al bahar towers

AL BAHAR TOWERS - OFICINA DEL CONSEJO Gobierno de Abu Dhabi

Becerra Silva Diana Milena Arquitecto - Estudiante de Maestra en Construccin, Universidad Nacional de Colombia

Gonzlez Henry Arquitecto - Estudiante de Maestra en Construccin, Universidad Nacional de Colombia

Reyes Diego Armando Ingeniero Aeronutico - Estudiante de Maestra en Construccin, Universidad Nacional de Colombia

Rodrguez Muoz Mauricio Arquitecto - Estudiante de Maestra en Construccin, Universidad Nacional de Colombia

Velasco Leguizamn Edgar Fernando Arquitecto - Estudiante de Maestra en Construccin, Universidad Nacional de Colombia

RESUMEN: En este documento se analizara el funcionamiento de Al Bahar Towers ubicadas en los Emiratos rabes Unidos, se determinara un estudio de la estructura de las torres, su comporta-miento ante movimientos ssmicos y las fuerzas del viento, para as obtener como resultado varias cifras y graficas que afirmaran el diseo de las torres. Se partir de la premisa que las torres de 27 pisos cada una fueron construidas con un sistema de tubo en tubo, con un ncleo central y unos ni-veles rigidiza dores que permiten que las torres funcionen. Aunque no son torres muy altas, su sis-tema es complejo debido a que posee una doble fachada en elementos metlicos llamados mashra-biyas, lo que le da un peso adicional a la estructura.

ABSTRACT: This paper will analyze the performance of Al Bahar Towers located in the United

Arab Emirates, the determination of a study of the structure of the towers, their behavior under seismic and wind forces, in order to obtain as a result various figures and graphs that affirm the de-sign of the towers. They start from the premise that the towers of 27 stories each were built with tube-in-tube system, with a central core and stiffens ers levels that allow towers work. Although not very tall towers, the system is complex because it has a double faade mashrabiyas called me-tallic elements, which gives additional weight to the structure.

2 Maestra en Construccin 2do semestre de 2013

1 INTRODUCCION

1.1 Localizacin, zona de amenaza sismica

Al Bahar Towers est localizada en Abu Dhabi capital de los Emiratos rabes Unidos, situado en la costa del golfo Prsico. Se encuentra en una isla situada a menos de 250 metros de la costa y est unido al continente por los puentes de Maqta y Mussafah.

La falla geolgica ms cercana a la ciudad de Abu Dhabi corresponde al lmite entre la placa Eu-

roasitica y la Indica, se encuentra al borde de la cordillera de la India cruzando el ocano indico, por tanto. Por tanto es una ciudad libre de huracanes y es zona ssmica baja.

Figura 1: ubicacin de fallas geolgicas en Arabia

http://jfblueplanet.blogspot.com/2011/08/asia-fallas-geologicas.html

1.2 Localizacin, influencia de los vientos

Abudhabi dDUBAI

Becerra, Reyes, Rodrguez, Velasco & 3

2 PARAMETROS DE ANALISIS ESTRUCTURAL

2.1 Componentes estructurales

Al Bahar Towers est compuesto por dos torres de 27 pisos cada una y un pdium que los integra

que posee dos stanos. Estas torres fueron concebidas estructuralmente con un sistema de ncleo central; la necesidad de resistir cargas horizontales, Las cargas horizontales pueden ser debidas al viento o a sismos.

Se logra optimizar la estructura al introducir muros de concreto en el interior de la planta, que

encierran a las escaleras o ascensores formando los ncleos de circulacin vertical. La interaccin que se producira entre el ncleo central de circulacin y las columnas de borde se dara gracias al entrepiso rgido. En este caso, el momento de volteo que se producira debido a las cargas laterales de viento o sismos sera resistido en una parte por el ncleo central y otra buena parte lo resistira el par que se origina en las columnas opuestas de la fachada, producindose en ellas traccin y com-presin respectivamente. De esta forma acta el sistema conocido como tubo en tubo. (CIVIL)

Este ncleo sirve para que exista una trasmisin de las cargas por vigas de trasferencias metlicas a un conjunto de columnas perimetrales, De esta forma las columnas colaboran con el ncleo en la absorcin del momento ector global, y el ncleo se encarga de resistir el esfuerzo de corte global.

NUCLEO CENTRAL

COLUMNAS

PERIMETRALES

VIGAS DE

TRANSFERENCIA

CONEXIN MASHRABIYA EN NUDOS

4 Maestra en Construccin 1er semestre de 2013

En la siguiente imagen se observa los niveles que rigidizan la estructura de las torres, estos nive-les tienen una estructura a manera de cercha perimetral que permite la rigidizaran. De igual manera aqu es claro en ncleo central en el que funcionan los servicios y circulaciones verticales; Es as como se da lugar a un esquema muy funcional estructuralmente.

