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Questo edificio, il Burj Khalifa, che si erge saldo su un terreno soffice sabbioso, sfidando i forti venti dell'Arabia, è davvero una meraviglia dell'ingegneria moderna. In questo video esploreremo tutti i segreti progettuali dell'edificio più alto del mondo, partendo dal suo nucleo esagonale sorprendentemente semplice.
Questa incredibile opera di ingegneria civile è persino in grado di confondere il vento grazie alla sua forma unica e di gestire i fulmini con l'aiuto della tecnologia moderna. Entriamo nel dettaglio. L'anima del Burj Khalifa è il suo nucleo esagonale. Se stai guardando questo video, probabilmente i nostri contenuti ti sono utili, eppure molti di voi non sono ancora iscritti al canale. Iscriverti è il modo più semplice per supportare il nostro lavoro e non perdere i prossimi video tecnici e istruttivi.
Basta un click, ma per noi fa la differenza. Iscriviti e fai parte della community perché insieme condividiamo il sapere industriale. Grazie. Questo nucleo realizzato in calcestruzzo armato è il vero eroe della struttura, poiché permette al Burj Khalifa di restare in piedi nonostante le devastanti tempeste di vento di Dubai e contribuisce a mantenere bilanciato il peso dell'edificio.
Il nucleo ospita inoltre l'intero sistema di ascensori di questo edificio. Un nucleo così slanciato è altamente instabile in teoria potrebbe crollare in qualsiasi momento, ma Skidmore, la società che ha progettato il Burj Khalifa, ideò una soluzione innovativa.
Prese ispirazione dai contrafforti che normalmente vediamo nelle dighe per sostenere il nucleo della parete e utilizzò supporti simili attorno al nucleo. Per rendere funzionali le torri attorno ai contrafforti, integrò nei contrafforti una configurazione a gradoni. Sappiamo che gli edifici sono sempre verticali, non sono mai inclinati, giusto? Ed ecco il punto cruciale. Gli ingegneri di Skidmore progettarono i contrafforti in modo tale che si possa effettivamente abitare accanto ad essi senza nemmeno rendersi conto che si tratta di contrafforti. Gli architetti del Burj Khalifa sfruttarono inoltre in modo efficiente questo spazio per i corridoi così che dagli ascensori le persone raggiungono i propri appartamenti passando tra le pareti dei contrafforti.
Gli architetti progettarono quindi enormi facciate vetrate attorno ai contrafforti, offrendo a tutti gli hotel e agli spazi abitativi all'interno delle facciate una vista mozzafiato da ogni lato. Il supporto necessario per queste facciate vetrate proveniva da queste pareti trasversali e colonne. La funzione principale della parete trasversale non è quella di sostenere le facciate. Per capirlo osserviamo un esempio.
C'è una tempesta di sabbia a Dubai, ma non ci sono pareti trasversali. Consideriamo la situazione. Le forze di resistenza provenienti dai contrafforti sul lato opposto impediscono all'edificio di ribaltarsi. Sul lato sinistro la forza del vento è contrastata dall'effetto combinato di entrambi questi contrafforti che sono inclinati. Tuttavia, un edificio così snello e una forza così grande dovuta a una violenta tempesta di sabbia porteranno ovviamente l'intera struttura dell'edificio a flettersi troppo. Ora dobbiamo comprendere una ben nota proprietà del calcestruzzo, la sua debolezza nei confronti delle tensioni di trazione.
Quando un blocco di calcestruzzo si flette, nella parte esterna del blocco si generano tensioni di trazione. Il calcestruzzo può sopportare solo una piccola quantità di tensione di trazione e si fessura facilmente se la tensione di trazione continua. Ecco perché il nucleo esagonale ha barre d'acciaio al suo interno. Le barre d'acciaio assorbono la maggior parte della tensione di trazione. Tuttavia, se il nucleo si flette troppo, la sezione in calcestruzzo del nucleo non sarà in grado di sopportare la tensione di trazione.
