Fazlur Rahman Khan

Fazlur Rahman Khan (bengalí: ফজলুর রহমান খান, Fazlur Rôhman Khan; 3 de abril de 1929 - 27 de marzo de 1982 ) fue un ingeniero estructural y arquitecto bangladesí-estadounidense, que inició importantes sistemas estructurales para rascacielos. Considerado el "padre de los diseños tubulares" Para los rascacielos, Khan también fue pionero en el diseño asistido por computadora (CAD). Fue el diseñador de la Torre Sears, rebautizada desde entonces como Torre Willis, el edificio más alto del mundo desde 1973 hasta 1998, y del Centro John Hancock de 100 pisos.

Un socio de la firma Skidmore, Owings & Merrill en Chicago, Khan, más que cualquier otro individuo, marcó el comienzo de un renacimiento en la construcción de rascacielos durante la segunda mitad del siglo XX. Se le ha llamado el "Einstein de la ingeniería estructural" y el "mejor ingeniero estructural del siglo XX" por su uso innovador de sistemas estructurales que siguen siendo fundamentales para el diseño y la construcción de rascacielos modernos. En su honor, el Consejo de Edificios Altos y Hábitat Urbano estableció la Medalla a la Trayectoria Fazlur Khan, como uno de sus premios CTBUH Skyscraper Awards.

Aunque es más conocido por sus rascacielos, Khan también fue un diseñador activo de otros tipos de estructuras, incluida la terminal del aeropuerto Hajj, el telescopio solar McMath-Pierce y varias estructuras de estadios.

Familia y antecedentes

Fazlur Rahman Khan nació el 3 de abril de 1929 en una familia musulmana bengalí en Dhaka, Presidencia de Bengala (actual Bangladesh). Procedía de Khan Bari de Bhandarikandi en Madaripur, distrito de Faridpur, y se crió en él. Su padre, Khan Bahadur Abdur Rahman Khan, era profesor de matemáticas en una escuela secundaria y autor de libros de texto que finalmente se convirtió en Director de Instrucción Pública en Bengala y, después de jubilarse, se desempeñó como el primer director de Jagannath College. Su madre, Khadijah Khatun, era hija de Abdul Basit Chowdhury, el Zamindar (terrateniente aristocrático) de Dulai en Pabna, quien remontaba su ascendencia a un migrante de Samarcanda en Turkestán. El tío paterno de Khan, Abdul Hakim Khan, era yerno de Syed Abdul Jabbar, un zamindar con sede en Comilla.

Vida temprana y educación

Khan asistió a la Escuela Superior del Gobierno de Armanitola, en Dhaka. Después de eso, estudió Ingeniería Civil en la Universidad Bengal de Ingeniería y Ciencia, Shibpur (actualmente Instituto Indio de Ingeniería y Tecnología, Shibpur), Kolkata, India, y luego recibió su licenciatura en Ingeniería Civil de Ahsanullah Engineering College (actualmente Universidad de Ingeniería y Tecnología de Bangladesh). Recibió una beca Fulbright y una beca gubernamental, que le permitió viajar a los Estados Unidos en 1952. Allí estudió en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. En tres años Khan obtuvo dos grados de maestría, uno en ingeniería estructural y otro en mecánica teórica y aplicada, y un doctorado en ingeniería estructural con tesis titulada Estudio analítico de las relaciones entre diversos criterios de diseño para los embutidos concretos rectangulares.

Su ciudad natal en Dhaka no tenía edificios de más de tres pisos. No vio su primer rascacielos en persona hasta los 21 años, y no había entrado en un edificio de media altura hasta que se mudó a los Estados Unidos para realizar estudios de posgrado. A pesar de esto, el entorno de su ciudad natal en Dhaka influyó más tarde en su concepto de construcción de tubos, que se inspiró en el bambú que brotaba alrededor de Dhaka. Descubrió que un tubo hueco, como el bambú de Dhaka, proporcionaba durabilidad vertical a los edificios de gran altura.

