Este edificio, el Burj Khalifa, que se mantiene firme en suelo arenoso suelto desafiando los fuertes vientos árabes es verdaderamente una maravilla moderna de ingeniería. En este artículo vamos a explorar todos los secretos de diseño del edificio más alto del mundo, comenzando por su núcleo hexagonal sorprendentemente simple. Esta increíble hazaña de ingeniería civil incluso puede confundir al viento debido a su forma única y resistir los rayos con la ayuda de tecnología moderna. Vamos a adentrarnos en ello.
Solución de diseño innovadora
El alma del Burj Khalifa es su núcleo hexagonal de hormigón armado, el cual es el héroe supremo que permite que el edificio se mantenga en pie a pesar de las devastadoras tormentas de viento en Dubái y ayuda a equilibrar el peso del edificio. Este núcleo también aloja todo el sistema de ascensores del edificio. Un núcleo tan esbelto es altamente inestable y en teoría podría caer en cualquier momento, pero Skidmar, la compañía que diseñó el Burj Khalifa, encontró una solución innovadora. Se inspiraron en los contrafuertes que normalmente vemos en las presas para sostener el núcleo de la pared y utilizaron soportes similares alrededor del núcleo para hacer que las torres alrededor de los contrafuertes sean prácticas. Infundieron un diseño escalonado a los contrafuertes. Normalmente, los edificios son siempre verticales, nunca están inclinados. Aquí está el giro principal: los ingenieros de Skidmore diseñaron los contrafuertes de manera que puedas vivir junto a ellos sin siquiera darte cuenta de que son contrafuertes. Los arquitectos del Burj Khalifa también utilizaron eficientemente este espacio para pasillos, por lo que las personas caminan a sus apartamentos entre las paredes de los contrafuertes. Luego, los arquitectos diseñaron enormes fachadas de vidrio alrededor de los contrafuertes, brindando a todos los hoteles y espacios habitables dentro de las fachadas una vista impresionante desde todos los lados. El apoyo necesario para estas fachadas de vidrio proviene de estas paredes transversales y columnas. La función principal de la pared transversal no es soportar las fachadas. Para entenderlo, veamos un ejemplo: hay una tormenta de arena en Dubái, pero no hay paredes transversales. Consideremos la situación: las fuerzas de resistencia provenientes de los contrafuertes del lado opuesto salvan al edificio de voltearse. En el lado izquierdo, la fuerza del viento es resistida por el efecto combinado de ambos contrafuertes, que están en un ángulo. Sin embargo, un edificio tan delgado y una fuerza tan grande proveniente de la fuerte tormenta de arena harían que toda la estructura del edificio se doble demasiado. Ahora necesitamos entender una propiedad notoria del concreto: su debilidad ante el estrés de tracción. Cuando un bloque de concreto se dobla, se produce estrés de tracción en la sección del bloque. El concreto solo puede resistir una pequeña cantidad de estrés de tracción y se agrietará fácilmente si el estrés de tracción continúa. Es por eso que el núcleo hexagonal tiene barras de acero en su interior: las barras de acero absorben la mayor parte del estrés de tracción. Sin embargo, si el núcleo se dobla demasiado, la sección de concreto del núcleo no podrá lidiar con el estrés de tracción. El mejor método para evitar que una viga en voladizo se doble en ingeniería estructural es usar una sección en forma de «I». Eso es exactamente lo que estamos haciendo cuando conectamos las paredes transversales a los contrafuertes. Si observas con atención, verás que la forma se ha vuelto como una sección transversal de ojo. Todo el edificio ahora es estructuralmente fuerte y puede resistir el estrés de tracción sin doblarse. ¿Puedes ver algunas franjas negras en el diseño original del Burj Khalifa? Estas son plantas mecánicas. Si quieres entender su importancia, echa un vistazo a este diagrama que muestra todas las columnas utilizadas en el Burj Khalifa. Es una jungla compleja. Estas columnas tienen una buena estabilidad cuando están conectadas a las plantas, como se muestra. Sabemos que las plantas ya son fuertes, ya que están conectadas al núcleo. Los techos mecánicos también se utilizan para albergar los sistemas eléctricos y de refrigeración de aire, así como los tanques de agua que dan vida al Burj Khalifa. Nadie se queda en esos techos. Estos pisos tienen una apariencia diferente porque están cubiertos con paredes y tuberías de concreto que son utilizadas por los trabajadores para agarrarse cuando limpian la fachada de vidrio. Lo interesante es que solo alrededor del 70 por ciento del Burj Khalifa es soportado por el núcleo de concreto; el 25 por ciento superior no tiene ningún soporte del núcleo de concreto, es una estructura de acero. Aunque el Burj Khalifa se resiste principalmente al movimiento, la parte superior de esta superestructura se permite doblar y balancear aproximadamente seis pies durante las tormentas ventosas. Sé que parece mucho, pero el acero puede resistir fácilmente las cargas de tracción, por lo que si experimentas una oscilación como un terremoto, no te alarmes, probablemente sea el Burj Khalifa saludando rápidamente al viento gracias al concreto reforzado. El núcleo hexagonal es capaz de resistir la torsión, es decir, el estrés de giro y corte causado por el viento. Este sorprendente sistema de núcleo con contrafuertes es por lo que el Burj Khalifa también es conocido como una barra rigida ante el viento.
Diseño asimétrico y combate de fenomenos peligrosos
Este fascinante video muestra rayos en el Burj Khalifa. En la parte superior de este edificio, este pequeño dispositivo peculiar es lo que evita que el Burj Khalifa se queme. Es un pararrayos y la cúpula está conectada al equipo de sensor que está conectado por una pequeña batería. Tan pronto como detecta una nube supercargada cercana, el pararrayos inmediatamente genera cargas opuestas en su superficie para atraer los rayos hacia él. El flujo de electrones del rayo luego pasa a través de la estructura de acero de las columnas exteriores y se disipa en las fosas de tierra a través del acero en el interior de los pilotes de cimentación. Los electrones solo se mueven a través de las columnas externas debido al efecto de piel. El Burj Khalifa es el pararrayos de Dubái, su pararrayos recoge los rayos de casi toda Dubái gracias a su gran altura.
Estructura de cimentación y diseño de flor
¿Cómo elevaron el hormigón hasta esta altura? Debido al clima cálido de Dubái, incluso si hubieran utilizado las bombas más potentes, el hormigón se habría solidificado antes de alcanzar su destino. En su lugar, el equipo utilizó una mezcla especial de hormigón llamada C50 y C80 mezclada con hielo frío mientras lo bombeaban hacia arriba. Este trabajo de verter el hormigón en moldes se realizó de noche y se endurecía de inmediato. El equipo completaba un piso cada semana. Todo el proyecto duró seis años hasta completarse. Puede que estés pensando si sería posible que otro edificio supere la altura del Burj Khalifa. A medida que el edificio se hace más alto, los desafíos de diseño que vimos en este video también aumentan. Si los ingenieros son lo suficientemente inteligentes como para superar estos desafíos, pueden lograr un edificio aún más alto. Sin embargo, no es una tarea fácil. Ahora que has comprendido los increíbles detalles que mantienen en pie a esta megaestructura, el Burj Khalifa, pongamos en marcha un recorrido dentro de este edificio.
Pronto llegaremos a la cima del Burj Khalifa y al final de este video, pero antes de que te vayas, por favor, no olvides unirte al equipo Lassix.
