El edificio de 20 pisos de la Bayerische Electric Company en Alemania (edificio suspendido de gran altura).
¿Edificio alto suspendido?
Los nidos de los animales son sus hogares. Algunos animales voladores, como pájaros e insectos, tienen algunas de sus "casas" colgantes: un nido de pájaro hecho de un reyezuelo cuelga de una rama como una tetera, y las colmenas a menudo se cuelgan debajo de los aleros o ramas superiores del bosque. Cuando caen las hojas en invierno, es frecuente ver una pequeña cosa colgando de la rama, como un huso o un olivo, que es el nido de los insectos. Estas aves e insectos viven en casas colgantes por seguridad, de modo que otros animales no puedan acercarse fácilmente a ellos y dañarlos, mientras que ellos pueden volar y entrar y salir fácilmente.
Desde que el hombre empezó a construir casas, las casas siempre se han construido sobre el suelo, desde los originales cobertizos bajos hechos con ramas de árboles hasta los modernos edificios de gran altura con decenas o incluso cientos de plantas. Sólo unas pocas casas de algunas tribus primitivas en los bosques tropicales todavía están construidas sobre grandes árboles. Aunque construyeron la casa sobre un árbol grande, la colocaron entre unas pocas ramas gruesas y no colgaron toda la casa del árbol. También viven en los árboles por seguridad. A nadie parece haber pensado en casas colgantes, porque los pájaros y los insectos son pequeños y ligeros, y sus "casas" no son pesadas. Incluyendo el peso de sus cuerpos, los más pesados no suman más que unos pocos kilogramos, y las casas donde vive y trabaja la gente son decenas de miles de veces más pesadas que las suyas, por lo que no se les ocurriría colgar una casa. Si alguien te dijera que puedes levantar a una persona 20 pisos de altura, no lo creerías y pensarías que está bromeando. Sin embargo, hay muchos edificios que están colgados.
Como podrás imaginar, colgar una casa ocupada por personas es muchas veces más difícil que colgar una pequeña colmena o un nido de pájaro. La casa pesa tanto, ¿con qué debo colgarla? ¿Dónde colgarlo? Es impensable. El nido de pájaro liviano se puede colgar de las ramas y las ramas y troncos son lo suficientemente fuertes. Incluso si hay 100 nidos de pájaros colgados de un árbol grande, no tendrá ningún impacto en él. Por supuesto, las personas que viven en casas no pueden colgarlos de los árboles, por muy grueso que sea el árbol, no puede soportarlo.
El "gran árbol" del que cuelgan las casas de la gente es en realidad una torre sólida. Pares de vigas o soportes se extienden desde la parte superior de la torre, equivalentes a ramas de árboles, y luego la casa se cuelga de las vigas. Para que este tipo de edificios sean fáciles de equilibrar y estables, la mayoría de ellos se cuelgan en pares. Al igual que una persona que transporta agua, equilibrar dos baldes de agua es más fácil que equilibrar solo un balde de agua. El centro de gravedad de los dos baldes de agua está exactamente sobre los hombros de la persona. Los edificios suspendidos suelen diseñarse de forma simétrica, de modo que el centro de gravedad esté situado en la torre central, lo que hace que el edificio sea estable.
El edificio de la Compañía Bávara de Energía Eléctrica en Alemania consta de cuatro edificios cilíndricos suspendidos simétricamente de una torre central. La torre del medio tiene 25 pisos de altura y cuatro edificios cilíndricos de 20 pisos están suspendidos de un soporte de viga en voladizo que se extiende desde la parte superior de la torre del medio con un conjunto de gruesos cables de acero, como cuatro linternas. Todo el edificio es de hormigón armado.
[Editar este párrafo] Ventajas de los edificios suspendidos
¿Se pueden utilizar cables de acero para izar estos "gigantes" grandes, altos y pesados? ¿Cuáles son los beneficios de esto?
De hecho, hay muchos beneficios. En términos generales, se utiliza menos acero, lo que puede aumentar el área de uso efectivo, tiene buena resistencia sísmica y puede reducir la cantidad de cimientos y el asentamiento desigual de los cimientos.
Tomemos como ejemplo el consumo de acero. Hoy en día, la construcción de casas altas y grandes es inseparable del acero. A diferencia de los edificios antiguos, pueden estar hechos de madera y tierra. Los edificios de gran altura consumen grandes cantidades de acero. La fábrica de cinco y seis pisos en la que vivimos ahora tiene una estructura relativamente simple y consume un promedio de más de 20 kilogramos de acero por metro cuadrado de área de construcción. Los edificios de gran altura consumen más acero. En Estados Unidos, los edificios de 20 a 30 pisos generalmente usan de 70 a 80 kilogramos por metro cuadrado, y los edificios de 30 pisos o más incluso usan más de 100 kilogramos. Por lo tanto, utilizar menos acero para construir la misma área de una casa es un diseño superior. Los edificios suspendidos tienen esta ventaja.