Carrera

En 1955, contratado por el estudio de arquitectura Skidmore, Owings & Merrill (SOM), comenzó a trabajar en Chicago. Se convirtió en socio en 1966. Trabajó el resto de su vida codo a codo con su colega arquitecto Bruce Graham. Khan introdujo métodos y conceptos de diseño para el uso eficiente de materiales en la arquitectura de edificios. Su primer edificio en emplear la estructura de tubos fue el edificio de apartamentos Chestnut De-Witt. Durante las décadas de 1960 y 1970, se hizo conocido por sus diseños para el Centro John Hancock de 100 pisos y la Torre Sears de 110 pisos de Chicago, desde entonces rebautizada como Torre Willis, el edificio más alto del mundo desde 1973 hasta 1998.

Creía que los ingenieros necesitaban una perspectiva más amplia de la vida y decía: “El técnico no debe perderse en su propia tecnología; debe poder apreciar la vida, y la vida es arte, teatro, música y, lo más importante, personas."

Los documentos personales de Khan, la mayoría de los cuales estaban en su oficina en el momento de su muerte, están en poder de Ryerson & Bibliotecas Burnham en el Instituto de Arte de Chicago. La Colección Fazlur Khan incluye manuscritos, bocetos, cintas de audio, diapositivas y otros materiales sobre su trabajo.

Vida personal

Para divertirse, a Khan le encantaba cantar las canciones poéticas de Rabindranath Tagore en bengalí. Él y su esposa, Liselotte, que emigró de Austria, tuvieron una hija que nació en 1960. En 1967, eligió convertirse en ciudadano estadounidense. Khan era musulmán en el momento en que falleció.

Innovaciones

Khan descubrió que la estructura rígida de acero que había dominado durante mucho tiempo el diseño de edificios altos no era el único sistema adecuado para edificios altos, lo que marcó el comienzo de una nueva era en la construcción de rascacielos.

Sistemas estructurales de tubos

La innovación central de Khan en el diseño y la construcción de rascacielos fue la idea del "tubo" sistema estructural para edificios altos, incluidas las variantes tubo enmarcado, tubo armado y tubo agrupado. Su "concepto de tubo", que utiliza toda la estructura perimetral de la pared exterior de un edificio para simular un tubo de paredes delgadas, revolucionó el diseño de edificios altos. La mayoría de los edificios de más de 40 pisos construidos desde la década de 1960 ahora utilizan un diseño de tubo derivado de los principios de ingeniería estructural de Khan.

Las cargas laterales (fuerzas horizontales), como las fuerzas del viento, las fuerzas sísmicas, etc., comienzan a dominar el sistema estructural y adquieren una importancia cada vez mayor en el sistema general del edificio a medida que aumenta la altura del edificio. Las fuerzas del viento se vuelven muy importantes y las fuerzas causadas por terremotos, etc., también son importantes. Los diseños tubulares resisten tales fuerzas en edificios altos. Las estructuras de tubos son rígidas y tienen importantes ventajas sobre otros sistemas de estructuras. No sólo hacen que los edificios sean estructuralmente más fuertes y más eficientes, sino que también reducen significativamente los requisitos de material estructural. La reducción de material hace que los edificios sean económicamente más eficientes y reduce el impacto ambiental. Los diseños tubulares permiten que los edificios alcancen alturas aún mayores. Los sistemas tubulares permiten un mayor espacio interior y, además, permiten que los edificios adopten diversas formas, ofreciendo mayor libertad a los arquitectos. Estos nuevos diseños abrieron una puerta económica para contratistas, ingenieros, arquitectos e inversores, proporcionando grandes cantidades de espacio inmobiliario en parcelas mínimas de tierra. Khan formó parte de un grupo de ingenieros que alentaron un renacimiento en la construcción de rascacielos después de una pausa de más de treinta años.

Los sistemas tubulares aún no han alcanzado su límite en cuanto a altura se refiere. Otra característica importante de los sistemas tubulares es que los edificios se pueden construir con acero u hormigón armado, o una combinación de ambos, para alcanzar mayores alturas. Khan fue pionero en el uso de hormigón ligero para edificios de gran altura, en una época en la que el hormigón armado se utilizaba principalmente para construcciones de poca altura de sólo unos pocos pisos de altura. La mayoría de los diseños de Khan se concibieron considerando la prefabricación y la repetición de componentes para que los proyectos pudieran construirse rápidamente con errores mínimos.

