TORRES PETRONAS

LAS TORRES PETRONAS Que es el concreto y el concreto armado?

Las torres petronas sistema constructivo

UBICACION

CONSTRUCCIÓN DE LA SUPERESTRUESTRUCTURA

NÚCLEO DE ASCENSORES

Realizado por:

Fernández Anahyfel García Stephani Pino Esmeralda

C.I: 23.592.252 C.I: 24.107.489 C.I: 28.074.983

INTRODUCCION

Las excepcionales virtudes del concreto armado como material de construcción, determinaron a fines del siglo pasado y principios del presente, una rápida expansión en su utilización. El volumen, pero sobre todo la variedad y el aspecto de las obras en concreto armado, generó una tecnología en permanente transformación, que acumula un aporte considerable de ingenio y éste a su vez, una industria de equipos, tanto para la fabricación como para la colocación en sitio del concreto y su armadura, en continuo desarrollo y de amplia incidencia en la economía mundial.

CONCRETO ARMADO El concreto simple, sin refuerzo, es resistente a la compresión, pero débil en tensión, lo que limita su aplicabilidad como material estructural.

Para resistir tensiones, se emplea refuerzo de acero, generalmente en forma de barras, colocado en las zonas donde se prevé que se desarrollarán tensiones bajo las acciones deservicio.

El acero restringe el desarrollo de las grietas originadas por la poca resistencia a la tensión del concreto. El uso del refuerzo no está limitado a la finalidad anterior, también se emplea en zonas de compresión para aumentar la resistencia del elemento reforzado, para reducir las deformaciones debidas a cargas de larga duración y para proporcionar confinamiento lateral al concreto, lo que indirectamente aumenta su resistencia a la compresión. La combinación de concreto simple con refuerzo constituye lo que se llama concreto armado.

CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES 

El concreto

es una mezcla de cemento, agregados inertes (por lo general grava y arena) y agua, la cual se endurece después de cierto tiempo de mezclado.

Los elementos que componen el concreto se dividen en dos grupos: activos e inertes.

Activos, el agua y el cemento a cuya cuenta corre la reacción química por medio de la cual esa mezcla, llamada “lechada”, se endurece (fragua) hasta alcanzar un estado de gran solidez.

CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES Los elementos inertes (agregados) son la grava y la arena, cuyo papel fundamentales formar el “esqueleto” del concreto, ocupando gran parte del volumen del producto final, con lo cual se logra abaratarlo y disminuir notablemente los efectos de la reacción química del fraguado: la elevación de temperatura y la contracción de la lechada al endurecerse.

El agua que entra en combinación química con el cemento es aproximadamente un33% de la cantidad total y esa fracción disminuye con la resistencia del concreto. En consecuencia, la mayor parte del agua de mezclado se destina a lograr fluidez y trabajabilidad de la mezcla, coadyuvando a la “contracción del fraguado” y dejando en su lugar los vacíos correspondientes, cuya presencia influye negativamente en la resistencia final del concreto.

CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES 

Acero de refuerzo

El acero para reforzar concreto se utiliza en distintas formas; la más común es

Barra

Varilla

Que se fabrica tanto de acero laminado en caliente, como de acero trabajado en frío.

Los diámetros usuales de barras producidas varían de ¼ pulg. a 1 ½ pulg. (Algunos productores han fabricado barras corrugadas de 5/16 pulg, 5/33 pulg y 3/16 pulg.) En otros países se usan diámetros aún mayores. Todas las barras, con excepción del alambrón de ¼ de pulg, que generalmente es liso, tienen corrugaciones en la superficie para mejorar su adherencia al concreto. Generalmente el tipo de acero se caracteriza por el límite de esfuerzo de fluencia. Existe una variedad relativamente grande de aceros de refuerzo.

Las barras laminadas en caliente pueden obtenerse con límites de fluencia desde 2300 hasta 4200 kg/cm2 El acero trabajado en frío alcanza límites de fluencia de4000 a 6000 kg/cm2..

TORRES PETRONAS (SISTEMA CONSTRUCTIVO)

UBICACIร N GEOGRAFICA Las torres petronas se encuentran ubicadas en kuala Lumpur, capital de malasia.

Situada en el sureste asiรกtico.