Il metodo migliore per impedire la flessione di una trave a sbalzo nell'ingegneria strutturale è utilizzare una sezione AI. È esattamente ciò che stiamo facendo quando colleghiamo le pareti trasversali e contrafforti. Se osservate attentamente potete vedere che la forma è ora diventata simile a una sezione AI. L'intero edificio è ora strutturalmente solido e può sopportare la tensione di trazioni senza flettersi. Riuscite a vedere alcune strisce nere nel progetto originale del Burj Khalifa? Sono i piani tecnici.
Se volete comprendere l'importanza, date un'occhiata a questo schema. mostra tutte le colonne utilizzate nel Burj Khalifa. È una giungla complessa. Queste colonne hanno una buona stabilità quando sono collegate ai solai, come mostrato. Sappiamo che i solai sono già robusti poiché sono collegati al nucleo. I piani tecnici sono utilizzati anche per ospitare i sistemi elettrici e di raffreddamento dell'aria, nonché i serbatoi d'acqua che danno vita al Burj Khalifa.
Nessuno soggiorna su questi piani. Questi piani hanno un aspetto diverso perché sono rivestiti con pareti in calcestruzzo e tubazioni che vengono usate dagli operatori affinché possano aggrapparsi a esse durante la pulizia della facciata vetrata. L'aspetto interessante è che solo circa il 70% del Burj Khalifa è sostenuto dal nucleo in calcestruzzo. Il 25% superiore non ha alcun supporto dal nucleo in calcestruzzo, è una struttura in acciaio. Sebbene il Burj Khalifa resista principalmente alla flessione, la parte superiore di questa sovrastruttura è progettata per potersi flettere e oscillare di circa sei piedi durante le tempeste di vento.
Lo so, sembra tanto. L'acciaio può resistere facilmente ai carichi di trazione, quindi se percepite un'oscillazione simile a un terremoto non fatevi prendere dal panico, è probabilmente il Burj Khalifa che saluta rapidamente i venti. Grazie al calcestruzzo armato, il nucleo esagonale è in grado di resistere alla torsione, cioè alle sollecitazioni di torsione e di taglio causate dal vento. Questo straordinario sistema a nucleo rinforzato è il motivo per cui il Burj Khalifa è anche noto come un'asta irrigidita nei confronti del vento.
Questa incredibile opera di ingegneria civile è persino in grado di confondere il vento grazie alla sua forma unica e di gestire i fulmini con l'aiuto della tecnologia moderna. Entriamo nel dettaglio. L'anima del Burj Khalifa è il suo nucleo esagonale. Se stai guardando questo video, probabilmente i nostri contenuti ti sono utili, eppure molti di voi non sono ancora iscritti al canale. Iscriverti è il modo più semplice per supportare il nostro lavoro e non perdere i prossimi video tecnici e istruttivi.
Basta un click, ma per noi fa la differenza. Iscriviti e fai parte della community perché insieme condividiamo il sapere industriale. Grazie. Questo nucleo realizzato in calcestruzzo armato è il vero eroe della struttura, poiché permette al Burj Khalifa di restare in piedi nonostante le devastanti tempeste di vento di Dubai e contribuisce a mantenere bilanciato il peso dell'edificio.
Il nucleo ospita inoltre l'intero sistema di ascensori di questo edificio. Un nucleo così slanciato è altamente instabile in teoria potrebbe crollare in qualsiasi momento, ma Skidmore, la società che ha progettato il Burj Khalifa, ideò una soluzione innovativa.
Prese ispirazione dai contrafforti che normalmente vediamo nelle dighe per sostenere il nucleo della parete e utilizzò supporti simili attorno al nucleo. Per rendere funzionali le torri attorno ai contrafforti, integrò nei contrafforti una configurazione a gradoni. Sappiamo che gli edifici sono sempre verticali, non sono mai inclinati, giusto? Ed ecco il punto cruciale. Gli ingegneri di Skidmore progettarono i contrafforti in modo tale che si possa effettivamente abitare accanto ad essi senza nemmeno rendersi conto che si tratta di contrafforti. Gli architetti del Burj Khalifa sfruttarono inoltre in modo efficiente questo spazio per i corridoi così che dagli ascensori le persone raggiungono i propri appartamenti passando tra le pareti dei contrafforti.