La explosión demográfica, que comenzó con el baby boom de la década de 1950, creó una preocupación generalizada sobre la cantidad de espacio habitable disponible, que Khan resolvió construyendo hacia arriba. Más que cualquier otro ingeniero del siglo XX, Fazlur Rahman Khan hizo posible que la gente viviera y trabajara en "ciudades en el cielo". Mark Sarkisian (Director de Ingeniería Estructural y Sísmica de Skidmore, Owings & Merrill) dijo: "Khan fue un visionario que transformó rascacielos en ciudades aéreas mientras se mantenía firmemente arraigado en los fundamentos de la ingeniería".

Tubo enmarcado

Desde 1963, el nuevo sistema estructural de tubos enmarcados se volvió muy influyente en el diseño y la construcción de rascacielos. Khan definió la estructura de tubos enmarcados como "una estructura espacial tridimensional compuesta por tres, cuatro o posiblemente más marcos, marcos arriostrados o paredes de corte, unidos en o cerca de sus bordes para formar un sistema estructural similar a un tubo vertical capaz de de resistir fuerzas laterales en cualquier dirección mediante voladizo desde la base." Columnas exteriores interconectadas muy espaciadas forman el tubo. Las cargas horizontales, por ejemplo del viento y los terremotos, son soportadas por la estructura en su conjunto. Aproximadamente la mitad de la superficie exterior está disponible para ventanas. Los tubos enmarcados permiten menos columnas interiores y, por lo tanto, crean más espacio utilizable. La estructura de tubos agrupados es más eficiente para edificios altos, lo que reduce la penalización por la altura. El sistema estructural también permite que las columnas interiores sean más pequeñas y que el núcleo del edificio esté libre de marcos arriostrados o muros de corte que utilizan un valioso espacio de piso. Cuando se requieren aberturas más grandes, como puertas de garaje, se debe interrumpir el marco del tubo y utilizar vigas de transferencia para mantener la integridad estructural.

El primer edificio en aplicar la construcción con estructura de tubos fue el edificio de apartamentos DeWitt-Chestnut, desde entonces rebautizado como Plaza en DeWitt, el edificio que Bruce Graham diseñó y Khan realizó la ingeniería se completó en Chicago en 1963. Esto sentó las bases para la estructura de tubos enmarcados utilizada en la construcción del World Trade Center.

Tubo armado y refuerzo en X

Khan fue pionero en otras variantes del diseño de la estructura tubular. Uno de ellos fue el concepto de aplicar refuerzos en X al exterior del tubo para formar un tubo armado. El refuerzo en X reduce la carga lateral en un edificio al transferir la carga a las columnas exteriores, y la menor necesidad de columnas interiores proporciona un mayor espacio de piso utilizable. Khan empleó por primera vez refuerzos en X exteriores en su ingeniería del Centro John Hancock en 1965, y esto se puede ver claramente en el exterior del edificio, convirtiéndolo en un ícono arquitectónico.

A diferencia de estructuras de estructura de acero anteriores, como el Empire State Building (1931), que requería alrededor de 206 kilogramos de acero por metro cuadrado y el One Chase Manhattan Plaza (1961), que requería alrededor de 275 kilogramos de acero por metro cuadrado. , el Centro John Hancock era mucho más eficiente y requería sólo 145 kilogramos de acero por metro cuadrado. El concepto de tubo armado se aplicó a muchos rascacielos posteriores, incluidos el Onterie Center, el Citigroup Center y la Bank of China Tower.

Paquete de tubos

Una de las variantes más importantes de Khan del concepto de estructura de tubos fue el tubo agrupado, que se utilizó para la Torre Willis y One Magnificent Mile. El diseño del haz de tubos no sólo fue el más eficiente en términos económicos, sino que también fue "innovador en su potencial para una formulación versátil del espacio arquitectónico". Las torres eficientes ya no tenían que tener forma de caja; las unidades de tubos podrían adoptar varias formas y agruparse en diferentes tipos."

Tubo en tubo

El sistema tubo dentro de tubo aprovecha los tubos centrales de pared de corte además de los tubos exteriores. El tubo interior y el tubo exterior trabajan juntos para resistir cargas gravitacionales y cargas laterales y para proporcionar rigidez adicional a la estructura para evitar deflexiones significativas en la parte superior. Este diseño se utilizó por primera vez en One Shell Plaza. Los edificios posteriores que utilizaron este sistema estructural incluyen las Torres Petronas.

