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 [3] , que inició importantes sistemas estructurales para rascacielos . [4] [5] [6] Considerado el "padre de los diseños tubulares " para rascacielos, [7] Khan también fue un pionero en el diseño asistido por computadora (CAD). Fue el diseñador de la Torre Sears, luego rebautizada como Torre Willis , el edificio más alto del mundo desde 1973 hasta 1998, y del Centro John Hancock de 100 pisos .
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. [8] [9] Se le ha llamado el "Einstein de la ingeniería estructural" y el "Mayor 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 . [4] [10] En su honor, el Consejo de Edificios Altos y Hábitat Urbano estableció la Medalla Fazlur Khan a la Trayectoria, como uno de sus Premios CTBUH a los Rascacielos .
Aunque es más conocido por sus rascacielos, Khan también fue un diseñador activo de otros tipos de estructuras, incluida la terminal del aeropuerto de Hajj , el telescopio solar McMath-Pierce y varias estructuras de estadios. [11] [12]
Fazlur Rahman Khan nació el 3 de abril de 1929 en una familia musulmana bengalí en Dacca , Presidencia de Bengala (actual Bangladesh ). [13] Era de y se crió en Khan Bari de Bhandarikandi en Madaripur , Distrito de Faridpur . Su padre, Khan Bahadur Abdur Rahman Khan , era un profesor de matemáticas de secundaria y autor de libros de texto que finalmente se convirtió en el Director de Instrucción Pública en Bengala y después de jubilarse sirvió como el primer Director del Jagannath College . [13] Su madre, Khadijah Khatun, era hija de Abdul Basit Chowdhury, el Zamindar (terrateniente aristocrático) de Dulai en Pabna que trazó su ascendencia a un migrante de Samarcanda en Turkestán . [2] El tío paterno de Khan, Abdul Hakim Khan, era yerno de Syed Abdul Jabbar, un zamindar con sede en Comilla . [14]
Khan asistió a la escuela secundaria gubernamental Armanitola, en Dhaka. Después de eso, estudió ingeniería civil en la Universidad de Ingeniería y Ciencias de Bengala, Shibpur (actual Instituto Indio de Ingeniería, Ciencia y Tecnología, Shibpur ), Calcuta , India , y luego recibió su licenciatura en ingeniería civil de Ahsanullah Engineering College (ahora Universidad de Ingeniería y Tecnología de Bangladesh ). Recibió una beca Fulbright y una beca del gobierno, que le permitieron viajar a los Estados Unidos en 1952. Allí estudió en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . En tres años, Khan obtuvo dos maestrías, una en ingeniería estructural y otra en mecánica teórica y aplicada , y un doctorado en ingeniería estructural [15] con una tesis titulada Estudio analítico de las relaciones entre varios criterios de diseño para vigas rectangulares de hormigón preesforzado . [16]
En su ciudad natal, Dacca, no había edificios de más de tres pisos. No vio en persona su primer rascacielos hasta los 21 años y no había puesto un pie en un edificio de mediana altura hasta que se mudó a los Estados Unidos para realizar estudios de posgrado. A pesar de ello, el entorno de su ciudad natal, Dacca, influyó más tarde en su concepto de edificio tubular, que se inspiró en el bambú que crecía en los alrededores de Dacca. Descubrió que un tubo hueco, como el bambú de Dacca, confería una gran durabilidad vertical a los edificios de gran altura. [17]
En 1955, empleado por la firma de arquitectura Skidmore, Owings & Merrill (SOM), comenzó a trabajar en Chicago . Fue nombrado socio en 1966. Trabajó el resto de su vida codo a codo con su colega arquitecto Bruce Graham . [18] Khan introdujo métodos de diseño y conceptos para el uso eficiente de los materiales en la arquitectura de los edificios. Su primer edificio en el que empleó la estructura de tubos fue el edificio de apartamentos Chestnut De-Witt . [19] Durante las décadas de 1960 y 1970, se hizo famoso por sus diseños para el John Hancock Center de Chicago, de 100 pisos , y la Torre Sears de 110 pisos, rebautizada posteriormente como Torre Willis , el edificio más alto del mundo desde 1973 hasta 1998.
Él creía que los ingenieros necesitaban una perspectiva más amplia sobre la vida, diciendo: "El hombre técnico no debe perderse en su propia tecnología; debe ser capaz de apreciar la vida, y la vida es arte, drama, música y, lo más importante, gente". [13]
Los documentos personales de Khan, la mayoría de los cuales se encontraban en su oficina en el momento de su muerte, se conservan en las bibliotecas Ryerson & Burnham del Art Institute of Chicago . La colección Fazlur Khan incluye manuscritos, bocetos, cintas de audio, diapositivas y otros materiales relacionados con su obra.
