El análisis aerodinámico del edificio Burj Dubai se llevó a cabo sobre un modelo a escala 1: 500 en los laboratorios de la Universidad de Ontario Occidental (Canadá). Este análisis fue realizado tempranamente utilizando la técnica de “balance de fuerzas a alta frecuencia” y permitió conocer la “respuesta dinámica” y la distribución de fuerzas debidas a vientos en la estructura en conjunto para la escala real. 
Como podrá apreciarse más abajo, el edificio tiene dos puntos críticos de incidencia de vientos (uno de máxima y uno de mínima intensidad) y que pueden presentarse en 3 direcciones distintas (A,B y C).
Las secciones transversales de los diferentes niveles del edificio fueron refinadas gracias a estos ensayos y se redujo considerablemente el efecto de fuerzas causadas por posibles vientos fuertes.
El acortamiento vertical (autoaplastamiento) de una edificación como consecuencia del peso propio, es otro parámetro importante en su diseño. Para el caso del Burj Dubai, se ha hecho un estudio predictivo de dicho acortamiento en el lapso de 30 años. Véase la figura:
La edificación ha recibido un incremento de diseño en la longitud entre pisos. Debido a los requisitos de compatibilidad de tensión entre el recubrimiento y el hormigón en una columna reforzada, cuando el hormigón se sacude y se encoge, acorta, el recubrimiento (rebar) debe atraer los esfuerzos compresivos y las fuerzas adicionales para mantener la misma tensión que el hormigón.
Debido a que la carga total es la misma, con el tiempo, la parte de la carga en una columna de concreto reforzada se transfiere del hormigón al recubrimiento. Esta “descarga” del hormigón por consiguiente, también reduce el sacudimiento en el hormigón (una menor carga produce un menor sacudimiento).
Según la figura, el recubrimiento (rebar) en las columnas y paredes (con una proporción del área recubrimiento/concreto de aproximadamente 1%) a nivel del piso 135 soporta aproximadamente 15% de la carga durante la construcción y el concreto soporta el 85%. Sin embargo, después de 30 años, el recubrimiento soportará el 30% de la carga total y el concreto el 70%. Esta variación porcentual es debida al incremento de recubrimiento así como al aumento en la proporción de acero proporción de acero y/o el incremento de la carga total .
Gravedad inducida en dirección lateral horizontal.
La predicción de este fenómeno es más difícil que la correspondiente a la reducción vertical. La gravedad inducida en sentido horizontal es sumamente sensible a lo siguiente:
• Hundimiento diferencial del cimiento.
• Secuencia de construcción.
• Carga diferencial de gravedad.
• Variación en las propiedades del concreto.
La “gravedad lateral” puede ser concebida como la diferencia entre el acortamiento vertical en los extremos del edificio y que causa la “curvatura” del mismo a lo largo de toda su estructura. Las propiedades dinámicas del concreto , en dos direcciones distintas, son variables y si se toma la diferencia entre dos cantidades variables se tiene un valor con mayor grado de variabilidad, consecuentemente la predicción del fenómeno de gravedad inducida implica más de una estimación si se la compara con el acortamiento vertical.
Basado en la secuencia de construcción, el paso del tiempo, la elasticidad, sacudimiento, acortamiento y el análisis del hundimiento de los cimientos es que se ha llevado a cabo el estudio de la gravedad inducida horizontal en el edificio Burj Dubai, como puede apreciarse en la figura siguiente:
Análisis y diseño de las vigas de enlace (link beams).
Las vigas de enlace transfieren las cargas gravitacionales hacia los respaldos (setbacks), (incluyendo los efectos de sacudimiento y acortamiento) e interconectan los muros estructurales para cargas laterales. Véase la figura:
Estas vigas han sido diseñadas de acuerdo a las especificaciones del código ACI (Civil Engineering) utilizando análisis no lineal de concreto y para tener una adecuada resistencia y ductilidad. Ver figura:
Como vemos, esta edificación se constituye como la más alta del mundo en el sentido de tamaño físico y como la nueva cumbre que hasta el momento lleva alcanzada la ingeniería en nuestro planeta refiriéndome a los desafíos que han sido superados en su diseño utilizando tecnología de avanzada.
