diseño estructural
Tecnología compatible con 634 m
Una enorme torre de 634 metros,
¿Cómo se está brindando apoyo de forma segura?
La TOKYO SKYTREE es la única estructura del mundo que combina tecnología de vanguardia con el ingenio japonés.
Explicaremos de forma sencilla la ingeniosidad del diseño estructural que hizo posible alcanzar esa altura y garantizar la seguridad.
Un análisis detallado del diseño estructural de la TOKYO SKYTREE, sección por sección.
STRUCTURAL
DESIGN?
Comenzaremos investigando un territorio inexplorado.
La altura de la TOKYO SKYTREE es de aproximadamente 634 metros.
En 2006, cuando se decidió que el emplazamiento de construcción de la TOKYO SKYTREE sería el distrito de Oshiage, en el barrio de Sumida, la estructura más alta de Japón era la Torre de Tokio (diseñada por Nikken Sekkei), terminada en 1958, con aproximadamente 333 metros de altura.
Tras aproximadamente 50 años, están intentando alcanzar casi el doble de altura, una hazaña nunca antes lograda, lo que supone un "desafío hacia territorio inexplorado" utilizando tecnología de vanguardia.
Para garantizar la seguridad, comenzamos investigando este territorio desconocido.
Comprender el viento a una altitud de 600 m
Para investigar las condiciones del viento a una altitud de 600 metros, lanzamos un globo meteorológico llamado radiosonda para estudiar la distribución de la velocidad del viento y la turbulencia eólica a gran altitud. Además de los estudios terrestres estándar, también utilizamos un método de prospección no convencional (prospección con matriz de microtremores) para investigar la estructura geológica profunda hasta aproximadamente 3 km bajo el nivel del suelo, lo que nos permite simular con mayor precisión cómo se sacudirá esta zona durante un terremoto.
Mediante estas minuciosas investigaciones, diversas innovaciones de diseño y su verificación, hemos confirmado la seguridad frente a terremotos y tormentas que normalmente no se prevén en el diseño de rascacielos convencionales.
Como un gran árbol,
Cómo se conecta al suelo
Cuanto más alto sea un edificio, mayor será la "fuerza de tracción" y la "fuerza de compresión" que se ejercen sobre sus cimientos durante los terremotos y los Vientos fuertes.
En el caso de una estructura alta y esbelta como esta Torre, se ejercen fuerzas particularmente grandes.
Este difícil problema debía resolverse mediante el diseño del terreno.
Es como las estacas que se clavan en las suelas de los zapatos con pinchos.
Por lo tanto, los pilotes de cimentación se construyen formando estructuras similares a muros con nodos para aumentar la resistencia a la fricción y contrarrestarla. Estos nodos son como las suelas de unos zapatos con clavos. Además, al construir estos pilotes de muro de forma continua y extenderlos radialmente en el terreno, se busca integrarlos con el suelo como si fueran raíces de árbol.
Además, la Estructura de acero de la Torre, visible sobre el suelo, está conectada de forma continua a pilotes subterráneos, transmitiendo directamente las fuerzas. En otras palabras, podría decirse que «se alza como un árbol gigante que ha brotado de la tierra».
Conectar e integrar
Diseño de estructura de Estructura de acero
El secreto detrás de los materiales de acero de alta resistencia que soportan la Torre
Utilizamos "tubos de acero de alta resistencia" como componentes estructurales, que son aproximadamente el doble de resistentes que los Estructura de acero estándar.
Los tubos de acero en la base de la Torre son enormes, miden 2,3 metros de diámetro y 10 centímetros de espesor.
La estructura de la torre es de Estructura de celosía, un entramado estructural en el que los elementos principales, horizontales y diagonales se unen formando un triángulo. La unión de estos elementos se realiza mediante un método denominado «juntas de rama», que consiste en soldar directamente tubos de acero sin utilizar placas ni otros elementos intermedios. Este método resulta estéticamente sencillo y ofrece ventajas en cuanto a resistencia a la corrosión.
Vista general de la Estructura de acero.
| Estructura de Kanae (caldero de tres patas) | Un sistema de columnas compuesto por cuatro columnas, elementos horizontales y elementos de arriostramiento. Estos se ubican en cada vértice de una forma triangular plana. Servirá como elemento estructural principal que resiste las cargas horizontales. |
|---|---|
| Cercha de conexión horizontal | La torre central es una columna que conecta la cercha anular cada dos pisos (25 m). Actúa como elemento de transmisión de fuerzas horizontales (en el plano) y como rigidizador de pandeo para la Kanae (caldero de tres patas) y las columnas del perímetro exterior. |
| Cercha de anillo | Elementos horizontales colocados cada 12,5 m en cada capa. Actúan como elementos de refuerzo contra el pandeo para las columnas del perímetro exterior. |
Un nuevo mecanismo para reducir el balanceo de los edificios
Sistema de control de vibraciones del Columna central
Tras varios intentos por crear un edificio seguro y resistente a terremotos y Vientos fuertes, hemos adoptado un nuevo sistema de control de vibraciones que separa estructuralmente un cilindro de hormigón armado (Columna central) en el centro de la Estructura de acero en el perímetro exterior, funcionando la parte superior de la Columna central central como un "contrapeso".
El principio en el que se basa es la aplicación de una tecnología moderna de control de vibraciones llamada "mecanismo de adición de masa", que puede reducir la fuerza cortante de respuesta en aproximadamente un 40% durante un terremoto importante. Por otro lado, las pagodas Tradición japonesas, como la "Pagoda de cinco pisos*", nunca se han derrumbado debido a terremotos, y se especula que el secreto reside en el pilar central del edificio, también conocido como el "Columna central ".
Con profundo respeto por esta sabiduría ancestral, la denominamos " Columna central ), comparándola con una Pagoda de cinco pisos .
- La Pagoda de cinco pisos es una estructura de madera única, propia de Japón. Si bien se han registrado casos de derrumbe por tifones e incendios, no existen registros de colapsos causados por terremotos, y se dice que posee una excelente resistencia sísmica. Existen diversas teorías sobre el motivo de esta gran resistencia, pero se cree que el pilar central, conocido como "Columna central", desempeña un papel fundamental.
Mecanismo de adición de masa
Este sistema de control de vibraciones suprime el movimiento general de un edificio mediante la adición de una masa (peso) que vibra en un momento distinto al del edificio principal durante los terremotos, cancelando así las vibraciones tanto del edificio principal como de la masa adicional. Si bien normalmente se utilizan bloques de acero o de hormigón como masa adicional, también existen ejemplos de grandes equipos o depósitos de almacenamiento de calor. Este es el primer ejemplo a nivel mundial del uso de una Columna central(Escalera de acceso) como masa adicional.
El Columna central de la TOKYO SKYTREE
En el contexto de la TOKYO SKYTREE, esto se refiere a la sección cilíndrica central (hecha de hormigón armado, con una Escaleras de emergencia en su interior). Se la denominó "Columna central) en señal de profundo respeto por la sabiduría ancestral que rodea a las Pagoda de cinco pisos .
Proveedor de contenido
Nikken Sekkei Ltd. "Proyecto de diseño del TOKYO SKYTREE"
Contenido exclusivo de Nikken Sekkei, la empresa involucrada en el diseño de la TOKYO SKYTREE.
Podrás ver contenido que aborda la TOKYO SKYTREE desde una perspectiva de diseño estructural, incluyendo las tecnologías estructurales utilizadas y las opiniones de los diseñadores que participaron en el proyecto.