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. [20] En 1967, decidió convertirse en ciudadano de los Estados Unidos. [21] Khan era musulmán en el momento de su muerte. [18] [22] [23] [24]
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 ellos, lo que marcó el inicio de una nueva era en la construcción de rascacielos. [25]
La principal innovación de Khan en el diseño y la construcción de rascacielos fue la idea del sistema estructural de "tubos" para edificios altos, que incluye las variantes de tubos enmarcados , tubos en celosía y tubos atados . Su "concepto de tubos", que utiliza toda la estructura perimetral de las paredes exteriores de un edificio para simular un tubo de paredes delgadas, revolucionó el diseño de edificios altos. [7] La mayoría de los edificios de más de 40 pisos construidos desde la década de 1960 utilizan ahora un diseño de tubos derivado de los principios de ingeniería estructural de Khan. [27] [28]
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 sustanciales, y las fuerzas causadas por terremotos, etc. también son importantes. Los diseños tubulares resisten tales fuerzas para edificios altos. Las estructuras tubulares son rígidas y tienen ventajas significativas sobre otros sistemas de armazón. [29] No solo hacen que los edificios sean estructuralmente más fuertes y 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 varias formas, lo que ofrece una mayor libertad a los arquitectos. [30] [31] 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 estaba entre un grupo de ingenieros que alentaron un renacimiento en la construcción de rascacielos después de una pausa de más de treinta años. [32] [9]
Los sistemas tubulares aún no han alcanzado su límite en cuanto a altura. [33] Otra característica importante de los sistemas tubulares es que los edificios se pueden construir utilizando 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, [34] en una época en la que el hormigón armado se utilizaba principalmente para construcciones de poca altura de sólo unos pocos pisos. [35] La mayoría de los diseños de Khan se concibieron teniendo en cuenta la prefabricación y la repetición de componentes para que los proyectos pudieran construirse rápidamente con un mínimo de errores. [36]
La explosión demográfica, que comenzó con el baby boom de los años 50, generó una preocupación generalizada sobre la cantidad de espacio habitable disponible, que Khan resolvió construyendo hacia arriba. [37] 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 en Skidmore, Owings & Merrill) dijo: "Khan fue un visionario que transformó los rascacielos en ciudades en el cielo, sin perder de vista los fundamentos de la ingeniería". [38]
Desde 1963, el nuevo sistema estructural de tubos enmarcados se volvió muy influyente en el diseño y construcción de rascacielos. Khan definió la estructura de tubos enmarcados como "una estructura espacial tridimensional compuesta de tres, cuatro o posiblemente más marcos, marcos arriostrados o muros de corte , unidos en o cerca de sus bordes para formar un sistema estructural vertical similar a un tubo capaz de resistir fuerzas laterales en cualquier dirección en voladizo desde la base". [39] Las columnas exteriores interconectadas y espaciadas estrechamente 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 de piso 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. Donde se requieren aberturas más grandes, como puertas de garaje, el marco de tubos debe interrumpirse, y se utilizan vigas de transferencia para mantener la integridad estructural. [27]
El primer edificio en el que se aplicó la construcción con estructura de tubo fue el edificio de apartamentos DeWitt-Chestnut, posteriormente rebautizado como Plaza on DeWitt , edificio que Bruce Graham diseñó y Khan hizo la ingeniería y que se completó en Chicago en 1963. [40] Esto sentó las bases para la estructura de tubo enmarcada utilizada en la construcción del World Trade Center .
Khan fue pionero en otras variantes del diseño de la estructura tubular. Una de ellas fue el concepto de aplicar arriostramientos en X al exterior del tubo para formar un tubo con estructura de celosía . Los arriostramientos en X reducen la carga lateral de un edificio al transferir la carga a las columnas exteriores, y la menor necesidad de columnas interiores proporciona una mayor superficie útil. Khan empleó por primera vez arriostramientos en X exteriores en su proyecto de ingeniería del Centro John Hancock en 1965, y esto se puede ver claramente en el exterior del edificio, convirtiéndolo en un icono arquitectónico. [27]
A diferencia de las estructuras de estructura de acero anteriores, como el Empire State Building (1931), que requirió alrededor de 206 kilogramos de acero por metro cuadrado y One Chase Manhattan Plaza (1961), que requirió alrededor de 275 kilogramos de acero por metro cuadrado, el John Hancock Center fue mucho más eficiente, requiriendo solo 145 kilogramos de acero por metro cuadrado. [40] El concepto de tubo de celosía se aplicó a muchos rascacielos posteriores, incluidos el Onterie Center , el Citigroup Center y la Bank of China Tower . [41]
Una de las variantes más importantes del concepto de estructura tubular de Khan fue el diseño tubular en haz , que se utilizó para la Torre Willis y One Magnificent Mile . El diseño tubular en haz no sólo era el más eficiente en términos económicos, sino que también era "innovador en su potencial para la formulación versátil del espacio arquitectónico. Las torres eficientes ya no tenían que tener forma de caja; las unidades tubulares podían adoptar diversas formas y podían agruparse en diferentes tipos de agrupaciones".
