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SUPEREDIFICIOS: La nueva generación JUAN CARRION, PhD PE Skidmore, Owings & Merrill LLP, SOM Chicago, Estados Unidos
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SOM: RASCACIELOS
Jin Mao Tower Shanghai Pearl River Tower Guangzhou
Nanjing Greenland – Nanjing
Trump Tower – Chicago
Willis Tower – Chicago
Burj Khalifa -
John Hancock Center -
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SOM: ESTRUCTURAS ESPECIALES
Raspberry Island - Schubert Club Band Shell – St. Paul
General Motors Renaissance Center - Detroit
Pritzker Pavilion Chicago
Gerry Sculpture Barcelona
Guggenheim Museum - Bilbao
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SOM: SITIOS COMPLEJOS
201 Bishopsgate and The Broadgate Tower - Site Memorial SloanKettering Research Center – Site
Memorial SloanKettering Research Center – New York
201 Bishopsgate and The Broadgate Tower - London Ninth Avenue – New York
Ninth Avenue – Site
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SUPER EDIFICIOS
CTBUH define como Super altos “supertall” los edificios sobre los 300 meters (984 feet) de altura y Mega altos “megatall” a los edificos sobre 600 meters (1,968 feet) de altura.
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El edificio más alto del mundo 1909 vs 2016
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Existen muchas propuestas para rascacielos, sin embargo, pocas se llegan a realizar
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RAZONES Demasiado complicados Muchos edificios altos y superaltos son concebidos sin el adecuado rigor funcional y estructural y son excesivamente complejos y prohibitivos.
Muy difíciles de construir Los retos asociados con la construcción de edificios altos y superaltos requieren especial consideración. Proyectos que no son concebidos con métodos prácticos de construcción generalmente no llegan a ser construidos.
Demasiado lentos Sistemas excesivamente complejos resultan en retrasos en la construcción. La construcción de edificios altos y superaltos requiere diseños que puedan ser construidos de forma rápida y eficiente.
Uso ineficiente de los materiales estructurales Sistemas estructurales que no responden a las fuerzas principales que gobiernan el diseño de edificios altos y superaltos resultan en sistemas
ineficientes, costosos e inapropiados. Soluciones estructurales mediante “fuerza bruta” resultan en desperdicio de espacios, materiales, tiempo y dinero.
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LIMITACIONES EN EL TAMAÑO DE EDIFICIOS SUPERALTOS
•Limitaciones en escalamiento
•Limitaciones en el espacio interior útil •Limitaciones en la distancia al suelo
•Limitaciones en la capacidad de mercado
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LIMITACIONES EN ESCALAMIENTO
Los edificios super altos no son prácticos ni eficientes si son versiones escaladas de edificios más pequeños. Los edificios super altos requieren nuevas topologías y sistemas
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LIMITACIONES EN EL ESPACIO INTERIOR UTIL Espacios interiores profundos y lejos de las ventanas perimetrales son de limitado valor práctico. Las versiones escaladas de otros edificios resultan en proporciones grandes de espacio interior inusable.
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LIMITACIONES EN LA DISTANCIA AL SUELO
1,600m (1 mile)
El transporte vertical por elevadores y los servicios a las zonas ocupadas se complican con la altura.
Tamaños mínimos de la planta limitan la ubicación de los pisos ocupados más altos. Los problemas de servicios son reducidos mediante el uso de formas con sección variable (más angostas en la parte alta), las cuales reducen el nivel de ocupación en los pisos más altos. Partially Occupied to 800-1000m
1,000m
800m Occupied to 600m – 750m Occupied to 600m – 650m
600m Occupied to 450 – 500m
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LIMITACIONES EN LA CAPACIDAD DE MERCADO
1,600m (1 mile)
A medida que los edificios super altos alcanzan una cierta altura, el área contenida puede exeder las limitaciones del mercado. Las zonas de ocupación también puede llegar a exceder el límite de lo que se puede servir a través del nucleo central. Alcanzar alturas extremas puede requerir en ciertos casos que los edificios sean diseñados para estar parcilamente ocupados. GFA: 350,000m3 – 1,000,000m3 (partially occupied)
1,000m
800m
GFA: 300,000m3 – 360,000m3
600m
GFA: 180,000m3 – 220,000m3
GFA: 280,000m3 – 340,000m3
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SOM INGENIERÍA DE RASCACIELOS Los edificios que llegan a ser construidos son: Racionales El diseño racional de ingeniería informa a la forma arquitectónica desde el comienzo del proceso de diseño. La forma del edificio y el sistema estructural reflejan los principios físicos que gobiernan el comportamiento de edificios altos
Apropiados La relación entre arquitectura y estructura está adaptada a las demandas especiales de construir super alto. El sistema estructural no es ni secundario o inferior a la forma del edificio, ni dominante o desagradable a la vista.
