Los trucos de ingeniería que permiten construir rascacielos cada vez más altos

Nuestros edificios más altos provocan toda clase de descripciones floridas y declaraciones grandiosas, debido tanto a su tamaño como a su simbolismo. En la puerta de entrada del Dubai Burj Khalifa, el edificio más alto del mundo, se pueden leer citar como “la palabra imposible no está en los diccionarios de los líderes”.

Son palabras llamativas, pero no son las palabras las que hacen que estas estructuras tan inspiradoras puedan construirse, sino los cálculos de ingeniería.Si bien ya daba vértigo pensar cómo se han construido en el pasado estos edificios enormes, la matemática ha conseguido logros aún más complicados. Tomemos en consideración el Empire State Building de Nueva York, que fue un modelo de construcción de rascacielos clásico de principios del siglo XX, y el edificio del 432 de Park Avenue, de reciente construcción, estilizado y de 96 pisos de lujo con vistas a Central Park.

No es de extrañar que el edificio más nuevo sea más alto en unos 100 pies. Lo que es sin duda más impresionante es que en su punto más ancho, el edificio Empire State tiene 424 pies y el 432 de Park Avenue se construyó en un terreno de 90 pies cuadrados, según cuenta Patrick Sisson, en Yahoo Real Estate.

Según Bill Baker, ingeniero de estructuras de Skidmore, Owings & Merrill, responsable del Burj Khalifa, la tendencia hacia edificios más altos y más estrechos ha provocado nuevos retos en la ingeniería. Cuando la relación entre la altura y la anchura de un edificio va más allá de 8: 1 o 9: 1, implica que el edificio sea cada vez más caro de construir, ya que requiere paredes más gruesas y la tecnología más sofisticada para reducir el balanceo y la vibración causada por el viento. Baker compara los edificios superaltos y delgados de hoy con una caña de pescar, a la que colocar con el palo recto, lo cual requiere mucho más esfuerzo constructivo. La relación entre altura y anchura del 432 Park Avenue es de 15: 1; para poner esto en perspectiva, basta recordar que si se coloca una regla estándar sobre su extremo, la relación es de 12: 1.

¿Cómo consiguen los ingenieros hacer más con menos, y construir a la vez que el edificio se mueve? Según Baker y Stephen DeSimone, director ejecutivo de DeSimone Consulting Engineers, una empresa que ha trabajado en una serie de torres de perímetro estrecho, es una cuestión de controlar el viento y el peso.

El viento es la “fuerza dominante” en edificios altos, dice Baker. Con el tiempo, los ingenieros y arquitectos se han vuelto más y más sofisticados a la hora de dar forma a un edificio y hacer frente a las ráfagas, que pueden, en días muy raros, llegar a 100 millas por hora en la azotea de un rascacielos de 90 o 100 pisos .

Al principio del proceso de diseño, se plantean diferentes formas para la torre y se contrastan en pruebas en un túnel de viento para determinar cuál es la más eficiente. Los diseñadores de rascacielos quieren “confundir al viento”, dice Baker. Cuando el aire empuja contra la superficie de una torre crea vórtices, es decir puntos donde se concentran fuerzas que puede hacer temblar y vibrar edificios. El objetivo de cualquier diseño de rascacielos es romper estos vórtices. En las fachadas se ven a menudo formas redondeadas, biseladas o esquinas con muescas para ayudar a romper el viento, y, a veces, ranuras abiertas para permitir que el aire pase a través.

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Para ayudar a contrarrestar el cimbreo de la construcción, los ingenieros también utilizan amortiguadores, dispositivos enormes que ayudan a estabilizar estructuras altas como contrapesos. Piense en ellos como los pesos en un reloj de pared; los ingenieros colocan piezas de entre 300 y 800 toneladas de acero u hormigón en un piso cerca de la parte superior de la torre, y ajustan las cadenas de las que cuelgan para equilibrarlas y que se muevan adecuadamente según los patrones de viento locales, estabilizando así la torre.

Hay dos tipos principales de amortiguadores hoy en día; amortiguadores de masa sintonizados, que funcionan como péndulos oscilantes, y amortiguadores SLOSH o tanques SLOSH, grandes contenedores de agua que ayudan a absorber las vibraciones. La tecnología no es nueva; se ha utilizado en edificios como la Torre Seagram, terminado en 1958. Pero se ha vuelto a utilizar ahora de forma más sofisticada. Algunos amortiguadores de masa sintonizados incluso utilizan actuadores, o motores pequeños para cambiar y hacer oposición al viento. Los ingenieros de la Torre Shanghai incluso idearon un sistema de amortiguación con imanes potentes.

De acuerdo con DeSimone, todo este esfuerzo para limitar el balanceo de un edificio puede costar más de 5 millones de dólares por proyecto, pero vale la pena. Los últimos pisos de edificios con este tipo de sistemas sólo se moverían como mucho dos pies y medio en días de vientos increíblemente fuertes que rara vez se producen a lo largo de un siglo, una cantidad que es imperceptible a simple vista (aunque puede hacer que la gente se sienta mareada).

“No deberíamos llamarlo hormigón nunca más

Incluso con fachadas cuidadosamente diseñadas y tecnología para mitigar la vibración, los rascacielos todavía tienen que soportar grandes cantidades de peso. Los avances tecnológicos significan que los componentes básicos de estos edificios pueden soportar cargas mucho más grandes con mucho menos material. ”El hormigón es increíble ahora“, dice Baker. "Deberíamos llamarlo de otra manera ya que es muy diferente al hormigón de hace unas décadas.” Más manejable y hasta cinco veces más fuerte, el hormigón ha adquirido estos poderes debido a una composición química más compleja que le permiten ser más rígido y soporta cargas más pesadas.

Baker, dice que muchos ingenieros de la construcción están experimentando con estructuras compuestas que combinan acero de alta resistencia y hormigón de diferentes maneras (tubos de acero rellenos de hormigón, por ejemplo) para encontrar el equilibrio adecuado entre la fuerza y la flexibilidad. Donde los constructores pudieron estar limitados en el pasado, ahora los nuevos materiales permiten que pueda construirse más alto mientras se mantienen los elementos estructurales del mismo tamaño, según DeSimone.

La parte más emocionante de estos avances técnicos es que promueven diseños únicos. Así, Baker compara el proceso de diseño de edificios con el de los coches. Dado que los vehículos están tratando de resolver un problema de ingeniería relativo a la resistencia del viento y la aerodinámica de forma similar, las formas de los automóviles tienden a evolucionar de modo uniforme, para crear coches mucho más parecidos entre sí de lo que eran hace décadas. Lo contrario sucede con los edificios altos. La combinación de factores ambientales específicos en cada lugar, y el deseo de hacer de cada rascacielos un referente del skyline de la ciudad, implican que las grandes torres seguirán evolucionando de manera diferente y creativa.

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