¿Podríamos construir edificios más altos si utilizamos aluminio para la estructura del piso superior, en lugar de acero (pero usamos acero para los pisos más bajos)?

Doug Smith tiene una excelente respuesta que enfatiza la economía de la construcción de gran altura en comparación con los materiales utilizados. Con respecto al uso de aluminio versus acero para los pisos superiores, serían más ligeros, pero el aluminio es un metal maravilloso pero muy caro en comparación con el acero. Nuevamente, la economía es la cuestión clave, no los materiales.

Habiendo diseñado yo mismo edificios de mediana altura, puedo decirles que los edificios de gran altura no tienen ningún sentido económico a menos que el precio de los bienes raíces sea ridículo. Puedo diseñar un edificio de un piso extremadamente económico en términos de dólares por pie cuadrado, un edificio de dos pisos razonablemente económico, pero por cada piso agregado, particularmente en una zona sísmica o de viento alta, el costo por pie cuadrado aumenta exponencialmente. En el caso de los edificios, las cosas no son más baratas por docenas (pisos).

Los edificios de gran altura como las Torres Petronas o el Burj-al-Khali en los EAU no son estructuras económicamente sensatas. Son edificables, pero la altura tiene mucho que ver con el prestigio y el ego y nada que ver con la economía. Es una mentalidad de “la mía es más grande que la tuya”.

Puedo estar equivocado, pero estoy bastante seguro de que el acero inoxidable tiene la misma relación resistencia / peso que el aluminio y es mucho más probable que se use en edificios que el aluminio debido a su mayor módulo de Young. Simplemente porque un módulo de Young más bajo conduce a un menor estiramiento del material con la misma carga.

En las líneas de los edificios, si realmente quisiéramos, podríamos construir rascacielos MUY altos. El problema es el dinero la mayoría de las veces, generalmente es más barato ir más ancho que más alto. Esto se debe al costo de diseño y construcción que aumenta exponencialmente con la altura. Sin mencionar que una vez que llegue tan alto, sus trabajadores pueden estar menos dispuestos a trabajar.

Sin embargo, su principio es muy correcto y estoy seguro de que se puede hacer hasta cierto punto. El problema con los edificios altos no es tanto el peso en sí mismo sino el pandeo que puede causar y el balanceo causado por el viento.

La fuerza no lo es todo, la seguridad es lo primero. El material elegido para el refuerzo de hormigón debe tener suficiente deformación plástica antes de la fractura. Eso significa que la deformación plástica es medible y la falla se puede observar y predecir. El acero utilizado para el concreto no está endurecido.

El edificio alto se inclina cuando sopla un fuerte viento y el ingeniero monitorea el desplazamiento continuamente.

¿Por qué no construir edificios enteramente en acero o metal? Porque el acero tiende a vibrar en frecuencia natural y causa fatiga del material. El hormigón absorbe las vibraciones y la construcción puede soportar 100 años.

Las limitaciones sobre cuán alto llegamos no son las limitaciones de peso o estructurales, es la economía. A medida que sube, pierde espacio en los pisos inferiores para servicios públicos como ascensores, alcantarillado, agua y electricidad. Un hueco de ascensor no genera ingresos. Después de cierto punto, cada pie cuadrado de espacio de piso agregado al agregar historias cuesta más que un pie cuadrado similar al lado. En ese punto te detienes. El nivel que depende depende de dónde se encuentre y de lo caro que sea el inmueble. En mi área son alrededor de 2 pisos. Si estoy construyendo un edificio de apartamentos, un tercer piso supera con creces el costo de construir otro edificio o hacer que el que tengo sea más grande.

No creo que tenga ningún sentido económico. Pulgada cuadrada a pulgada cuadrada, el acero tiene una resistencia mucho mayor que el aluminio, lo que significa que soporta los esfuerzos de viento / pandeo, la sección de aluminio tendrá un grosor tan extenso que ocupará una cantidad considerable de espacio en el piso.

El acero proporciona columnas muy compactas que ahorran espacio y, por lo tanto, proporcionan más espacio utilizable / vendible.

Hay varios factores de diseño que los ingenieros tienen en cuenta al diseñar una estructura alta, ya que hay una variedad de fuerzas que actúan sobre ella y cuál es la mejor manera de enfrentarlos.

Si. Pero aún podríamos construir edificios más altos usando acero hasta arriba. Es una cuestión de economía. El acero tiene diferentes propiedades que el aluminio. Es más pesado, más costoso y menos flexible, por ejemplo.

Las propiedades benificiales del aluminio superarían la desventaja de costo que dependería del diseño real y los costos relativos.