Rápidos Las soluciones estructurales y arquitectónicas toman en cuenta la constructibilidad, velocidad de construcción y el costo. Ingenieros de SOM preveen problemas técnicos y de construcción pronto, por lo tanto eliminando iteraciones de rediseño y problemas constructivos.
Eficientes Los diseños estructurales de SOM son optimizados para las demandas únicas de edificios altos, maximizando la resistencia y rigidez y minimizando las cantidades de la estructura. Métodos de análisis con tecnología de punta aseguran que cada parte de la estructura es tan eficiente como sea posible. Por lo tanto, costos son reducidos.
Elegantes Ingeniería de SOM considera que soluciones de ingeniería que son a la vez racionales, apropiadas, prácticas y eficientes son naturalmente elegantes. Un diseño elegante revela su lógica interna y será atractivo en su propia forma.
Ajustan a las condiciones del sitio Los edificios se ajustan de forma inteligente y apropiada a las condiciones particulares del sitio.
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Racional El diseño de ingeniería toma en cuanta y refleja los principios físicos que gobiernan el comportamiento de edificios altos
Diagrama de cargas verticales
Diagrama de momentos desestabilizantes de viento
Forma potencial de edificio alto
La forma del edificio sigue los diagramas de fuerzas de gravedad y momentos desestabilizantes de viento
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Forma Apropiada Formas apropiadas de edificios altos son conseguidas seleccionando la forma que maximiza la rigidez y variando la forma, estrechez, y tratamientos superficiales para de esta manera reducir los efectos del viento que produzcan vibraciones.
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Rápido Las soluciones estructurales y arquitectónicas toman en cuenta la constructibilidad, velocidad de construcción y el costo. Ingenieros de SOM preveen problemas técnicos y de construcción pronto, por lo tanto eliminando iteraciones de rediseño y problemas constructivos.
Sistema de encofrado trepante permite construcción rápida y de costo eficiente
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Burj Khalifa – 160+ Stories
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Eficiente
Eficiencia de la forma del sistema estructural
Sistemas para edificios altos
160+ STORIES
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Elegante Ingenieros en SOM consideran que soluciones de ingeniería que son a la vez racionales, apropiadas, prácticas y eficientes, son naturalmente elegantes. Un diseño elegante revela su lógica interna y será atractivo en su propia forma. Diseños por SOM de edificios super altos:
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Se ajustan a las condiciones del sitio Las diferentes condiciones de sitio requieren diferentes tipos de soluciones tanto arquitectónicas como estructurales
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Edificios diseñados por SOM
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CUAL ES EL SIGUIENTE?
…?
Eiffel Tower 324 m
Empire State Bldg 434 m
Burj Khalifa 828 m
Jeddah Tower 1000 m (Construccion)
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HUDSON YARDS AND MANHATTAN WEST New York City, New York
35 HUDSON YARDS
MANHATTAN WEST
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HUDSON YARDS AND MANHATTAN WEST New York City, New York
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HY
MW
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EXPERIENCIA SOBRE RIELES
BROADGATE EXCHANGE HOUSE – TERMINADO EN 1990
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EXPERIENCIA SOBRE RIELES
201 BISHOPSGATE & BROADGATE TOWER – TERMINADO EN 2009
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PROYECTO HUDSON YARDS
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35 HUDSON YARDS Altura de la torre es de 1010 pies (308 metros) sobre la Planta Baja (Lobby). La torre tiene 72 pisos y está destinada para uso múltiple.
Está construida enteramente sobre las rieles de tren.