Estabilizador y armadura de cinturón

El sistema de armadura de cinturón y estabilizadores es un sistema de resistencia de carga lateral en el que la estructura del tubo está conectada a la pared central central con estabilizadores y armaduras de cinturón muy rígidos en uno o más niveles. BHP House fue el primer edificio en utilizar este sistema estructural, seguido por el First Wisconsin Center, desde entonces rebautizado como U.S. Bank Center, en Milwaukee. El centro se eleva 601 pies, con tres vigas de cinturón en la parte inferior, media y superior del edificio. Las armaduras de cinturón expuestas tienen fines estéticos y estructurales. Los edificios posteriores que utilizaron esto incluyen el Centro Financiero Mundial de Shanghai.

Estructuras de tubos de hormigón

Los últimos edificios importantes diseñados por Khan fueron One Magnificent Mile y Onterie Center en Chicago, que emplearon sus diseños de sistemas de tubos agrupados y de tubos armados, respectivamente. A diferencia de sus edificios anteriores, que eran principalmente de acero, sus dos últimos edificios eran de hormigón. Su anterior edificio DeWitt-Chestnut Apartments, construido en 1963 en Chicago, también era un edificio de hormigón con estructura de tubos. La Torre Trump en la ciudad de Nueva York es también otro ejemplo que adaptó este sistema.

Sistema de interacción marco muro cortante

Khan desarrolló el sistema de interacción de marco de muro de corte para edificios de media altura. Este sistema estructural utiliza combinaciones de muros de corte y marcos diseñados para resistir fuerzas laterales. El primer edificio en utilizar este sistema estructural fue el edificio Brunswick de 35 pisos. El edificio Brunswick se completó en 1965 y se convirtió en la estructura de hormigón armado más alta de su época. El sistema estructural del edificio Brunswick consiste en un núcleo de muro de corte de hormigón rodeado por un marco exterior de hormigón de columnas y enjutas. Los edificios de apartamentos de hasta 70 pisos de altura han utilizado con éxito este concepto.

Legado

El trabajo fundamental de Khan en el desarrollo de sistemas estructurales de edificios altos todavía se utiliza hoy en día como punto de partida al considerar opciones de diseño para edificios altos. Desde entonces, las estructuras de tubos se han utilizado en muchos rascacielos, incluida la construcción del World Trade Center, el Aon Center, las Torres Petronas, el Edificio Jin Mao, la Torre del Banco de China y la mayoría de los otros edificios de más de 40 pisos construidos desde la década de 1960. La fuerte influencia del diseño de la estructura tubular también es evidente en el actual rascacielos más alto del mundo, el Burj Khalifa en Dubai. Según Stephen Bayley de The Daily Telegraph:

Khan inventó una nueva forma de construir alto... Así que Fazlur Khan creó el rascacielos no convencional. Revirtiendo la lógica del marco de acero, decidió que el sobre exterior del edificio podría – dada la suficiente trusura, encuadre y fijación – ser la estructura misma. Esto hizo edificios aún más ligeros. El "tubo lleno" significaba que los edificios ya no necesitan ser boxeadores en apariencia: podrían convertirse en escultura. La increíble visión de Khan, que fue controlado por el nombre de Obama en su discurso de la Universidad de El Cairo el año pasado, cambió tanto la economía como la morfología de edificios supertall. Y hizo posible a Burj Khalifa: proporcionalmente, Burj emplea quizás la mitad del acero que apoya conservadoramente el Empire State Building... Burj Khalifa es la última expresión de su audaz filosofía de diseño ligero.

Ciclo de vida ingeniería civil

Khan y Mark Fintel concibieron ideas de pisos blandos que absorben impactos, para proteger las estructuras de cargas anormales, particularmente terremotos fuertes, durante un largo período de tiempo. Este concepto fue un precursor de los sistemas modernos de aislamiento sísmico. Las estructuras están diseñadas para comportarse naturalmente durante los terremotos, donde los conceptos tradicionales de ductilidad del material son reemplazados por mecanismos que permiten el movimiento durante los temblores del suelo y al mismo tiempo protegen la elasticidad del material.

La IALCCE estableció la Medalla de Ingeniería Civil del Ciclo de Vida Fazlur R. Khan.