Podemos utilizar una metáfora sencilla para entender por qué podemos ahorrar acero. Por ejemplo, si hay un balde de agua, se puede izar con un alambre de acero no muy grueso, pero es imposible izarlo con el mismo alambre de acero porque el alambre de acero se doblará al presionarlo. Si quieres transportar este cubo de agua, es posible que necesites utilizar una barra de hierro diez veces más gruesa que este alambre de acero. Una barra de hierro no es suficiente. Se deben levantar al menos tres barras de hierro juntas para evitar que se caiga. Hay una gran diferencia entre estas dos situaciones. A la primera situación la llamamos estado de "tensión" y a la segunda situación "estado de compresión". Evidentemente, es mucho más beneficioso para el acero estar "tensado" que "comprimido".
Los edificios se parecen mucho al cuerpo humano. La capacidad del cuerpo humano para mantenerse en pie depende principalmente del soporte de los huesos. Los órganos internos y los músculos están unidos a los huesos. Cuando una persona está de pie, los huesos están en un estado "estresado". Entonces los huesos son más gruesos. Si la persona está suspendida, los huesos no necesitan ser tan gruesos, pueden ser mucho más delgados. Durante miles de años, el esqueleto de los edificios ha estado en un estado "comprimido", y los edificios suspendidos de hoy están diseñados para mantener el esqueleto en un estado "estirado". Como puedes imaginar, se puede ahorrar mucho acero.
Las siguientes ventajas son: cuanto más pequeño es el marco, menor es el área ocupada por el marco, lo que puede aumentar el área de uso efectivo de la habitación.
También hay algunas ventajas: dado que la casa está suspendida y la parte inferior no toca el suelo, no es necesario construir la casa suspendida sobre cimientos. Este edificio en Alemania tiene cuatro edificios cilíndricos sin cimientos. Los cimientos se concentran en la torre alta en el medio. Esto puede reducir el área de los cimientos y ahorrar mucho material de cimientos.
Como hemos mencionado antes, es más seguro colgar pájaros e insectos en la casa.
Aunque la gente vive en edificios sobre pilotes principalmente por motivos de seguridad, en caso de un terremoto, son más seguros que otros edificios y tienen mejor resistencia a los terremotos que los edificios comunes.
Otra característica es que el edificio suspendido está construido de arriba hacia abajo. Este enfoque es completamente opuesto a lo que estamos acostumbrados. Es muy difícil construir un edificio suspendido de abajo hacia arriba como una casa normal. No tiene cimientos, por lo que es imposible construir 20 pisos en el suelo y luego colgarlo. Sólo se puede construir capa por capa. ¿Cómo hacer leyes? Debe construirse primero desde el extremo colgante, no desde el piso 25 hasta el final. Es demasiado difícil construir desde el cielo hasta la tierra. Enviar el material tan alto y colgar en el aire es demasiado problemático. En este caso, no habrá mucha ventaja. De hecho, está construido sobre el suelo. El proceso de construcción es el siguiente: Primero, construye la torre del medio, con cuatro marcos de vigas sólidas que se extienden desde la parte superior de la torre. En este momento, los cables de acero utilizados para colgar la casa pueden colgar desde el extremo de la viga y colgarse directamente cerca del suelo. Los trabajadores de la construcción primero construyen el piso más alto en el suelo, como el piso 20, luego lo levantan con una grúa y luego construyen el piso 19 en el suelo. Esto es seguro y ahorra trabajo. Los cables de acero se colocan capa por capa y los trabajadores de la construcción han estado trabajando en el suelo. Esos materiales pesados, como el hormigón y el acero, no necesitan transportarse a grandes alturas, y la mayoría de las personas no necesitan ir a grandes alturas para la construcción.
Las construcciones suspendidas tienen muchas ventajas, por lo que se están desarrollando rápidamente. Desde que se construyó el primer edificio, se han construido casi cien tipos de edificios suspendidos en más de 20 países, incluidos edificios de oficinas, residencias, hoteles, hospitales e incluso salas de exposiciones, alcanzando el más alto 27 pisos y una altura de 130 metros.