Gli architetti progettarono quindi enormi facciate vetrate attorno ai contrafforti, offrendo a tutti gli hotel e agli spazi abitativi all'interno delle facciate una vista mozzafiato da ogni lato. Il supporto necessario per queste facciate vetrate proveniva da queste pareti trasversali e colonne. La funzione principale della parete trasversale non è quella di sostenere le facciate. Per capirlo osserviamo un esempio.
C'è una tempesta di sabbia a Dubai, ma non ci sono pareti trasversali. Consideriamo la situazione. Le forze di resistenza provenienti dai contrafforti sul lato opposto impediscono all'edificio di ribaltarsi. Sul lato sinistro la forza del vento è contrastata dall'effetto combinato di entrambi questi contrafforti che sono inclinati. Tuttavia, un edificio così snello e una forza così grande dovuta a una violenta tempesta di sabbia porteranno ovviamente l'intera struttura dell'edificio a flettersi troppo. Ora dobbiamo comprendere una ben nota proprietà del calcestruzzo, la sua debolezza nei confronti delle tensioni di trazione.
Quando un blocco di calcestruzzo si flette, nella parte esterna del blocco si generano tensioni di trazione. Il calcestruzzo può sopportare solo una piccola quantità di tensione di trazione e si fessura facilmente se la tensione di trazione continua. Ecco perché il nucleo esagonale ha barre d'acciaio al suo interno. Le barre d'acciaio assorbono la maggior parte della tensione di trazione. Tuttavia, se il nucleo si flette troppo, la sezione in calcestruzzo del nucleo non sarà in grado di sopportare la tensione di trazione.
Il metodo migliore per impedire la flessione di una trave a sbalzo nell'ingegneria strutturale è utilizzare una sezione AI. È esattamente ciò che stiamo facendo quando colleghiamo le pareti trasversali e contrafforti. Se osservate attentamente potete vedere che la forma è ora diventata simile a una sezione AI. L'intero edificio è ora strutturalmente solido e può sopportare la tensione di trazioni senza flettersi. Riuscite a vedere alcune strisce nere nel progetto originale del Burj Khalifa? Sono i piani tecnici.
Se volete comprendere l'importanza, date un'occhiata a questo schema. mostra tutte le colonne utilizzate nel Burj Khalifa. È una giungla complessa. Queste colonne hanno una buona stabilità quando sono collegate ai solai, come mostrato. Sappiamo che i solai sono già robusti poiché sono collegati al nucleo. I piani tecnici sono utilizzati anche per ospitare i sistemi elettrici e di raffreddamento dell'aria, nonché i serbatoi d'acqua che danno vita al Burj Khalifa.
Nessuno soggiorna su questi piani. Questi piani hanno un aspetto diverso perché sono rivestiti con pareti in calcestruzzo e tubazioni che vengono usate dagli operatori affinché possano aggrapparsi a esse durante la pulizia della facciata vetrata. L'aspetto interessante è che solo circa il 70% del Burj Khalifa è sostenuto dal nucleo in calcestruzzo. Il 25% superiore non ha alcun supporto dal nucleo in calcestruzzo, è una struttura in acciaio. Sebbene il Burj Khalifa resista principalmente alla flessione, la parte superiore di questa sovrastruttura è progettata per potersi flettere e oscillare di circa sei piedi durante le tempeste di vento.
Lo so, sembra tanto. L'acciaio può resistere facilmente ai carichi di trazione, quindi se percepite un'oscillazione simile a un terremoto non fatevi prendere dal panico, è probabilmente il Burj Khalifa che saluta rapidamente i venti. Grazie al calcestruzzo armato, il nucleo esagonale è in grado di resistere alla torsione, cioè alle sollecitazioni di torsione e di taglio causate dal vento. Questo straordinario sistema a nucleo rinforzato è il motivo per cui il Burj Khalifa è anche noto come un'asta irrigidita nei confronti del vento.