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LAS TORRES PETRONAS En 1991, las autoridades locales de Kuala Lumpur, decidieron dotar a la ciudad de un distrito de negocios, que fuese la imagen de una ciudad moderna y por supuesto mostrase al mundo la pujanza de la, por aquel entonces, emergente economía malaya. La construcción estrella de aquel centro de negocios serían unas torres gemelas distintivas y únicas para la ciudad.

Para ello se seleccionaron los terrenos del antiguo club de campo de la ciudad y se convocó un concurso internacional por invitación, en el que participaron 8 estudios de arquitectura diferentes.

El diseño ganador fué creado por Cesar Pelli.

PROPUESTA Cesar Pelli decidió presentar un proyecto de dos rascacielos cuya planta estaría formada por dos cuadrados entrelazados, algo que en la simbología islámica representa orden y armonía.

Pero había un problema, el espacio útil conseguido con la intersección de estas dos figuras geométricas no era el deseado, de modo que se añadieron ondas semicirculares en cada punto de intersección de los dos cuadrados, obteniendo así una forma mucho más espectacular que la primera y mayor espacio adicional, sin perder el simbolismo subyacente.

PROPUESTA

427 M.

Pelli propuso dos torres gemelas de 88 plantas y 427 metros de altura, unidas mediante un puente a media altura, en la planta 44. La planta de los edificios, de tamaño gradualmente decreciente en la parte superior, está basada en un motivo muy tradicional en la cultura islámica, una estrella de 12 picos. La construcción de las torres comenzó en 1994.

MANO DE OBRA En su construcci贸n se involucr贸 a mas de 2000 trabajadores de distintas naciones que aportaron su conocimiento y trabajo.

CIMENTACIÓN Uno de los principales problemas con los que topó la construcción de estas torres fue la irregularidad del asiento del terreno rocoso, sobre el que estaba previsto situarlas, los ingenieros en un primer momentos descubrieron que no se había realizado una inspección adecuada previamente, los geólogos comenzaron a perforar cientos de agujeros recogiendo miles de muestras buscaban rocas firmes algo sólido para soportar las enormes torres, los resultados de los estudios eran desastrosos ya que se encontraban piedras calizas deterioradas.

CIMENTACIÓN El proceso de cimentación inició con serios problemas y dificultades debido a que el estudio de suelos no se había hecho correctamente.

Al iniciar las excavaciones, se encontró que mientras una de las torres tendría un estrato firme para su cimentación, la otra no.

Varias alternativas se estudiaron durante el diseño de la cimentación: distribuir 300.000 toneladas de peso de cada una de las Torres en una placa de cimentación no era una solución viable, ya que se producirían presiones sobre el suelo cercanas a 120 ton/m2, las cuales duplicarían la capacidad portante del suelo Kenny Hill.

CIMENTACIÓN Al ingeniero Charlie Thornton se le ocurrió que la mejor solución era mover la otra torre al suelo “malo”, de esta forma simplemente ambas torres tendrían cimientos más profundos por lo tanto se decidió instalar 104 barretes (pilotes rectangulares en concreto reforzado) excavados a una profundidad hasta de 120 m.

Llevar la cimentación de las dos torres a suelo blando implicaba hacer cimientos a una mayor profundidad y lo suficientemente resistentes, lo cual se convirtió en un problema debido al aumento de los costos por el acero que se necesitaría para esto, ya que Malasia es un país que no produce este material. Como solución al problema de los costos que implicaría importar tales cantidades de acero ante la ausencia de éste en el país, las Torres Petronas se convirtieron en el primer rascacielos en hacer uso masivo del concreto.

PLACAS EN CONCRETO MASIVO Las cimentaciones fueron completadas con la construcción de una losa maciza en concreto de 7400 psi, con un espesor de 4.5 m. que a su vez está situada sobre un “bosque” subterráneo de pilares de hormigón y acero. La estructura metálica fue desechada debido a la poca disposición de los constructores malayos a trabajar con estructura de acero, así como a la necesidad de minimizar vibraciones en las partes superiores de las torres.

Para la construcción de la plataforma sobre la cual se soporta el edificio, se colocó concreto durante 52 horas continuas. Los camiones llegaban a la obra cada 90 seg y descargaron en total 13.200 m3 de concreto para cada una de las losas de las torres. Para controlar la temperatura de este concreto, se empleó agua a 4 °C en la preparación de la mezcla.

Igualmente, toda la cimentación se cubrió con un aislante térmico para impedir que la superficie se enfriara más rápido y se generaran fisuras por contracción térmica.

