al reducir la masa y el área de los 300 pies superiores de la estructura, lo que de otra manera contribuiría con una cantidad desproporcionada de la carga lateral en la estructura y la base.
* En realidad, hay cuatro columnas grises distintas en el plan, dos en la parte superior y dos en la parte inferior, que pueden ser solo elementos de gravedad, aunque se necesitaría una discusión con el ingeniero de diseño para confirmar.