Hay muchos desafíos que un arquitecto debe enfrentar al diseñar un rascacielos. Por supuesto, la mayoría de estos son problemas de ingeniería estructural, pero afectan el diseño del edificio, que siempre es una preocupación principal de los arquitectos. ¡Entonces sí, estos son desafíos tanto para los arquitectos como para los ingenieros!
Fundación estructural
La construcción del edificio comienza en la base. En la antigüedad, las estructuras piramidales a menudo se usaban para distribuir el peso de los edificios altos en un área grande. En los tiempos modernos, el avance de la tecnología y el aumento de los costos de la tierra en las ciudades han llevado a los ingenieros a considerar el tamaño de la huella de un edificio mientras continúan pensando verticalmente. Crear una gran cantidad de bienes inmuebles a partir de una superficie relativamente pequeña es muy atractivo para los desarrolladores en las grandes ciudades.
Al igual que las raíces de un árbol, los cimientos de un rascacielos se colocan bajo tierra para crear la mayor estabilidad. Para colocar la base más estable posible, se debe alcanzar el lecho de roca (roca sólida debajo del suelo del suelo). El acceso al lecho de roca, en la mayoría de los casos, requiere una excavación significativa de los suelos (arena, arcilla, etc.) que recubre el lecho de roca. Sin embargo, construir los cimientos sobre el lecho de roca es necesario dadas las cargas extremadamente grandes asociadas con la construcción de rascacielos. Por ejemplo, una casa típica podría pesar 70 toneladas; ¡pero el Empire State Building en la ciudad de Nueva York pesa alrededor de 350,000 toneladas!
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Selección de material para un peso más ligero y una gran resistencia.
Mientras que el hormigón armado y las columnas de acero son pilares de la construcción de rascacielos; Cuando se combinan con las técnicas modernas utilizadas para construir las torres del World Trade Center, los ingenieros han alcanzado alturas nunca antes imaginadas en nuestra historia. El rascacielos Burj Khalifa en Dubai (completado el 4 de enero de 2010) es actualmente el edificio más alto del mundo; de pie a una altura asombrosa de más de media milla! Si bien la altura de este edificio es impresionante, lo que puede ser aún más impresionante son los avances conscientes del peso en la fabricación y utilización de los materiales de construcción utilizados para construir el rascacielos. El Burj Khalifa tiene el doble de altura que el Empire State Building, ¡pero menos del doble de su peso!
Carga de viento:
Cuando el edificio Citigroup de 599 pies y 279 metros (915 pies) de altura se construyó en la ciudad de Nueva York de 1974 a 1977, el marco se atornilló, pero modelos posteriores de computadora mostraron que si los vientos huracanados golpearan el edificio, sería en peligro de colapso. Cuando un huracán avanzó por la costa este en 1978, los trabajadores soldaron apresuradamente placas sobre las juntas atornilladas. Afortunadamente, el huracán se trasladó al mar, salvando a Nueva York.
Otro efecto de los vientos en los edificios altos es hacerlos balancearse de un lado a otro. Si bien una variedad de aparatos ortopédicos puede reducir el balanceo, agregan peso al edificio. Ahora se usa otro método. El edificio Citigroup tiene un amortiguador de concreto de 400 toneladas en la parte superior. El amortiguador se mueve hacia adelante y hacia atrás, oponiéndose al movimiento impulsado por el viento del edificio y reduciendo el balanceo. Los amortiguadores, tanto líquidos como sólidos, se utilizan en edificios altos, torres, plataformas de perforación de petróleo en alta mar, puentes y paseos peatonales. El hotel Burj al-Arab de 210 metros (690 pies) en Dubai tiene 11 amortiguadores masivos. Los amortiguadores también pueden mitigar el efecto de los terremotos.
Gestión de servicios
Transportar a un gran número de personas dentro y fuera de los pisos superiores es un desafío para quienes diseñan los sistemas de ascensores. Como se demostró en el colapso de los edificios del World Trade Center el 11 de septiembre de 2001, las escaleras se pueden usar en situaciones de emergencia, pero el movimiento simultáneo de los ocupantes hacia abajo y los bomberos hacia las escaleras causó graves problemas.
Planes de evacuación de incendios.
Otra consideración es la seguridad de los ocupantes en caso de incendio. Evacuar a la gran cantidad de personas del rascacielos es una tarea enorme. Algunos edificios tienen pisos enteros diseñados para ser especialmente resistentes al fuego para que las personas puedan reunirse allí y estar más seguros que en otros pisos.
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