El sistema de tubos dentro de tubos aprovecha los tubos de la pared de corte central además de los tubos exteriores. El tubo interior y el tubo exterior trabajan juntos para resistir las cargas de gravedad y las 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 . [42] Los edificios posteriores que utilizaron este sistema estructural incluyen las Torres Petronas . [43]
El sistema de vigas de refuerzo y armaduras de correa es un sistema de resistencia a la carga lateral en el que la estructura de tubos está conectada a la pared central central con vigas de refuerzo y armaduras de correa muy rígidas en uno o más niveles. [44] BHP House fue el primer edificio en utilizar este sistema estructural, seguido por el First Wisconsin Center, desde entonces rebautizado como US Bank Center , en Milwaukee. El centro se eleva 601 pies, con tres armaduras de correa en la parte inferior, media y superior del edificio. Las armaduras de correa expuestas sirven para fines estéticos y estructurales. [34] Los edificios posteriores que utilizaron esto incluyen el Shanghai World Financial Center . [44]
Los últimos edificios importantes diseñados por Khan fueron el One Magnificent Mile y el Onterie Center en Chicago, que emplearon sus diseños de sistemas de tubos en haces y tubos en celosía respectivamente. A diferencia de sus edificios anteriores, que eran principalmente de acero, sus dos últimos edificios eran de hormigón. Su edificio anterior, el DeWitt-Chestnut Apartments , construido en 1963 en Chicago, también era un edificio de hormigón con una estructura de tubos. [27] La Torre Trump en la ciudad de Nueva York también es otro ejemplo que adaptó este sistema. [45]
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Khan desarrolló el sistema de interacción de muros de corte y marcos para edificios de mediana altura. Este sistema estructural utiliza combinaciones de muros de corte y marcos diseñados para resistir fuerzas laterales. [46] El primer edificio en utilizar este sistema estructural fue el edificio Brunswick de 35 pisos . [34] El edificio Brunswick se completó en 1965 y se convirtió en la estructura de hormigón armado más alta de su tiempo. El sistema estructural del edificio Brunswick consta de un núcleo de muros de corte de hormigón rodeado por un marco exterior de hormigón de columnas y enjutas. [47] Los edificios de apartamentos de hasta 70 pisos de altura han utilizado este concepto con éxito. [48]
El trabajo seminal de Khan de desarrollar sistemas estructurales de edificios altos todavía se utiliza hoy como punto de partida cuando se consideran opciones de diseño para edificios altos. [49] 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 demás edificios de más de 40 pisos construidos desde la década de 1960. [27] La fuerte influencia del diseño de la estructura de tubos también es evidente en el rascacielos actual más alto del mundo, el Burj Khalifa en Dubai . Según Stephen Bayley de The Daily Telegraph :
Khan inventó una nueva forma de construir en altura... Así, Fazlur Khan creó el rascacielos poco convencional. Invirtiendo la lógica de la estructura de acero, decidió que la envoltura externa del edificio podía ser la estructura misma, si se le agregaban suficientes cerchas, armazones y soportes. Esto hizo que los edificios fueran aún más livianos. El "tubo atado" significaba que los edificios ya no tenían que tener una apariencia de caja: podían convertirse en esculturas. La asombrosa idea de Khan (que Obama mencionó en su discurso en la Universidad de El Cairo el año pasado) cambió tanto la economía como la morfología de los edificios superaltos. E hizo posible el Burj Khalifa: proporcionalmente, el Burj emplea quizás la mitad del acero que sostiene, de manera conservadora, el Empire State Building... El Burj Khalifa es la máxima expresión de su filosofía de diseño audaz y liviano. [50]
Khan y Mark Fintel concibieron ideas de pisos blandos que absorben los impactos, para proteger las estructuras de cargas anormales, en particular terremotos fuertes, durante un largo período de tiempo. Este concepto fue un precursor de los sistemas de aislamiento sísmico modernos . [51] Las estructuras están diseñadas para comportarse de forma natural durante los terremotos, donde los conceptos tradicionales de ductilidad de los materiales se sustituyen por mecanismos que permiten el movimiento durante el temblor del suelo a la vez que protegen la elasticidad del material. [36]