La construcción de cada losa requirió de un procedimiento especial para controlar las diferencias de temperatura dentro del concreto.

Puntos de arranque del refuerzo de las columnas en la losa de cimentación

CONSTRUCCION DE LA SUPERESTRUCTURA En lugar de un armazón de acero para sostener el edificio, las Torres Petronas usaron una tecnología no probada hasta el momento en la construcción de rascacielos. Para cada Torre se proyectaron 16 columnas circulares, ubicadas en el perímetro de un círculo de 46.24 m de diámetro.

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Estas columnas varían en sección con la altura de las Torres en cinco incrementos, con el fin de reducir el tiempo y el costo asociados a los cambios de formaleta. De la misma manera, se presentaron cambios de reducción en la resistencia a la compresión del concreto, variando desde 5.000 psi hasta 11.600 psi aproximadamente, los cuales debían sostener 270.000 toneladas. .

CONSTRUCCION DE LA SUPERESTRUCTURA El concreto a utilizar no podía ser convencional. Debía garantizar que cumpliría y remplazaría el papel que desempeñaba el armazón de acero usado tradicionalmente; es decir, no sólo tenía que ser fuerte sino que debía tener cierto grado de flexibilidad.

Para lograr el diseño de esta mezcla, se hicieron estudios en un laboratorio de Chicago.

laboratorio de chicago donde se hicieron pruebas de hormigón

El concreto tenía que resistir el peso equivalente a 20 camiones

CONSTRUCCION DE LA SUPERESTRUCTURA

Se realizaron rigurosas pruebas y simulaciones de vientos y exámenes estructurales al diseño. En esta construcción se empleó la flexibilidad del acero y la rigidez del concreto armado.

El factor más importante en la superestructura fue mantener la verticalidad mientras eran construidas. La razón para esto, además de reforzar el diseño estético, era asegurar la integridad estructural de la carga y el paso seguro de los elementos de alta velocidad. Coordinar los esfuerzos de más de 2,000 personas trabajando en rotaciones de 12 horas cada día, requirió un proceso intensivo y meticuloso de la gerencia del proyecto.

Cada uno de los edificios anexos cuenta con 12 columnas en concreto, igualmente espaciadas a lo largo del perímetro de un círculo. Las columnas varían tres veces de sección entre 1.40 m y 1.00 m.

VIGAS EN ANILLOS PERIMETRALES

En la función de las vigas perimetrales se utilizó concreto de la misma capacidad del usado en las columnas (5.000 - 11.600 psi) con el fin de facilitar la construcción. Son vigas rectas que forman anillos perimetrales entre columnas; su sección es variable para permitir el paso de ductos hacia la parte exterior del anillo, entre 1.15 m en la cara de las columnas, hasta 0.725 m de altura en la porción recta de sección constante, hacia el centro de la luz.

Las variaciones en la luz de las vigas de piso a piso, debidas a los cambios en el radio de las columnas y perímetro de las Torres, fueron manejadas en las porciones rectas de las vigas para permitir el uso de la misma formaleta metálica en diferentes niveles a lo largo de la construcción.

Proceso de construcción de las vigas que forman anillos perimetrales, que dan características particulares a la imagen de las torres.

Avance del edificio anexo, cuya construcción va hasta el piso 41.

EL NÚCLEO CENTRAL Y EL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL el núcleo de las Torres juega un papel muy importante en el comportamiento de las estructuras frente a las cargas laterales. Como en las columnas, el núcleo cambia de sección con la altura de las Torres, siendo en la base del edificio de 22.8 x 22.96 m (casi cuadrado), y disminuyendo a 18.8 x 22.16 m en la parte superior.

Vigas del inicio de las columnas de un edificio anexo y todo el manejo de formaletería de las columnas en fundición, en una de las torres.

Los muros que lo cierran exteriormente varían en espesor, mientras los muros divisorios interiores se mantienen con un espesor constante, con el propósito de evitar problemas con elevadores y ductos a lo largo del edificio.

Durante la construcción se requirió un especial seguimiento en el cambio de sección de las columnas y núcleo por cargas sostenidas, para prevenir acortamientos diferenciales y para proveer a los arrendatarios un piso nivelado al momento de su inauguración. El estudio para prever ese acortamiento es muy importante durante la etapa de diseño, ya que en muchos casos controla las secciones de varios elementos estructurales.

