juan carrion, phd pe
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SKIDMORE, OWINGS & MERRILL LLP
SKIDMORE, OWINGS & MERRILL LLP
SUPEREDIFICIOS: La nueva generación
JUAN CARRION, PhD PE
Skidmore, Owings & Merrill LLP, SOMChicago, Estados Unidos
SKIDMORE, OWINGS & MERRILL LLP
SKIDMORE, OWINGS & MERRILL LLP
Trump Tower – Chicago
Willis Tower – Chicago
Pearl River Tower -
GuangzhouNanjing Greenland –
Nanjing
Burj Khalifa -
Dubai
Jin Mao Tower -
Shanghai
John Hancock Center -
Chicago
SOM: RASCACIELOS
SKIDMORE, OWINGS & MERRILL LLP
SOM: ESTRUCTURAS ESPECIALES
Pritzker Pavilion -
Chicago Guggenheim Museum - Bilbao
Gerry Sculpture -
Barcelona
Raspberry Island - Schubert Club Band Shell –
St. Paul
General Motors Renaissance Center - Detroit
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SOM: SITIOS COMPLEJOS
Memorial Sloan-
Kettering Research
Center – New York
201 Bishopsgate and The
Broadgate Tower - London
Ninth Avenue – New
YorkNinth Avenue – Site
201 Bishopsgate and The
Broadgate Tower - Site
Memorial Sloan-
Kettering Research
Center – 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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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.
RAZONES
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•Limitaciones en escalamiento
•Limitaciones en el espacio interior útil
•Limitaciones en la distancia al suelo
•Limitaciones en la capacidad de mercado
LIMITACIONES EN EL TAMAÑO DE EDIFICIOS SUPERALTOS
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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
LIMITACIONES EN ESCALAMIENTO
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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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600m
800m
1,000m
1,600m (1 mile)
Occupied to 450 – 500m
Occupied to 600m – 650m
Occupied to 600m – 750m
Partially Occupied to 800-1000m
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.
LIMITACIONES EN LA DISTANCIA AL SUELO
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600m
800m
1,000m
1,600m (1 mile)LIMITACIONES EN LA CAPACIDAD DE MERCADO
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: 180,000m3 –220,000m3
GFA: 280,000m3 –340,000m3
GFA: 300,000m3 –360,000m3
GFA: 350,000m3 –1,000,000m3
(partially occupied)
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Los edificios que llegan a ser construidos son:
RacionalesEl 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
ApropiadosLa 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.
RápidosLas 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.
EficientesLos 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.
ElegantesIngeniería 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 sitioLos edificios se ajustan de forma inteligente y apropiada a las condiciones particulares del sitio.
SOM INGENIERÍA DE RASCACIELOS
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RacionalEl diseño de ingeniería toma en cuanta y refleja los principios físicos que gobiernan el comportamiento de edificios altos
La forma del edificio sigue los diagramas de fuerzas de
gravedad y momentos desestabilizantes de viento
Diagrama de momentos desestabilizantes de viento
Diagrama de cargasverticales
Forma potencial de edificio alto
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Forma ApropiadaFormas 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 permiteconstrucción rápida y de costo eficiente
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Burj Khalifa – 160+ Stories
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Eficiencia de la forma del sistema estructural
Sistemas para edificios altos160+ STORIES
Eficiente
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EleganteIngenieros 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 sitioLas 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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Jeddah Tower1000 m
(Construccion)
Burj Khalifa828 m
Empire State Bldg434 m
Eiffel Tower324 m
… ?
CUAL ES EL SIGUIENTE?
