Dubai Towers

Dubai Towers (Dubai - EAU)

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Diseño: Vanguardista      

Arquitectos: Tvsa

• Tvsa: Thompson, Ventulett, Stainback y Asociados

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Se trata de 4 torres, cada una particularmente única, que van de 54 hasta 97 pisos, Farhan Faraidooni, CEO de Sama Dubai dijo que estas torres simbolizarán esperanza, crecimiento y armonía y serán una gran oportunidad de inversión para aquellos que buscan paz y tranquilidad en las siete islas ajardinadas del complejo "The Lagoons". Estas torres imitan la imagen de velas en movimiento. Está ubicado sobre una laguna artificial, pero esas torres combinan además de su espectacular apariencia, una serie de atracciones diferentes a todas las demás obras ya construidas. Promete una variación de facilidades, entre ellas más entretenimiento y un excelente servicio residencial.

Han sido anunciadas como la pieza central del desarrollo de 'The Lagoons'.

Las torres son posiblemente la forma geométrica más complicada propuesta.

La geometría original de las torres se diseñó por primera vez con una poca modificación para poder proporcionar una estimación del costo de referencia. Tras esta fase inicial varios talleres de diseño estructural se llevaron a cabo para refinar la geometría y el sistema estructural. La geometría revisada y el sistema estructural resultó exitosamente en torres con mejor constructibilidad y eficiencia, y menor riesgo de construcción.

DESAFÍOS CREADOS POR LA GEOMETRÍA  

La forma de las torres se crea desde un octágono en la planta inferior reduciendo la extrusión vertical. Cada placa de piso se gira a un ángulo constante sobre la altura de la torre. Finalmente, la torre se curva en dos direcciones ortogonales. El cono, la rotación y la curva de las torres sobre la altura crean los siguientes efectos:

Forma cónica: La forma cónica reduce el área del piso en los pisos superiores, lo que reduce la acumulación de cargas gravitacionales, esta misma también reduce el perfil del viento y proporciona una no uniforme sección sobre la altura, reduciendo así los efectos del viento de cros como se ilustra en la Figura 2.

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Rotación: La rotación de la torre hace que las columnas del perímetro se inclinen, lo que, a su vez, hace que las cargas de gravedad generen torsión. Esta torsión puede ser resistida por la introducción de tirantes perimetrales inclinados frente a las columnas. Un sistema diagrid perimetral se crea al equilibrar el área axial de los elementos con las fuerzas generadas. Por la pendiente de las columnas y tirantes. Un sistema equilibrado solo tendrá vertical. Desplazamientos debidos a la carga de gravedad, como se ilustra en la Figura 3.

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Curva: La curva aleja las cargas de gravedad del centro de la torre en su base y crea un momento de sacudida significativo. La curva también causa una pendiente de piso a piso que resulta en una pendiente promedio de todos los miembros del perímetro. Esta pendiente crea una fuerza de corte horizontal a partir de las cargas de gravedad que también deben resistirse en cada nivel del piso donde cambia la geometría. Este corte horizontal, ilustrado en la Figura 4, debe ser resistido por los tirantes perimetrales o el núcleo.

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SISTEMA ESTRUCTURAL:

Aunque cada torre es única, se propuso un sistema universal para las cuatro torres para soportar la geometría compleja. Conceptualmente, el objetivo era crear un edificio vertical dentro de un exoesqueleto de perímetro que fluye como se ilustra en la Figura 5. El sistema estructural primario que soporta la gravedad y las fuerzas laterales consiste en:

• Un sistema de diagrid de perímetro compuesto por ocho pares de columnas compuestas redondas y tirantes de acero redondos de varios pisos opuestos. Cada conexión de refuerzo de columna se produce a nivel del piso donde se produce una viga de anillo perimetral y un refuerzo especial de diafragma para transferir cargas entre el núcleo y el marco del perímetro.
• Un núcleo compuesto por paredes de concreto, columnas de acero con bridas anchas, vigas de acero con bridas anchas y placas de acero. El núcleo compuesto mejora la resistencia al corte, reduce la deformación a largo plazo y minimiza el grosor de la pared, lo que aumenta el espacio utilizable.
• Columnas de acero redondas internas, ya sea verticales o inclinadas, con la geometría basada en el uso y la planificación de las funciones interiores. Donde ya no se requieren columnas internas desde arriba debido a su proximidad al núcleo, se utilizan trusses de transferencia para devolver su carga al núcleo.
• Relleno de hormigón sobre un sistema de suelo de cubierta de metal soportado por vigas de acero. El suelo compuesto se elige para reducir el peso propio estructural.
• Una estructura de podio de hormigón convencional con columnas verticales y losas planas de hormigón. Las torres pasan por el podio hasta la cimentación con una unión entre la torre y el podio.
• Una base de estera o balsa apoyada en pilotes perforados o muelles perforados. El sistema de cimientos de esteras y pilotes proporciona una base estable y reduce el asentamiento de las torres.