UN MÁSTIL TRONCOCÓNICO COMO CORONA La estructura de cada Torre culmina en un mástil de 63.2 m construido en acero inoxidable, cuya altura y ensamblaje los convierte en unas estructuras monumentales por sí mismas.

Tres etapas de construcción de los mástiles.

Cada mástil tiene un anclaje de 14 m y una proyección en voladizo de 49 m. La parte inferior es una sección cilíndrica recta y la parte superior es troncocónica, con una pendiente de 2.9%. En el inicio del mástil se localiza una esfera de 6.25 m de diámetro, conformada por 14 anillos construidos en tubos de acero inoxidable, cada uno de los cuales representa a uno de los estados de Malasia. La punta del mástil soporta una esfera en acero de 1.9 m de diámetro.

Conexión rígida en la corona del arco que soporta la superestructura a la altura del piso 41

Uno de los soportes esféricos de la base de las columnas, el cual permite una libre rotación de los elementos que soporta.

NUCLEO DE ASCENSORES Uno de los sistemas más novedosos en estos edificios son los ascensores, los cuales fueron diseñados como solución para el poco espacio disponible. Se aprovechó la altura del edificio y se generó un ascensor con cabinas de dos pisos (un ascensor sobre otro), una para los pisos impares y la otra para los pares. De esta forma, si una persona quería ir a un piso impar tomaba el ascensor desde el nivel de la entrada del edificio (plataforma inferior de la cabina), mientras que una que iba a un piso par lo hacía desde el segundo nivel (plataforma superior del ascensor). El sistema se diseñó de tal forma que un elevador rápido va hasta la mitad del recorrido, donde los pasajeros cambian a un elevador local para seguir su trayecto. Este diseño permite que las personas lleguen a cualquier piso de la edificación en menos de 70 segundos y que el espacio de las torres sea aprovechado al máximo.

En 1995, cuando sólo faltaba 1 año para cumplir con el tiempo del proyecto, la torre 1 llevaba construidos 72 pisos y una ventaja de 2 pisos en comparación con la torre 2. Fue en esa misma etapa de la construcción que se encontró que la torre 1 no estaba derecha, tenía una inclinación de 25 mm. La solución a esta problemática fue corregir 2 mm por piso buscando la línea del edificio, lo cual implicó recalcular los diseños.

En abril de ese año, un atentado terrorista en Oklahoma llevó a replantear la seguridad de todas las edificaciones del mundo; en especial, de las que estaban construidas con concreto. Uno de los hechos más graves durante el atentado fue por la falla de una de las columnas de concreto que estaba en proximidad a la bomba, por lo cual los ingenieros de las Torres Petronas se vieron en la obligación de hacer estudios en las edificaciones y, así, determinar el grado de afectación ante una posible explosión generada por atentados terroristas. Los estudios arrojaron resultados no esperados. Se demostró que ante un atentado de igual o mayor magnitud que el de Oklahoma, las estructuras podrían perder hasta 3 de las 16 columnas principales. La resistencia del concreto de las columnas variaba de 5.000 hasta 11.600 PSI.

Hechos ocurrido en Oklahoma

EL PUENTE Planteando las opciones de evacuación de las 10.000 personas que visitaban las torres, especialmente de las que se encuentran en los pisos superiores donde las escaleras de emergencia no podrían alcanzarlos, los diseñadores plantearon hacer funcionar los dos edificios como uno sólo y garantizar que el uno fuera la ruta de evacuación del otro. Para lograrlo, el arquitecto César Pelli diseñó un puente aéreo de 58.4 m de longitud que conecta las Torres a la altura de los pisos 41 y 42, es el elemento esencial en el diseño arquitectónico y funcional de las Torres. Por su localización, se constituye en una vía de escape que permitió reducir la demanda de rutas de emergencia hacia otro sector; une además los lobbies de ambos edificios, lo que facilita el acceso a las salas de conferencias, al “surau“ (un salón de oración), al restaurante y a múltiples oficinas. Adicionalmente, como característica, este puente es resistente al fuego.

EL PUENTE Después de varias opciones estudiadas, el seleccionado fue un puente con soporte en forma de arco. Una de las primeras consideraciones en su diseño fue la de proporcionar a las columnas que forman el arco, un soporte articulado en tres puntos: dos en los apoyos de las columnas de base y otro en la corona del arco donde las columnas se encuentran, para darle soporte a la superestructura del puente.

