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Planta Estructural de los entrepisos de los niveles 000 al 100
Desde que ingresé a la escuela de arquitectura, hace más de medio siglo, y conocí la idea del arquitecto norteamericano Frank Lloyd Wright de construir un rascacielos de una milla de altura en el estado de Illinois, la idea me facinó, y no fue sino hasta hace poco más de dos años que comencé a entender la razón de por qué no se había podido construir aun un edificio de esas dimensiones.
En todos los rascacielos hechos hasta la fecha, se ha usado la escala humana como módulo para la estructura. Las personas, con su estatura de entre 1.50 y 1.90 metros, requieren de un espacio vital de aproximadamente 2.50 metros de altura, que junto con el espesor del entrepiso da 3 metros más o menos.Esto, que arquitectónicamente es real y válido, desde el punto de vista estructural, para edificios muy altos, resulta ilógico.
Usando los entrepisos tradicionales, se obliga a tener elementos horizontales, como losas y trabes, a trabajar a esfuerzos de flexión, en tanto que los elementos de carga gravitacional, de viento y sismo, trabajan a flexo-compresión. Los entrepisos y las columnas forman marcos rígidos a una escala que es lógicamente proporcional para edificios de hasta cien pisos, pero para más niveles es necesario usar una escala mayor, pues los marcos hechos con entrepisos delgados y muchas columnas cortas alcanzan resistencias a la flexión muy reducidas, como ejemplo veamos la comparación entre una trabe de 60 cm y una armadura de 600 cm, ambas con un ancho "b" de 20 cm:
el momento de inercia centroidal de una trabe de 60 cm de peralte: 20cm X (60cm) / 12 = 360 000 cm
el momento de inercia centroidal de una armadura de 600 cm de peralte: 20cm X (600cm) / 12 = 360 000 000 cm
es decir, que usando peraltes de 2 niveles de 3 metros, se obtienen resistencias mil veces mayores, lo que significa un considerable ahorro de acero, peso y dinero. Usando armaduras, dentro del edificio de dos niveles, en las cuales tengamos las diagonales entre dos elementos verticales, las diagonales cruzarán tan solo medio claro entre los elementos verticales, permitiendo el paso y el uso del espacio arquitectónico. En Torre Luna tendremos armaduras de dos niveles ubicadas cada 10 pisos, que soportarán, por medio de tensores muy esbeltos, los 8 pisos inferiores con claros menores, ahorrando acero, peso y dinero.
SECRETOS DE TORRE LUNA
Desde que ingresé a la escuela de arquitectura, hace más de medio siglo, y conocí la idea del arquitecto norteamericano Frank Lloyd Wright de construir un rascacielos de una milla de altura en el estado de Illinois, la idea me facinó, y no fue sino hasta hace poco más de dos años que comencé a entender la razón de por qué no se había podido construir aun un edificio de esas dimensiones. En todos los rascacielos hechos hasta la fecha, se ha usado la escala humana como módulo para la estructura.
Las personas, con su estatura de entre 1.50 y 1.90 metros, requieren de un espacio vital de aproximadamente 2.50 metros de altura, que junto con el espesor del entrepiso da 3 metros más o menos. Esto, que arquitectónicamente es real y válido, desde el punto de vista estructural, para edificios muy altos, resulta ilógico. Usando los entrepisos tradicionales, se obliga a tener elementos horizontales, como losas y trabes, a trabajar a esfuerzos de flexión, en tanto que los elementos de carga gravitacional, de viento y sismo, trabajan a flexo-compresión.
Los entrepisos y las columnas forman marcos rígidos a una escala que es lógicamente proporcional para edificios de hasta cien pisos, pero para más niveles es necesario usar una escala mayor, pues los marcos hechos con entrepisos delgados y muchas columnas cortas alcanzan resistencias a la flexión muy reducidas, como ejemplo veamos la comparación entre una trabe de 60 cm y una armadura de 600 cm, ambas con un ancho "b" de 20 cm: el momento de inercia centroidal de una trabe de 60 cm de peralte: 20cm X (60cm) / 12 = 360 000 cm el momento de inercia centroidal de una armadura de 600 cm de peralte: 20cm X (600cm) / 12 = 360 000 000 cm es decir, que usando peraltes de 2 niveles de 3 metros, se obtienen resistencias mil veces mayores, lo que significa un considerable ahorro de acero, peso y dinero. Usando armaduras, dentro del edificio de dos niveles, en las cuales tengamos las diagonales entre dos elementos verticales, las diagonales cruzarán tan solo medio claro entre los elementos verticales, permitiendo el paso y el uso del espacio arquitectónico.
En Torre Luna tendremos armaduras de dos niveles ubicadas cada 10 pisos, que soportarán, por medio de tensores muy esbeltos, los 8 pisos inferiores con claros menores, ahorrando acero, peso y dinero.
Los elementos de carga gravitacional, como son columnas o muros de carga, aumentan sustancialmente su resistencia cuando aumentando sus dimensiones disminuyen su número. Como ejemplo la comparación de los momentos centroidales de 25 columnas de acero cuadradas de 1.000m con un área de acero del 10%, con una sola columna de 5.000m también con un área de acero del 10%: de 25 columnas de 1m X 1m: 25 X (((100cm) / 12) - ((94.868cm) / 12)) = 39 585 680 cm de 1 columna de 5m X 5m: (500cm / 12) - (474.342cm / 12) = 989 570 847 cm 989 570 847 cm / 39 585 680 cm = 25 es decir, que con el mismo material, 225 000 cm de acero, tenemos 25 veces mas resistencia. En Torre Luna disminuimos al mínimo el número de columnas: una. Para complementar la estructura tenemos ocho muros de carga perimetrales ubicados radialmente en 4 ejes a 45°.
Estos muros están ligados entre sí por los 500 entrepisos, especialmente diseñados para transmitir los esfuerzos de compresión y tensión necesarios dentro de su propio plano, y además por 90 anillos estructurales octagonales, paralelos a las ocho fachadas, y que por su disposición toman el 90% de los momentos de volteo producidos por el viento, dejando a la columna central tan solo el 10% de las solicitaciones por viento. En esta página de Internet encontrará las propuestas para este edificio de 505 pisos en lo relacionado a elevadores, distribución arquitectónica, estacionamientos y naturalmente estructura y cimentación.
ATENTA INVITACIÓN
Invito a todas las personas interesadas en este proyecto a participar con sus ideas y comentarios, no se les pagará nada, no se les cobrará nada, solo es un ejercicio de creatividad que seguramente llevará a la construcción del edificio más grande y más alto del mundo. PARTICIPA.
En Torre Luna vivirán más de noventa mil personas, antes de que ninguna muera en Marte.
Arq. Luis Carrillo Gutiérrez Septiembre de 2018
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Cálculos Estructurales Parte 2
Mi proyecto de una torre de 505 pisos tiene varios conceptos que lo hacen viable: En primer lugar la idea de una gran columna central, que junto con otras ocho columnas, cada una en las aristas de las plantas octogonales, darán a la estructura soporte para las cargas gravitacionales, sísmicas y de viento.
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