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PROGRAMA ARQUITECTONICO
1010’-0”
RESIDENTIAL
EQUINOX HOTEL
OFFICE
EQUINOX RETAIL
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PROGRAMA ARQUITECTONICO
SISTEMA ESTRUCTURAL
1010’-0”
Concrete Core Wall
RESIDENTIAL
RESIDENTI AL
EQUINOX HOTEL
HOTEL OFFICE
EQUINOX RETAIL
OFFICE HEALTH CLUB/RETAIL
Concrete Buttress Wall Concrete Column/ Concrete Flat Concrete Plate Belt Walls Concrete Column/ Concrete Flat Plate Concrete Belt Walls Concrete Column/ Concrete Flat Plate
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COMPONENTES DEL SISTEMA ESTRUCTURAL
SISTEMA DE MUROS DE CONCRETO REFORZADO (NUCLEO CENTRAL + MUROS CINTURON + CONTRAFUERTES)
COLUMNAS DE CONCRETO REFORZADO
LOSAS DE CONCRETO REFORZADO
SISTEM ESTRUCTURAL COMPLETO
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SISTEMA ESTRUCTURAL
MATERIALES Concreto Muros estructurales: f’c =10,000 psi - 14,000 psi Columnas: f’c =10,000 psi - 14,000 psi Losas y vigas: f’c = 7,200 psi – 10,000 psi Losas sobre placa de acero: f’c = 5,000 psi Acero de Refuerzo ASTM A615, ASTM A706 (Weldable Rebar) BARRAS #3‐#11 Gr 60 BARRAS #14‐#20 Gr 80
Acero Estructural Perfiles laminados ASTM A992 Gr. 50 Placas ASTM A572 Gr. 50 Elementos embedidos en concreto Gr. 65
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BASE DE LA ESTRUCTURA
PLATAFORMA ESTRUCTURAL
NIVEL DE PLANTA BAJA NIVEL DE LAS RIELES
Tower base supported by platform structure
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PLATAFORMA ESTRUCTURAL
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SISTEMA DE MUROS DE LA TORRE (NUCLEO CENTRAL Y CONTRAFUERTES)
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COLUMNAS DE LA TORRE
COLUMNA CABEZA DE MARTILLO (Hammerhead Column)
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PILAS (CAISSONS)
PLATAFORMA ESTRUCTURAL
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MUROS DE NUCLEO CENTRAL (CORE WALLS)
COLUMNA CABEZA DE MARTILLO (HAMMERHEAD COLUMN) ACERO ESTRUCTURAL EMBEBIDO (EMBEDDED STEEL CORE)
COLUMNA CABEZA DE MARTILLO (HAMMERHEAD COLUMN)
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MODOS DE VIBRACION
Mod0 1: X-Y Traslacion
Modo 2: Y-X Traslacion
Mode 3: Torsion
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TUNEL DE VIENTO
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AMORTIGUADOR DE MASA SINTONIZADO (TDM)
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CONSTRUCCION – ELEMENTOS DE ACERO ESTRUCTURAL A SER EMBEBIDOS EN CONCRETO
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MANHATTAN WEST: NORTH TOWER Cliente:
Brookfield Office Properties Fase: Construcción (Fecha de terminación 2017) Altura 1034 pies (315 metros) Numero de Pisos 72 Pisos Area 2,000,000 ft2 (186,000 m2) Uso
Comercial - Oficinas
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PROYECTO MANHATTAN WEST
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UBICACION
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UBICACION
NE TOWER
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PUENTE PLATAFORMA
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PUENTE PLATAFORMA
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SITIO DE LA TORRE NORTE
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RESTRICCIONES DEL SITIO
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RESTRICCIONES DEL SITIO
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RESTRICCIONES DEL SITIO - FLUJO DE FUERZAS
REGULAR ZONE
TRACK BOX GIRDERS TRACKS BELOW BOX GIRDERS
CRITICAL ZONE
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RESTRICCIONES DEL SITIO - FLUJO DE FUERZAS
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LOBBY LIBRE DE COLUMNAS
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SISTEMA ESTRUCTURAL
NUCLEO CENTRAL DE CONCRETO REFORZADO
SISTEMA DE ACERO ESTRUCTURAL PERIMETRAL
SISTEMA DE PISO DE ACERO ESTRUCTURAL Y PLACA COLABORANTE
SISTEM ESTRUCTURAL COMPLETO
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SISTEMA ESTRUCTURAL
MATERIALES Concreto Cimentaciones f`c = 8,000 psi Muros estructurales: f’c =6,000 psi - 10,000 psi Losas y vigas: f’c = 5,000 psi Losas sobre placa de acero: f’c = 4,000 psi Acero de Refuerzo ASTM A615, ASTM A706 (Weldable Rebar) BARRAS #3‐#8 Gr 60 BARRAS #9‐#11 Gr 80 Acero Estructural Perfiles laminados ASTM A992 Gr. 50 Placas para perfiles armados ASTM A572 Gr. 50 W14 Columnas ASTM A913 Gr. 70 W12, W24, W30, W36 Columnas ASTM A992 Gr. 50 Placas para Conexiones ASTM A572 Gr. 50 Anclajes (Tie-Downs) Threaded Bars (Multiple corrosion protection) ASTM A722 Fu=150ksi
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PLANTA TIPICA
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DISEÑO ESTRUCTURAL DE “KICKERS”
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DISEÑO Y DETALLAMIENTO DE “KICKERS”
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ANALISIS MEDIANTE ELEMENTOS FINITOS
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ANALISIS MEDIANTE ELEMENTOS FINITOS – ZONA CRITICA Y CIMENTACIONES
PRESIONES EN LA ROCA
MODELO 3D
FUERZAS EN LOS ANCLAJES
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CONSTRUCCION - SITIO
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CONSTRUCCION - SITIO
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CONSTRUCCION - CIMENTACIONES
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CONSTRUCCION – ACERO A SER EMBEBIDO EN NUCLEO DE CONCRETO
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CONSTRUCCION – “KICKERS”
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PROYECTO MANHATTAN WEST
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