Durante el análisis de este modelo de soporte se encontró que la rotación en la corona del arco era de tan solo 0.4 grados, por lo tanto se decidió hacer aprovechar la flexibilidad inherente de las columnas y eliminar un soporte flexible en este punto, el cual sería complicado de construir y difícil de mantener.

Interior del puente de las Torres Petronas

EL PUENTE Manejando un concepto similar, las vigas principales de la superestructura del puente tienen un punto de rotación justo encima de la corona rígida del arco, que le permite al mismo subir y bajar sin restricción, al tiempo que las Torres se acercan o se alejan una de la otra. Una serie de juntas de expansión fueron necesarias en ambos lados del puente anticipando el movimiento independiente de ambas Torres, que en este nivel alcanza 30 cm en cualquier dirección.

Cuatro secciones de las columnas base fueron izadas primero posteriormente fueron pernadas al puente.

EL MONTAJE

Las columnas de base soportadas en el piso 29, tienen una longitud aproximada de 50 m. Para transporte y ensamblaje, las deseadas son longitudes por debajo de 12 m; por ello, estas se construyeron en cinco secciones diferentes, cuatro de las cuales fueron ensambladas a nivel del piso y fueron las primeras en ser izadas a su posición final.

Para el montaje del puente, la superestructura se ensambló a nivel de piso junto con la primera sección de las columnas.

Posteriormente fue izada y las secciones de las columnas fueron unidas entre sí mediante pernos, lo que facilitó esta operación llevada a cabo a más de 200 m de altura.

Izaje del puente. Tres días se necesitaron para izar la sección central del puente que pesaba 325 toneladas.

EXTERIOR DEL PUENTE DE LAS TORRES PETRONAS

PINÁCULOS El último paso para convertir las Torres Petronas en el edificio más alto del mundo era la instalación de los pináculos, los cuales fueron construidos en acero y fabricados fuera del país.

Aunque la competencia todavía continuaba, el gobierno Malayo dio la orden de parar la competencia e instalar el pináculo al mismo tiempo para atraer la mirada de todos los medios del mundo; sin embargo, los trabajadores de la torre 2 no hicieron caso de esto y ensamblaron el pináculo a escondidas dentro del edificio, convirtiéndola oficialmente en el edificio más alto del mundo, por una semana, hasta que se completó la torre 1.

PINÁCULOS Los pináculos eran unas estructuras gigantescas de acero de 60 m con una altura de 15 pisos que acaban con una esfera en la punta fueron fabricados en el extranjero uno en Corea y otro en Japón, el pináculo Japonés destinado a la torre 1 no se entrego a tiempo y para producir el máximo impacto en el publico se planeo izar los dos pináculos al mismo tiempo pero las cosas no sucedieron como se planearon la torre dos no cumplió con las ordenes e hizo trampa y coloco el pináculo primero y la torre dos se convirtió en el edificio mas grande de mundo y la torre uno lo coloco una semana después.

60 M.

Esfera

Las torres PETRONAS fueron finalmente trabajadas en acero y vidrio y ya para junio de 1996 estaban casi completos.

El 60% de los materiales utilizados, fue de producción local.

Luego de esto concluyo en enero de 1997, el primer equipo del personal de PETRONAS se traslado hacia sus nuevas oficinas en la torre 1. Vista desde afuera, las torres muestran una fachada en forma de diamante tallado. Esto unido a los detalles arquitectónico externos, les fan su forma única. Posee 893,500 metros cuadrados de protuberancias de acero inoxidable. El uso de este tipo de acero, no solo refleja la alta tecnología en Malasia, sino que además ofrece un aspecto tropical bajo el reflejo del sol. Ambas edificaciones están coronadas por pináculos de acero que miden 73.5 metros de alto. La fabricación de cada uno de ellos tomo diecinueve semanas, uno en Japón y otro en Korea. Los pináculos juegan una parte muy importante. La decoración muestra una mezcla de los tradicional con lo modero.

El proyecto de las Torres Petronas de Kuala Lumpur fue construido dentro de los 6 años estipulados, incluso sobraron algunos días dentro de la programación. Desde el día de su inauguración se convirtió en un símbolo del país, de la región, de Asia y del mundo, ganándose un espacio en la ingeniería y arquitectura mundial.

GRACIAS