Otras obras arquitectónicas

Khan diseñó varias estructuras notables que no son rascacielos. Los ejemplos incluyen la terminal Hajj del Aeropuerto Internacional Rey Abdulaziz, terminada en 1981, que consta de techos en forma de tiendas de campaña que se pliegan cuando no están en uso. El proyecto recibió varios premios, incluido el Premio Aga Khan de Arquitectura, que lo describió como una "contribución destacada a la arquitectura para musulmanes". Las estructuras tensadas en forma de tienda de campaña avanzaron en la teoría y la tecnología de la tela como material estructural y abrieron el camino a su uso para otros tipos de terminales y grandes espacios.

Khan también diseñó la Universidad Rey Abdulaziz, la Academia de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en Colorado Springs y el Metrodomo Hubert H. Humphrey en Minneapolis. Con Bruce Graham, Khan desarrolló un sistema de techo atirantado para los Laboratorios Baxter Travenol en Deerfield, Illinois.

Ordenadores para ingeniería estructural y arquitectura

En la década de 1970, los ingenieros apenas comenzaban a utilizar el análisis estructural por computadora a gran escala. SOM estuvo en el centro de estos nuevos desarrollos, con innegables contribuciones de Khan. Graham y Khan presionaron a los socios de SOM para que compraran una computadora central, una inversión arriesgada en un momento en que las nuevas tecnologías apenas comenzaban a formarse. Los socios estuvieron de acuerdo y Khan comenzó a programar el sistema para calcular ecuaciones de ingeniería estructural y, más tarde, para desarrollar dibujos arquitectónicos.

Hitos profesionales

Lista de edificios

Los edificios en los que Khan fue ingeniero estructural incluyen:

Premios y presidencia

Entre los otros logros de Khan, recibió el Premio Wason Medal (1971) y Alfred Lindau (1973) del American Concrete Institute (ACI); el Premio Thomas Middlebrooks (1972) y el Premio Ernest Howard (1977) de ASCE; la Medalla Kimbrough (1973) del American Institute of Steel Construction; la medalla Oscar Faberuiement (1973) de la Institución de Ingenieros Estructurales, Londres; el Premio Internacional

Khan fue citado cinco veces por Engineering News-Record como uno de los que servían a los mejores intereses de la industria de la construcción, y en 1972 fue honrado con el ENR's. En 1973 fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería. Recibió doctorados honorarios de la Universidad Northwestern, la Universidad Lehigh y el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich (ETH Zurich).

El Consejo de Edificios Altos y Hábitat Urbano nombró a uno de sus premios CTBUH Skyscraper Awards como la Medalla a la Trayectoria Fazlur Khan en su honor, y se han establecido otros premios en su honor, junto con una cátedra en la Universidad de Lehigh. Al promover actividades educativas e investigación, la Cátedra de Ingeniería Estructural y Arquitectura Fazlur Rahman Khan honra el legado de Khan de avances en ingeniería y sensibilidad arquitectónica. Dan Frangopol es el primer titular de la cátedra.

Khan fue mencionado por el presidente Obama en 2009 en su discurso en El Cairo, Egipto cuando citó los logros de los ciudadanos musulmanes de Estados Unidos.

Khan fue el tema del Doodle de Google el 3 de abril de 2017, conmemorando lo que habría sido su 88 cumpleaños.

Película documental

En 2021, la directora Laila Kazmi comenzó la producción de un largometraje documental que se llamará Reaching New Heights: Fazlur Rahman Khan and the Skyscraper sobre la vida y el legado de Khan. La película está producida por la productora de Kazmi, Kazbar Media, con el apoyo de desarrollo de ITVS, que brinda apoyo de coproducción a documentales independientes en PBS. La película está dirigida por la directora y productora Laila Kazmi, con la productora asociada Arnila Guha y la directora de arte Begoña López, radicada en Nueva York. Está patrocinado fiscalmente por Film Independent.

Caridad

En 1971 estalló la Guerra de Liberación de Bangladesh. Khan estuvo muy involucrado en la creación de opinión pública y en la obtención de fondos de emergencia para el pueblo bengalí durante la guerra. Creó la organización Llamamiento de Emergencia para el Bienestar de Bangladesh, con sede en Chicago.

Muerte

Khan murió de un ataque cardíaco el 27 de marzo de 1982 durante un viaje a Jeddah, Arabia Saudita, a la edad de 52 años, cuando era socio general de SOM. Su cuerpo fue devuelto a los Estados Unidos y enterrado en el cementerio Graceland de Chicago.

Notas y referencias

Notas