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35 HUDSON YARDS MANHATTAN WEST
HUDSON YARDS AND MANHATTAN WEST
New York City, New York
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HUDSON YARDS AND MANHATTAN WESTNew York City, New York
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MWHY
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BROADGATE EXCHANGE HOUSE – TERMINADO EN 1990
EXPERIENCIA SOBRE RIELES
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201 BISHOPSGATE & BROADGATE TOWER – TERMINADO EN 2009
EXPERIENCIA SOBRE RIELES
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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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EQUINOX
OFFICE
EQUINOX HOTEL
RESIDENTIAL
1010’-0”
RETAIL
PROGRAMA ARQUITECTONICO
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EQUINOX
OFFICE
EQUINOX HOTEL
RESIDENTIAL
1010’-0”
RETAIL
HEALTH
CLUB/RETAIL
OFFICE
HOTEL
RESIDENTI
AL
Concrete
Belt Walls
Concrete Buttress
Wall
Concrete
Column/
Concrete Flat
Plate
Concrete Core
Wall
Concrete
Column/
Concrete Flat
Plate
Concrete Belt
Walls
Concrete
Column/
Concrete Flat
Plate
PROGRAMA ARQUITECTONICO SISTEMA ESTRUCTURAL
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SISTEMA DE MUROS DE CONCRETO REFORZADO(NUCLEO CENTRAL + MUROS CINTURON + CONTRAFUERTES)
COLUMNASDE CONCRETO REFORZADO
LOSAS DE CONCRETO REFORZADO SISTEM ESTRUCTURALCOMPLETO
COMPONENTES DEL SISTEMA ESTRUCTURAL
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MATERIALES
ConcretoMuros estructurales: f’c =10,000 psi - 14,000 psiColumnas: f’c =10,000 psi - 14,000 psiLosas y vigas: f’c = 7,200 psi – 10,000 psiLosas sobre placa de acero: f’c = 5,000 psi
Acero de RefuerzoASTM A615, ASTM A706 (Weldable Rebar)BARRAS #3‐#11 Gr 60BARRAS #14‐#20 Gr 80
Acero EstructuralPerfiles laminados ASTM A992 Gr. 50Placas ASTM A572 Gr. 50Elementos embedidos en concreto Gr. 65
SISTEMA ESTRUCTURAL
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Tower base supported by platform structure
PLATAFORMAESTRUCTURAL
NIVEL DE LAS RIELES
NIVEL DE PLANTA BAJA
BASE DE LA ESTRUCTURA
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PLATAFORMAESTRUCTURAL
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SISTEMA DE MUROS DE LA TORRE (NUCLEO CENTRAL Y CONTRAFUERTES)
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COLUMNA CABEZA DE MARTILLO (Hammerhead Column)
COLUMNAS DE LA TORRE
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PLATAFORMAESTRUCTURAL
PILAS(CAISSONS)
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MUROS DE NUCLEO CENTRAL
(CORE WALLS)
COLUMNA CABEZA DE MARTILLO(HAMMERHEAD COLUMN)
COLUMNA CABEZA DE MARTILLO (HAMMERHEAD COLUMN)
ACERO ESTRUCTURAL EMBEBIDO(EMBEDDED STEEL CORE)
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Mod0 1: X-Y Traslacion Modo 2: Y-X Traslacion Mode 3: Torsion
MODOS DE VIBRACION
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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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REGULAR
ZONE
CRITICAL
ZONE
TRACKS BELOW BOX GIRDERS
TRACK BOX GIRDERS
RESTRICCIONES DEL SITIO - FLUJO DE FUERZAS
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RESTRICCIONES DEL SITIO - FLUJO DE FUERZAS
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LOBBY LIBRE DE COLUMNAS
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NUCLEO CENTRAL DE CONCRETOREFORZADO
SISTEMA DE ACERO ESTRUCTURAL PERIMETRAL
SISTEMA DE PISO DE ACEROESTRUCTURAL Y PLACA
COLABORANTE
SISTEM ESTRUCTURAL COMPLETO
SISTEMA ESTRUCTURAL
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MATERIALES
ConcretoCimentaciones f`c = 8,000 psiMuros estructurales: f’c =6,000 psi - 10,000 psiLosas y vigas: f’c = 5,000 psiLosas sobre placa de acero: f’c = 4,000 psi
Acero de RefuerzoASTM A615, ASTM A706 (Weldable Rebar)BARRAS #3‐#8 Gr 60BARRAS #9‐#11 Gr 80
Acero EstructuralPerfiles laminados ASTM A992 Gr. 50Placas para perfiles armados ASTM A572 Gr. 50W14 Columnas ASTM A913 Gr. 70W12, W24, W30, W36 Columnas ASTM A992 Gr. 50Placas para Conexiones ASTM A572 Gr. 50
Anclajes (Tie-Downs)Threaded Bars (Multiple corrosion protection) ASTM A722 Fu=150ksi
SISTEMA ESTRUCTURAL
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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
MODELO 3D FUERZAS EN LOS ANCLAJES
PRESIONES EN LA ROCA
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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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