Il nostro approccio progettuale ha portato a un Burj Khalifa che appare così.
Tuttavia il vero Burj Khalifa appare così, una struttura asimmetrica invece che simmetrica. Perché i progettisti di questa meravigliosa struttura optarono per un design asimmetrico? Quando il vento passa attorno a una struttura può dare origine a un fenomeno della meccanica dei fluidi tanto affascinante quanto pericoloso, chiamato distacco di vortici.
Il modo in cui questi vortici danzano sembra interessante, vero? Tuttavia è pericoloso perché i vortici oscillano generando una forza oscillante sull'edificio. Se la frequenza naturale di vibrazione di questo edificio è uguale alla frequenza di queste oscillazioni di forza, l'edificio oscillerà violentemente in questo modo, un fenomeno chiamato risonanza. Queste oscillazioni continueranno ad aumentare e potrebbero alla fine portare il Burj Khalifa al collasso totale.
Per superare questo problema, SOM, che ha progettato il Burj Khalifa, ideò un'innovazione architettonica. L'idea di Bill Baker e del suo team per interrompere il distacco di vortici fu creare una spirale nel Burj Khalifa. Una forma spirale è la soluzione migliore per eliminare il distacco di vortici. Semplicemente confonde il vento, poiché la forma varia. Riuscite a trovare una spirale nascosta nella struttura di questo edificio? Per scoprire la spirale nascosta nel Burj Khalifa considerate queste semplici torri con altezze variabili ma molti petali.
Ora potete vedere chiaramente la spirale. Se osservate il Burj Khalifa potete vedere che è stato costruito anch'esso utilizzando la stessa tecnica, torre di altezze variabili che formano una spirale discreta. Bill Baker utilizzò un'altra versione della spirale per la sommità del Burj Khalifa. Egli specificò angoli variabili per i livelli. A questa altezza questa spirale danse aiuta a contrastare il distacco di vortici in punta. Queste innovazioni sono il motivo per cui il Burj Khalifa ha raggiunto con successo gli 830 m, anche se inizialmente era stato progettato per arrivare solo a 518 m.
Durante la costruzione furono aggiunti altri 312 m, quasi l'altezza della Torre Eiffel. Che straordinario risultato per Dubai. Ma come fa una struttura così pesante a stare in piedi sul terreno sabbioso e soffice della rabbia senza sprofondare? Gli ingegneri di questo edificio non riuscirono a trovare alcuno strato rigido in quest'area, nemmeno scendendo a 140 m di profondità. Anche queste rocce sedimentarie sono poco resistenti. Così gli ingegneri si trovarono di fronte a due sfide. Una era la scarsa capacità portante del terreno e la seconda era il cedimento differenziale della struttura. Per affrontare questi problemi usarono una platea collegata al nucleo esagonale, alle sezioni Aie e alle colonne.
La platea era costituita da una soletta spessa in calcestruzzo armato ad alte prestazioni. Questa platea distribuisce uniformemente il peso dell'edificio su un'area di sabbia più ampia e quindi contrasta il cedimento differenziale. Tuttavia, come possono la sabbia e le rocce deboli sostenere una massa così enorme? Questa platea sprofonderebbe semplicemente. Bill Baker trovò una soluzione: utilizzare molteplici pali in calcestruzzo armato. L'attrito tra la superficie di questi pali e le rocce sedimentarie deboli ma rigide contrasta il carico dell'edificio. Avete notato i bellissimi petali simili a fiori appena sopra la fondazione dell'edificio? Questo disegno strutturale, in particolare questi petali, fu ispirato da uno dei fiori più coltivati a Dubai, il giglio ragno. Questi fulmini che colpiscono al Burj Khalifa sono affascinanti ma allarmanti.