La singular forma de la planta determina luces transversales muy variables entre el ncleo y fa-

chada. Existen espacios interiores que poseen doble altura, esto se convierte en una caracterstica compleja ya que se comprimen las vigas de esa zona y se pierde arriostramiento en la fachada, dan-do lugar a superficies de pandeo de los soportes interiores; para dar solucin a esto se disean vigas mixtas de gran rigidez en el plano horizontal pero capaces de proporcionar un arriostramiento simi-lar al que dan los entrepisos.

El proceso constructivo de estas torres est conformado por: cimentacin, la construccin del n-

cleo central en concreto, la construccin del armazn metlico perimetral junto con los entre pisos, la instalacin del envolvente de fachada y por ltimo la instalacin de los mashrabiya que hacen parte importante del edificio.

2.2 Anlisis estructural

Se har un anlisis de Al Bahar Towers, de cmo se calcularon las soluciones a las problemticas

comunes en los edificios en altura, como se observan en la siguiente imagen:

Se calcula el momento de vuelco porque de este dependen diseos especiales en los elementos

estructurales. Se determina la distorsin por cortante y la flexin propia de estructura para determi-

nan si es necesario combinacin de sistemas.


Fuente: http://www.yumpu.com/es/document/view/14295882/apuntes-de-edificios-en-altura

Para el anlisis de estructuras se tiene en cuenta la deriva, que es el desplazamiento relativo de

entrepiso, ya que permite medir el grado de dao que puede tener la estructura de acuerdo a su rigi-

dez.

Para el clculo del cortante, vuelco y desplazamiento, se asumen algunos valores de acuerdo a las

condiciones de la estructura, como del 1% para un edificio en altura con estructura de tubo central con fachada rigidizadora, por lo tanto se puede calcular el ngulo de inclinacin vertical .

Siendo el desplazamiento horizontal o deriva y la altura del edificio.

Para el clculo de la rigidez de la estructura intervienen el ngulo de inclinacin vertical y el

momento .

Y el momento involucra la masa, la distancia entre el empotramiento y el punto de aplicacin de

esta como fuerza equivalente y la aceleracin ssmica del lugar.

Para obtener el peso de la estructura se toma en cuenta la siguiente grfica en donde se escoge el

sistema estructural de tubo diagonalizado lo que nos da un peso de 84 kg por m y se tiene en cuen-

ta que el rea de cada torre es de aproximadamente 28.000 m .


Ahora se tiene que la frecuencia natural de la estructura W, est relacionada con la rigidez de la

estructura K y con la masa M.

2.3 Sistemas De Disipacin De Energa

Al Bahar Towers posee un sistema activo de disipacin de energa, este contra resta los efectos

del sismo directamente mediante actuadores situados en el seno estructural. La gran demanda de energa que comporta su actuacin ante un sismo severo y la complejidad de los algoritmos de con-trol los convierte en sistemas poco robustos.

3 ANALISIS AERODINAMICO

En general los edificios que no sean demasiado esbeltos o demasiado flexibles, la accin del viento se traducen en una presin lateral que puede acotarse actuando estticamente. Las presiones del viento varan con la altura, pero conservativamente, pueden tomarse con un valor constante re-sultado as, para edificios prismticos, en un conjunto de fuerzas laterales uniformemente distribui-das con la altura. (EDIFICIOS EN ALTURA). Cuando aumento la altura del edificio, y especial-mente su esbeltez ( = h/b ) la accin del viento comienza a comprometer la estabilidad de las construcciones con igual intensidad que las cargas gravitacionales. El Viento es una Carga dinmica (que vara en el tiempo) con una determinada direccin e intensidad, o sea una masa de aire en mo-vimiento que al chocar contra el obstculo (edificio) tiende a volcarlo a correrlo (CANCIANI)

3.1 Diagrama de presiones

El anlisis aerodinmico para edificios de altura se compone de la siguiente variable que son pre-

sin dinmica sobre la estructura, presin esttica sobre la estructura, con esta dos tipos de presio-nes se obtiene el valor de la presin absoluta que influye sobre la estructura en este caso la torres al Bahar en la cuidad de Abu Dhabi. A continuacin se muestra el clculo de la presin dinmica.

Dnde:


: Presin dinmica : Densidad del aire en Abu dhabi. : Velocidad del viento en Abu Dhabi

Todos estos valores fueron corroborados por medio de la estacin meteorologa del aeropuerto de Bateen ubicado a 6 kilmetros de las torres Al Bahar

Dando como resultado una presin dinmica de P=14.0224 pa Dnde:

: Es la presin Esttica Obteniendo como resultado el siguiente valor

1.5625 Presin total Finalmente al obtener las dos presiones que tiene que ver con la velocidad del aire se determinar

el valor de la presin total que se expresa por medio de la siguiente ecuacin. Presin dinmica Presin esttica presin total


3.2 Sombra aerodinmica

Luego de determinar las variables de presin tanto esttica como dinmica se procede a realizar los clculos de la sombra aerodinmica.