He construido este artículo con toda la información que hay disponible al respecto en inglés y castellano (la mayor parte es, obviamente, secreta) pero espero que haya sido del agrado de quien lo haya revisado. Como siempre, mil gracias y hasta el mes que viene.
Como podrá apreciarse más abajo, el edificio tiene dos puntos críticos de incidencia de vientos (uno de máxima y uno de mínima intensidad) y que pueden presentarse en 3 direcciones distintas (A,B y C).Las secciones transversales de los diferentes niveles del edificio fueron refinadas gracias a estos ensayos y se redujo considerablemente el efecto de fuerzas causadas por posibles vientos fuertes.
El acortamiento vertical (autoaplastamiento) de una edificación como consecuencia del peso propio, es otro parámetro importante en su diseño. Para el caso del Burj Dubai, se ha hecho un estudio predictivo de dicho acortamiento en el lapso de 30 años. Véase la figura:La edificación ha recibido un incremento de diseño en la longitud entre pisos. Debido a los requisitos de compatibilidad de tensión entre el recubrimiento y el hormigón en una columna reforzada, cuando el hormigón se sacude y se encoge, acorta, el recubrimiento (rebar) debe atraer los esfuerzos compresivos y las fuerzas adicionales para mantener la misma tensión que el hormigón.
Debido a que la carga total es la misma, con el tiempo, la parte de la carga en una columna de concreto reforzada se transfiere del hormigón al recubrimiento. Esta “descarga” del hormigón por consiguiente, también reduce el sacudimiento en el hormigón (una menor carga produce un menor sacudimiento).
Según la figura, el recubrimiento (rebar) en las columnas y paredes (con una proporción del área recubrimiento/concreto de aproximadamente 1%) a nivel del piso 135 soporta aproximadamente 15% de la carga durante la construcción y el concreto soporta el 85%. Sin embargo, después de 30 años, el recubrimiento soportará el 30% de la carga total y el concreto el 70%. Esta variación porcentual es debida al incremento de recubrimiento así como al aumento en la proporción de acero proporción de acero y/o el incremento de la carga total .
Gravedad inducida en dirección lateral horizontal.
La predicción de este fenómeno es más difícil que la correspondiente a la reducción vertical. La gravedad inducida en sentido horizontal es sumamente sensible a lo siguiente:
• Hundimiento diferencial del cimiento.
• Secuencia de construcción.
• Carga diferencial de gravedad.
• Variación en las propiedades del concreto.
La “gravedad lateral” puede ser concebida como la diferencia entre el acortamiento vertical en los extremos del edificio y que causa la “curvatura” del mismo a lo largo de toda su estructura. Las propiedades dinámicas del concreto , en dos direcciones distintas, son variables y si se toma la diferencia entre dos cantidades variables se tiene un valor con mayor grado de variabilidad, consecuentemente la predicción del fenómeno de gravedad inducida implica más de una estimación si se la compara con el acortamiento vertical.
Basado en la secuencia de construcción, el paso del tiempo, la elasticidad, sacudimiento, acortamiento y el análisis del hundimiento de los cimientos es que se ha llevado a cabo el estudio de la gravedad inducida horizontal en el edificio Burj Dubai, como puede apreciarse en la figura siguiente:
Análisis y diseño de las vigas de enlace (link beams).
Las vigas de enlace transfieren las cargas gravitacionales hacia los respaldos (setbacks), (incluyendo los efectos de sacudimiento y acortamiento) e interconectan los muros estructurales para cargas laterales. Véase la figura:
Estas vigas han sido diseñadas de acuerdo a las especificaciones del código ACI (Civil Engineering) utilizando análisis no lineal de concreto y para tener una adecuada resistencia y ductilidad. Ver figura:Como vemos, esta edificación se constituye como la más alta del mundo en el sentido de tamaño físico y como la nueva cumbre que hasta el momento lleva alcanzada la ingeniería en nuestro planeta refiriéndome a los desafíos que han sido superados en su diseño utilizando tecnología de avanzada.He construido este artículo con toda la información que hay disponible al respecto en inglés y castellano (la mayor parte es, obviamente, secreta) pero espero que haya sido del agrado de quien lo haya revisado. Como siempre, mil gracias y hasta el mes que viene.
