Sistema strutturale tubolare sviluppato da Fazlur Khan

Molti sistemi strutturali sono stati adottati nella progettazione di edifici alti, uno dei più efficaci è il sistema strutturale tubolare.

Il progresso della tecnologia e lo sviluppo dell’economia, in tutto il mondo, hanno portato alla costruzione di edifici sempre più alti.

Il „padre” di questo sistema è l’architetto e ingegnere Fazlur Rahman Khan. Negli anni ’60 -’70 divenne noto per i suoi progetti a Chicago: il John Hancock Center (un edificio di 100 piani) e la Willis Tower (Sears), all’epoca l’edificio più alto del mondo.

Fazlur Khan si rese conto che la struttura a telaio in acciaio, fino ad allora dominante nella progettazione e costruzione di edifici alti, non è l’unico sistema adatto per la costruzione di grattacieli.

„La sua capacità unica di colmare il divario tra progettazione architettonica e ingegneria strutturale è ciò che distingue Khan dagli altri ingegneri strutturali” – John Zil. I suoi progetti hanno trasformato lo skyline delle città, la maggior parte degli edifici sopra i 40 piani, negli USA. Sono stati costruiti dopo gli anni ’60 e utilizzavano un design a tubi derivato dai suoi principi ingegneristici.

LE TRE TIPOLOGIE DI TUBI NEL SISTEMA STRUTTURALE TUBOLARE

1.TUBO CON TELAIO (FRAMED TUBE)

Kahn ha sviluppato tre varianti principali di design del tubo. Sono stati utilizzati per soddisfare diversi requisiti strutturali:

Il telaio è costituito da colonne poste a piccole distanze, 2-4 m tra i centri unite da travi di fondazione. Possiamo immaginare questo sistema come un’enorme dorsale flessibile, composta da trame connesse.

Il primo edificio a utilizzare questo sistema fu il condominio DeWitt-Chestnut, progettato da Khan e completato nel 1963.

Ciò gettò le basi per la struttura a tubo intelaiato utilizzata nella costruzione del World Trade Center.

Il „tubo con telaio” è il sistema più semplice e può essere adattato a forme quadrate, circolari e irregolari.

2.TUBO CONTROVENTATO (BRACED TUBE, TRUSSED TUBE)

Lo scopo di questo concetto è ridurre il carico laterale applicato all’edificio trasferendolo sulle colonne esterne.

Ciò porta al raggiungimento di uno spazio ampio grazie alla ridotta necessità di colonne interne.

Il John Hancock Center è il primo edificio a utilizzare questo sistema. A differenza delle strutture metalliche utilizzate in precedenza, come l’Empire State Building, l’Hancock Center era molto più efficiente. Perché richiedevano solo 145 chilogrammi di acciaio per metro quadrato, rispetto ai 206 chilogrammi utilizzati nell’edificio di New York.

3.TUBO MODULAREM (BUNDLER TUBE)

Il sistema tubo-in-fascio può essere visualizzato come un insieme di tubi singoli che formano un tubo multicella.

Sistema consente la massima altezza e la massima superficie. Il tubo modulare era molto conveniente e innovativo. Perché gli edifici non dovevano più assomigliare ad una scatola.

Un edificio emblematico realizzato con l’aiuto del „tubo in bundle” è la Willis Tower, composta da nove tubi di diverse altezze per ottenere un aspetto distintivo.

Per lo spettacolare edificio del Burj Khalifa è stato utilizzato il sistema „bundled tube” e un composto di cemento e acciaio per raggiungere l’altezza di 828 m.

Vantaggi:

Un chiaro vantaggio è dal punto di vista materiale. Ben progettate, le forme tubolari utilizzano circa la metà della quantità di materiale che sarebbe stata utilizzata per una struttura realizzata convenzionalmente.

Permette una maggiore flessibilità nella pianificazione dello spazio interno perché tutte le colonne sono concentrate sul perimetro della struttura.

I tubi possono assumere varie forme e possono essere raggruppati in diversi modi, creando edifici con aspetti strutturali.

Il sistema permette di creare uno spazio libero, senza pilastri all’interno.

Basato sul concetto che l’involucro esterno dell’edificio può funzionare come una struttura a sé stante.

Fazlur Rahman Khan ha progettato un sistema strutturale che può essere utilizzato sia per edifici in acciaio che in cemento.

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