Proprio in cima a questo edificio, questo piccolo e peculiare dispositivo è ciò che impedisce al Burj Khalifa di andare a fuoco. È un parafulmine. La cupola è collegata a un'apparecchiatura sensore che è collegata a una piccola batteria. Non appena rileva una nube fortemente carica nelle vicinanze, il parafulmine genera immediatamente cariche opposte sulla sua superficie per attirare verso di sé il fulmine. Il flusso di elettroni del fulmine viene quindi trasferito attraverso la struttura in acciaio della colonna esterna e dissipato nei pozzetti di terra tramite l'acciaio presente all'interno dei pali di fondazione. Gli elettroni viaggiano solo attraverso le colonne esterne a causa dell'effetto pelle. Il Burj Khalifa è il parafulmine di Dubai. Il suo parafulmine raccoglie i fulmini di quasi tutta Dubai grazie alla sua grande altezza.
È il momento della parte più interessante. Come hanno sollevato il calcestruzzo fino a questa altezza? A causa del clima caldo di Dubai, anche se avessero usato le pompe più potenti, il calcestruzzo si sarebbe solidificato prima di raggiungere la destinazione. Invece il team utilizzò uno speciale tipo di calcestruzzo denominato C50 e C80, miscelato con ghiaccio freddo mentre veniva pompato verso l'alto. Questo lavoro di getto del calcestruzzo nei casseri veniva eseguito di notte e faceva presa immediatamente. Il team completava un piano ogni settimana.
L'intero progetto richiese 6 anni per essere completato. Forse vi starete chiedendo, è possibile che un altro edificio superi l'altezza del Burj Khalifa? Man mano che un edificio diventa più alto, aumentano anche le sfide progettuali che abbiamo visto in questo video. Se gli ingegneri saranno abbastanza intelligenti da superare queste sfide, potranno realizzare un edificio ancora più alto, ma non è affatto un compito facile. Ora che avete compreso gli straordinari dettagli che mantengono in piedi questa mega struttura, il Burj Khalifa, facciamo un tour all'interno di questo edificio. Molto presto raggiungeremo la cima del Burj Khalifa e la fine di questo video.
Tuttavia il vero Burj Khalifa appare così, una struttura asimmetrica invece che simmetrica. Perché i progettisti di questa meravigliosa struttura optarono per un design asimmetrico? Quando il vento passa attorno a una struttura può dare origine a un fenomeno della meccanica dei fluidi tanto affascinante quanto pericoloso, chiamato distacco di vortici.
Il modo in cui questi vortici danzano sembra interessante, vero? Tuttavia è pericoloso perché i vortici oscillano generando una forza oscillante sull'edificio. Se la frequenza naturale di vibrazione di questo edificio è uguale alla frequenza di queste oscillazioni di forza, l'edificio oscillerà violentemente in questo modo, un fenomeno chiamato risonanza. Queste oscillazioni continueranno ad aumentare e potrebbero alla fine portare il Burj Khalifa al collasso totale.
Per superare questo problema, SOM, che ha progettato il Burj Khalifa, ideò un'innovazione architettonica. L'idea di Bill Baker e del suo team per interrompere il distacco di vortici fu creare una spirale nel Burj Khalifa. Una forma spirale è la soluzione migliore per eliminare il distacco di vortici. Semplicemente confonde il vento, poiché la forma varia. Riuscite a trovare una spirale nascosta nella struttura di questo edificio? Per scoprire la spirale nascosta nel Burj Khalifa considerate queste semplici torri con altezze variabili ma molti petali.
Ora potete vedere chiaramente la spirale. Se osservate il Burj Khalifa potete vedere che è stato costruito anch'esso utilizzando la stessa tecnica, torre di altezze variabili che formano una spirale discreta. Bill Baker utilizzò un'altra versione della spirale per la sommità del Burj Khalifa. Egli specificò angoli variabili per i livelli. A questa altezza questa spirale danse aiuta a contrastare il distacco di vortici in punta. Queste innovazioni sono il motivo per cui il Burj Khalifa ha raggiunto con successo gli 830 m, anche se inizialmente era stato progettato per arrivare solo a 518 m.