Calculo de la sombra aerodinmica En primera instancia para determinar la sobra aerodinmica de una edificacin se procede a de-

terminar las variables del edificio como son alto y ancho de la planta y asi obtener y compara con los siguiente valores.

Ancho: 26 metros Alto: 150 metros A continuacin se muestra la relaciones Ancho/Alto lo cual influir en la sensibilidad de la edifi-

cacin a los viento. De la misma forma en que se realiza la relacin ancho alto tambin se determina la Sensibilidad

del edificio frente a efectos dinmicos por medio de la siguiente ecuacin el cual es suministrado por la siguiente grfica:

Imagen 1. Visualizacin de la sombra aerodinmica de las torres Al Bahar

3.3 Sensibilidad del edificio frente a efectos dinmicos

Por medio del siguiente grafico se puede determinar el comportamiento preliminar del viento con respecto a la geometra del edificio ya que al Bahat Towers tiene una forma circulas se presume que el comportamiento es similar al que se encuentra en negrilla en la grafica.

Si fuera h>100 cumple con esta condicin, per e resultado es: h/d=150/26= 5.76 es decir no cum-ple con la condicin.


Se toma la circular porque es la que ms se ajusta a la geometra de al Bahar Towers, dando co-mo valores de 0.002

3.4 Relacin de forma en planta y desplazamiento:

Para determinar la flecha del edificio se realizara por medio de la siguiente ecuacin donde:

: Presin total con respecto a la velocidad. : Altura del edificio desde el suelo.

: Mdulo de elasticidad del acero Deflexin lateral para hormigo

4 CONCLUSIONES

REFERENCIAS

PEREZ, Valcarcel Juan, Estructuras en Altura, ETSA de la Corua.

(EDIFICIOS EN ALTURA)

http://www.yumpu.com/es/document/view/14295882/apuntes-de-edificios-en-altura


CANCIANI, Jos Mara Estructuras III, Las Problemticas De Diseo En Los Edificios En Altura, 2009.

CIVIL, http://www.civil.cicloides.com/cestructurales/2.4.2/

AL BAHAR TOWERS

Reyes, Becerra, Velasco, Gonzlez, Rodrguez Universidad Nacional de Colombia

LOCALIZACIN: ABU DHABI.

TERMINACIN: JUNIO DE 2012

ALTURA: 145 m.

29 PISOS

2 SOTANOS

USO: OFICINAS

DISEO: AEDA ARCHITECTS

DIAR CONSULT

ESTRUCTURA: ARUP

GERENTE: MACE INTERNATIONAL

CONTRATISTA: AL-FUTAIM CARRILION

LOCALIZACION Capital del emirato, as como capital y segunda ciudad ms poblada de los Emiratos rabes Unidos

Al Bahar Towers est localizado en la entrada oriental en la interseccin de Al Saada y Al Salam Street, en la ciudad de Abu Dhabi

GEOGRAFIA Se encuentra en una isla situada a menos de 250 metros de la costa

Por tanto es una ciudad libre de huracanes y es ZONA SSMICA BAJA.

PLACA EUROASIATICA

PLACA ARABIA

FALLA MAS CERCANA

PLACA INDICA

Influencia del viento Se encuentra en una isla situada a menos de 250 metros de la costa

Por tanto es una ciudad libre de huracanes y es ZONA SSMICA BAJA.

Componentes estructurales

TUBO EN TUBO NUCLEO CENTRAL

Las columnas colaboran con el ncleo en la absorcin del momento ector global, y el ncleo se encarga de resistir el esfuerzo de corte global

NIVELES RIGIDIZADORES

ANALISIS ESTRUCTURAL

CALCULO DEL MOMENTO

CALCULO DE LA RIGIDEZ

AREA TORRE= 28.000 M2 PESO EST=84 kg por m2

ANALISIS ESTRUCTURAL

CALCULO DE LA FRECUENCIA

Anlisis aerodinmico

Presin dinmica

Presin esttica

Presin total

La accin del viento se traducen en una presin lateral que puede acotarse actuando estticamente

producida por el viento es mxima en el centro de la fachada por simetra

Sombra aerodinmica

Sensibilidad del edificio frente a efectos dinmicos = d/b= 3.5

Si fuera h>100 cumple con esta condicin RESULTADO es: h/d=150/26= 5.76 es decir NO cumple con la condicin.

Influencia del viento

La planta es de forma circular se toma 0,02

RELACION FORMA EN PLANTA Y DESPLAZAMIENTO

qv= 15.585 hn= 150

E= mdulo de elasticidad del acero

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