El uso de la fricción en la construcción de bases en edificios y su avanzada función en Dubái entre 2007– 2015

RESUMEN

En el presente artículo se aborda el tema del uso de la fricción en la construcción de bases en edificios y su avanzada función en Dubái entre 2007– 2015, por lo cual enfocamos la investigación dentro de la construcción de la cimentación del edificio por nombre Burj Khalifa. Las construcciones encima de los suelos de Arabia Saudita son incapaces de poder cargar edificaciones de mucho peso. Debido a este problema, los ingenieros de esta construcción idearon el uso de cimentaciones profundas para mantener fija la base, tomando en cuenta el concepto de la fricción en los pilotes de uso. Tomaremos por base del marco teórico la descripción y definición de fricción, argumentado por la opinión de profesores. Asimismo, para no perder la noción del tema, se dará una breve definición dentro la construcción sobre las cimentaciones (aquellos que necesariamente entran al tema de investigación). Además, se explicará parte de la cultura de Dubái, tanto parte de su economía que fue posible la construcción de este y más edificios del mismo procedimiento, adentrándonos al tipo de suelo dentro de su territorio. Finalmente, se probará el concepto de la fricción en los pilotes en el edificio Burj Khalifa y la importancia de este tipo de construcción para futuros proyectos en el Perú.

Palabras clave: Pilote, fricción, cimentación profunda  

ABSTRACT

In this article we address the topic to use of friction in the construction of building foundations and its advanced function in Dubai between 2010 - 2015, for which we focus the investigation within the construction of the foundation of the building by name Burj Khalifa. The constructions on top of the soils of Saudi Arabia are incapable of carrying heavy buildings. Due to this problem, the engineers of this construction devised the use of deep foundations to keep the base fixed, taking into account the concept of friction in the piles in use. We will take as the basis of the theoretical framework the description and definition of friction, argued by the opinion of professors. Likewise, in order not to lose the notion of the subject, a brief definition will be given within the construction on foundations (those that necessarily enter the research topic). In addition, it will be explained part of the culture of Dubai, so much part of its economy that was possible the construction of this and more buildings of the same procedure, going into the type of soil within its territory. Finally, the concept of pile friction in the Burj Khalifa building and the importance of this type of construction for future projects in Peru will be tested.

Keywords: Pile, friction, deep foundation.

1.-INTRODUCCIÓN:

En nuestro curso de Calculo aplicado a la física es complicado obtener un panorama completo de todos los temas que sean llegado a tratar, a través de trabajos de investigación como este o libros es como nosotros los alumnos hemos llegado a despertar el interés por ciertos temas en particular. Sin embargo, debido a las limitaciones por parte de la pandemia, no se han podido realizar pequeños experimentos los cuales capten la atención y se despierte la curiosidad del alumno por aprender más sobre estos temas. Tres relevantes ventajas que se obtienen con una demostración son: comunicación entre el docente y los alumnos, ilustración de conceptos físicos bien definidos y motivación para aprender un fenómeno. La característica primordial que debería tener una demostración es que exhiba o revele la física implicada de la forma más fácil posible.

1.1 Definición de fricción

Actualmente, todos estamos familiarizados con la fuerza de fricción, una de las más relevantes en la naturaleza. Una vez que 2 cuerpos solidos permanecen en contacto nace una fuerza que los preserva de esta forma (Figura 1.1). Esta fuerza tiene 2 elementos: una que es perpendicular a las zonas en contacto, llamada fuerza habitual, y una componente que es tangente a las áreas, llamada fuerza de fricción. Esta última fuerza mencionada es la contraposición al desplazamiento de los cuerpos y se da en todos los medios sólidos, líquidos y gaseosos. Cada una de las superficies es microscópicamente rugosas aun cuando aparenten ser lisas. Estas rugosidades generan adhesiones locales en medio de las zonas de contacto que dependen del tipo de materiales y de las que resulta la resistencia natural que dan al desplazamiento de los cuerpos. Ya que el área de todos los cuerpos en contacto no es lisa, es imposible desaparecer esta fuerza de fricción que en unos casos resulta elemental minimizar y en otros incrementar, debido a que la fricción es una fuerza con sentido opuesto a la fuerza aplicada. De no ser por la existencia de la fuerza de fricción, si se le aplica una fuerza a un objeto tendría un desplazamiento infinito, y este no se podría detenerse. La fuerza de fricción es eficaz para generar el desplazamiento, un caso muestra de esto son los vehículos en los que la fricción sirve de apoyo a las ruedas para impulsarse y en su ausencia solo girarán sin poder avanzar (Figura 1.2).

[pic 1][pic 2]

[pic 3][pic 4]

La fricción se expresa cuantitativamente en términos de una fuerza, y se distinguen 2 efectos, una vez que la fuerza aplicada no causa desplazamiento y una vez que si lo causa.

La fuerza de fricción depende de la facilidad con la que se queden las dos superficies pegadas en comparación con su facilidad de despegarse: es proporcional al grado de irreversibilidad de la fuerza que aprieta una superficie contra la otra, no a su mera magnitud. En el marco teórico en el que se aborda la fricción (mecánica newtoniana), el tratamiento en los textos es en general incoherente con la tercera ley de Newton, puesto que, como producto de una interacción entre dos sistemas, sobre uno de ellos se representan dos fuerzas (fuerza de rozamiento y normal) en lugar de una como lo predice la mencionada ley, y en ningún caso se explicita la otra fuerza del par acción-reacción actuante sobre el otro sistema a través de la superficie de contacto. (Pozzo y Giorgi, 2007, p. 278)

En lo anteriormente expuesto, no se ha dicho mucho la rugosidad, pero la fuerza de fricción es sin dependencia de la rugosidad de las áreas en deslizamiento. La fricción tiende a ser alta en áreas bastante lisas, ya que la zona de contacto real crece excesivamente, en áreas bastante rugosas la fricción es alta gracias a la necesidad de levantar un área sobre las asperezas de la otra. En el rango intermedio de rugosidad, la fricción es mínima y es libre de la rugosidad.

No se debe dejar atrás la resistencia al desplazamiento existente una vez que un material se desplaza tangencialmente con en relación a otro, o una vez que se hace el intento de generar dicho desplazamiento.