Durante la costruzione furono aggiunti altri 312 m, quasi l'altezza della Torre Eiffel. Che straordinario risultato per Dubai. Ma come fa una struttura così pesante a stare in piedi sul terreno sabbioso e soffice della rabbia senza sprofondare? Gli ingegneri di questo edificio non riuscirono a trovare alcuno strato rigido in quest'area, nemmeno scendendo a 140 m di profondità. Anche queste rocce sedimentarie sono poco resistenti. Così gli ingegneri si trovarono di fronte a due sfide. Una era la scarsa capacità portante del terreno e la seconda era il cedimento differenziale della struttura. Per affrontare questi problemi usarono una platea collegata al nucleo esagonale, alle sezioni Aie e alle colonne.
La platea era costituita da una soletta spessa in calcestruzzo armato ad alte prestazioni. Questa platea distribuisce uniformemente il peso dell'edificio su un'area di sabbia più ampia e quindi contrasta il cedimento differenziale. Tuttavia, come possono la sabbia e le rocce deboli sostenere una massa così enorme? Questa platea sprofonderebbe semplicemente. Bill Baker trovò una soluzione: utilizzare molteplici pali in calcestruzzo armato. L'attrito tra la superficie di questi pali e le rocce sedimentarie deboli ma rigide contrasta il carico dell'edificio. Avete notato i bellissimi petali simili a fiori appena sopra la fondazione dell'edificio? Questo disegno strutturale, in particolare questi petali, fu ispirato da uno dei fiori più coltivati a Dubai, il giglio ragno. Questi fulmini che colpiscono al Burj Khalifa sono affascinanti ma allarmanti.
Proprio in cima a questo edificio, questo piccolo e peculiare dispositivo è ciò che impedisce al Burj Khalifa di andare a fuoco. È un parafulmine. La cupola è collegata a un'apparecchiatura sensore che è collegata a una piccola batteria. Non appena rileva una nube fortemente carica nelle vicinanze, il parafulmine genera immediatamente cariche opposte sulla sua superficie per attirare verso di sé il fulmine. Il flusso di elettroni del fulmine viene quindi trasferito attraverso la struttura in acciaio della colonna esterna e dissipato nei pozzetti di terra tramite l'acciaio presente all'interno dei pali di fondazione. Gli elettroni viaggiano solo attraverso le colonne esterne a causa dell'effetto pelle. Il Burj Khalifa è il parafulmine di Dubai. Il suo parafulmine raccoglie i fulmini di quasi tutta Dubai grazie alla sua grande altezza.
È il momento della parte più interessante. Come hanno sollevato il calcestruzzo fino a questa altezza? A causa del clima caldo di Dubai, anche se avessero usato le pompe più potenti, il calcestruzzo si sarebbe solidificato prima di raggiungere la destinazione. Invece il team utilizzò uno speciale tipo di calcestruzzo denominato C50 e C80, miscelato con ghiaccio freddo mentre veniva pompato verso l'alto. Questo lavoro di getto del calcestruzzo nei casseri veniva eseguito di notte e faceva presa immediatamente. Il team completava un piano ogni settimana.
L'intero progetto richiese 6 anni per essere completato. Forse vi starete chiedendo, è possibile che un altro edificio superi l'altezza del Burj Khalifa? Man mano che un edificio diventa più alto, aumentano anche le sfide progettuali che abbiamo visto in questo video. Se gli ingegneri saranno abbastanza intelligenti da superare queste sfide, potranno realizzare un edificio ancora più alto, ma non è affatto un compito facile. Ora che avete compreso gli straordinari dettagli che mantengono in piedi questa mega struttura, il Burj Khalifa, facciamo un tour all'interno di questo edificio. Molto presto raggiungeremo la cima del Burj Khalifa e la fine di questo video.