La parte inferior de este tipo de edificación suspendida está a cierta distancia del suelo y no está en contacto directo con el suelo. No entra directamente al edificio desde abajo, sino que atraviesa la torre desde el centro. La torre en el medio no es sólo el "pilar" para colgar los cuatro edificios, sino también la arteria principal para el transporte dentro y fuera de estos edificios. Hay muchos ascensores en la torre, así como escaleras y diversos equipos de tuberías, como tuberías de agua corriente, gas, electricidad, calefacción y aire acondicionado, que pasan a través de la torre y se envían a cada piso. Por tanto, la torre se convirtió en un centro de tráfico. Cada piso de la torre está conectado a cada uno de los cuatro edificios suspendidos. Estos edificios y torres suspendidos en realidad están cerca unos de otros, con sólo un pequeño espacio que los separa, dando la impresión de estar separados. La costura que separa las dos partes es en realidad de sólo unos pocos centímetros y la superficie de contacto no es una superficie plana, sino un arco. Se muerden entre sí como espigas. Por lo tanto, bajo la acción de fuerzas externas, como tifones o terremotos, es imposible que un edificio suspendido se balancee hacia adelante y hacia atrás, y no es tan fácil balancearse como una jaula de pájaros suspendida.
Se sabe desde hace tiempo que la fabricación de acero "bajo tensión" es más beneficiosa que la fabricación de acero "bajo presión". También tiene aplicaciones en ingeniería. Existe un tipo de puente llamado "puente colgante", que se construye siguiendo este principio. La idea de un puente colgante es al menos anterior a la idea de una casa colgante.
[Editar este párrafo] Ejemplos de edificios suspendidos
El puente Golden Gate en San Francisco, EE. UU., terminado en junio de 1936+065438+12 de octubre, es un famoso puente colgante. Su longitud total es de 2,7 kilómetros y el agujero más grande atraviesa el agua a lo largo de 1.280 metros. En aquella época era el puente de mayor luz del mundo. Las dos altas torres de acero tienen una altura de 227 metros, equivalente a. Entre las dos torres de acero cuelgan dos cables de acero con un diámetro de 92,7 cm. Cada cable de acero está trenzado a partir de 665,438+0 hebras de 452 alambres de acero. El peso total del cable de acero es de 11.000 toneladas y puede levantar 65.438+100.000 toneladas. De hecho, la plataforma suspendida pesa la mitad. El tablero del puente tiene dos niveles. La parte superior es una carretera por la que pueden circular seis coches uno al lado del otro y la parte inferior es una vía de tren. En realidad, el puente utilizó el 6,7% de la producción de acero estadounidense en 1933.
El puente atirantado (también llamado puente atirantado) comúnmente utilizado en estructuras de puentes modernas es también un tipo de puente novedoso que aprovecha plenamente las ventajas de resistencia a la tracción del acero, como el puente Nanpu y Yangpu. Puente en Shangai. Tanto los puentes colgantes como los puentes atirantados pueden abarcar distancias más largas y ahorrar más acero que otras estructuras de puentes, como los puentes de vigas y los puentes de armadura.
En Estados Unidos existe un edificio suspendido llamado Banco de la Reserva Federal de Minneapolis, que está construido de forma similar a un puente colgante. Las funciones de las torres y muelles de ambos lados son las mismas. Hay una estructura de acero entre las dos torres, y cables de acero verticales se cuelgan de la estructura de acero para levantar el edificio de más de diez pisos. Las partes seguras del banco, como los bancos y las cajas fuertes, están construidas bajo tierra. El edificio de arriba es la parte de administración y oficinas del piso 16. La distancia entre las dos torres es de 100 metros. Sólo la torre ocupa la planta baja de todo el edificio. La parte inferior del edificio de 16 pisos se eleva y se convierte en un cuadrado, aprovechando al máximo el precioso terreno.
En términos de forma, también utiliza muros cortina de vidrio con diferentes efectos reflectantes en las paredes interiores y exteriores del cable de suspensión vertical en forma de cadena entre las dos torres, exponiendo completamente esta forma y expresión estructural única. . Una vez finalizada, la estructura suspendida causó sensación.
Existen otras formas de arquitectura suspendida, algunas de las cuales, como los puentes colgantes, tienen dos torres con una gran estructura suspendida entre ellas. Algunos doblan los extremos superiores de las dos altas torres en arcos para formar un arco de medio punto, con muchos cables de suspensión colgando de ellos, y edificios colgando de los cables de suspensión. También hay dos niveles de arcos, con un edificio colgando en cada nivel. Otros son como un árbol, con muchas "ramas" extendidas y algunos edificios colgando de ellas. En resumen, no importa la forma que adopte, debe haber una torre o bastidor muy alto y fuerte del que se suspendan estructuras y cables de acero, y de los cables se suspenda el edificio. Estos edificios se denominan "edificios suspendidos".