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OPTIMIZACIÓN GEOMÉTRICA:

Se llevó a cabo una optimización extensa de la geometría y el diseño del marco para explorar posibles mejoras en la economía global y la capacidad de construcción de las torres. La intención era crear una geometría impulsada por fundamentos de ingeniería estructural mientras se mantenían las aspiraciones de diseño arquitectónico. El enfoque clave de las revisiones geométricas exploradas para cada torre fue equilibrar el momento de vuelco en la base de la torre y reducir la cizalla interna generada desde la pendiente de piso a piso.

La geometría de cada torre se reformó sutilmente para equilibrar la carga de gravedad de esta con el centro en la base inclinando la parte superior, alterando la ranura central y reduciendo la rotación. Para comprender rápidamente los efectos de la geometría, se creó una hoja de cálculo simple basada en los primeros principios. La hoja de cálculo controla cada uno de los parámetros geométricos y proporciona resultados preliminares para cualquier modificación propuesta a la geometría. Cada iteración se evaluó en función del equilibrio de la torre, la reducción de las tijeras internas y la estética. La Figura 6 ilustra los efectos globales de la optimización de la geometría.[pic 7]

Después de determinar la geometría más óptima para los criterios de la torre en su conjunto, se realizaron ajustes adicionales al alterar las ubicaciones de los atrios de varios pisos para reducir el momento de vuelco de la base. Todas las torres tienen atrios de varios pisos que se utilizan para crear espacios interiores dramáticos y equilibrar la excentricidad de los pisos. Un ejemplo del diseño de atrios para la Torre 4 se muestra en la Figura 7.

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El núcleo y la distribución del elevador también se revisaron para ayudar a equilibrar la torre y obtener la mayor carga posible al núcleo. Los núcleos son elementos verticales y no generan fuerzas horizontales. Por lo tanto, aumentar las cargas transportadas por el núcleo reduce efectivamente las tijeras internas y la torsión generada por las columnas inclinadas. Donde fue aceptable para la planificación del espacio, también se incorporaron columnas verticales interiores.

Para evitar la transferencia de grandes magnitudes de corte al podio, se introdujo una junta de construcción entre la torre y el podio. El cono y la curva de las torres continúan a través del podio. Sin embargo, la rotación de piso a piso de la torre se redujo lentamente para disminuir la torsión que se transfiere desde los tirantes perimetrales al núcleo más rígido en los cimientos.

En la geometría original, la torre más alta tuvo un momento de vuelco por gravedad cinco veces el momento creado a partir de las cargas de viento. El momento de vuelco de la base tuvo que ser resistido por los cimientos que requerían un número excesivo de pilotes. El momento de vuelco de la base de la geometría original también resultó en un asentamiento diferencial de la base que es casi imposible de controlar, lo que resulta en una deriva sustancial en la parte superior de la torre. A través de la optimización de la geometría de la torre, se equilibró el momento de vuelco de la base debido a la gravedad y se controla todo el asentamiento diferencial. En la Figura 8 se muestra una comparación de la geometría original y los fundamentos de la geometría revisada.

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La optimización geométrica también redujo la pendiente de las columnas en la base de la torre de un 20% a un 12%. La reducción en la pendiente y la introducción de elementos verticales produjeron una reducción dramática en los tamaños de los tirantes y columnas del perímetro y mejoró la capacidad de construcción. Las columnas perimetrales y refuerzos muy alrededor del perímetro y sobre la altura. Las columnas promedio justo por encima de la entrada se redujeron de 2000 mm de diámetro x 85 mm de espesor a 1600 mm de diámetro x 25 mm de espesor. Estos tamaños reducidos, aunque son grandes, están dentro del rango esperado para edificios de esta altura y complejidad.

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