La IALCCE estableció la Medalla de Ingeniería Civil del Ciclo de Vida Fazlur R. Khan. [52]
Khan diseñó varias estructuras notables que no son rascacielos. Entre los ejemplos se incluye la terminal Hajj del Aeropuerto Internacional Rey Abdul Aziz , completada en 1981, que consta de techos en forma de carpa que se pliegan cuando no se utilizan. El proyecto recibió varios premios, incluido el Premio Aga Khan de Arquitectura , que lo describió como una "contribución excepcional a la arquitectura para los musulmanes". [53] [54] Las estructuras tensadas en forma de carpa hicieron avanzar la teoría y la tecnología del tejido como material estructural y abrieron el camino a su uso para otros tipos de terminales y grandes espacios. [55]
Khan también diseñó la Universidad Rey Abdul Aziz , la Academia de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en Colorado Springs y el Hubert H. Humphrey Metrodome en Minneapolis. [56] Con Bruce Graham, Khan desarrolló un sistema de techo atirantado para los Laboratorios Baxter Travenol en Deerfield, Illinois . [6]
En la década de 1970, los ingenieros estaban empezando a utilizar el análisis estructural por ordenador a gran escala. SOM estaba en el centro de estos nuevos avances, con innegables contribuciones de Khan. Graham y Khan presionaron a los socios de SOM para que adquirieran un ordenador central, una inversión arriesgada en un momento en el que las nuevas tecnologías estaban empezando a formarse. Los socios aceptaron y Khan empezó a programar el sistema para calcular ecuaciones de ingeniería estructural y, más tarde, para desarrollar dibujos arquitectónicos. [37] [57]
Los edificios en los que Khan fue ingeniero estructural incluyen:
Entre otros logros de Khan, recibió la Medalla Wason (1971) y el Premio Alfred Lindau (1973) del Instituto Americano del Hormigón (ACI); el Premio Thomas Middlebrooks (1972) y el Premio Ernest Howard (1977) de la ASCE; la Medalla Kimbrough (1973) del Instituto Americano de Construcción en Acero; la medalla Oscar Faber (1973) de la Institución de Ingenieros Estructurales de Londres; el Premio Internacional al Mérito en Ingeniería Estructural (1983) de la Asociación Internacional de Ingeniería de Puentes y Estructuras IABSE; el Premio de Honor del Instituto AIA por Logros Distinguidos (1983) del Instituto Americano de Arquitectos; y el Premio John Parmer (1987) de la Asociación de Ingenieros Estructurales de Illinois y el Salón de la Fama de Ingeniería de Illinois del Consejo de Ingeniería de Illinois (2006). [59]
Khan fue citado cinco veces por Engineering News-Record como uno de aquellos que sirvieron a los mejores intereses de la industria de la construcción, y en 1972 fue honrado con el premio al Hombre del Año de ENR . 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 ). [6]
El Consejo de Edificios Altos y Hábitat Urbano nombró uno de sus Premios CTBUH a los Rascacielos , la Medalla a la Trayectoria Fazlur Khan en su honor [49] y se han establecido otros premios en su honor, junto con una cátedra en la Universidad de Lehigh. La Cátedra Fazlur Rahman Khan de Ingeniería Estructural y Arquitectura, que promueve las actividades educativas y la investigación, honra el legado de Khan de avances en ingeniería y sensibilidad arquitectónica. Dan Frangopol es el primer titular de la cátedra. [60]
El presidente Obama mencionó a Khan en 2009 en su discurso en El Cairo, Egipto, cuando citó los logros de los ciudadanos musulmanes de Estados Unidos. [22]
Khan fue el protagonista del Doodle de Google del 3 de abril de 2017, que habría marcado lo que habría sido su 88.° cumpleaños. [61]
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 con sede en Nueva York Begoña López. Cuenta con el patrocinio fiscal de Film Independent . [62]
En 1971 estalló la Guerra de Liberación de Bangladesh . Khan se dedicó intensamente a crear opinión pública y a reunir fondos de emergencia para el pueblo bengalí durante la guerra. Creó la organización Bangladesh Emergency Welfare Appeal, con sede en Chicago. [63] [64]
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Khan murió de un ataque cardíaco el 27 de marzo de 1982 durante un viaje a Yeddah , Arabia Saudita, a la edad de 52 años, momento en el que era socio general de SOM. Su cuerpo fue devuelto a los Estados Unidos y fue enterrado en el cementerio Graceland en Chicago. [13]
