análisis estructural del edificio Burj al arab

1. ANALISIS ESTRUCTURAL DE
BURJ AL ARAB
ALUMNA : GARCIA ROZAS, GABRIELA
CODIGO : 101535

2. El presente trabajo se desarrolla entorno al
anlisis estructural de uno de los edificios mas
altos construidos por el hombre, la que en
homenaje a su nación es inspirada en una
embarcación de vela, denominándola como
«Burj Al Arab» que se concreta como la primera
construcción del sueño del Emir de Dubai y
llevar a convertir a su país en el centro turístico
más importante del mundo.
Es el símbolo del esplendor del mundo árabe y
de un Estado que ve en el turismo una
alternativa para contrarrestar las consecuencias
de una eventual escasez de petróleo.
INTRODUCCIÓN

3. RESEÑA HISTÓRICA
El hotel Burj Al Arab o ‘Torre de los Árabes’ es
hoy la estructura de este tipo más alta del
mundo, situada a 17 kilómetros al sur de Dubai
(Emiratos Árabes Unidos), y a 300 metros de la
playa de Jumeirah, sobre una isla artificial
conectada a tierra por una carretera.
Fue encargado en 1994 por el príncipe de
Dubai, el Sheik Mohammed Bin Rashid Al
Maktoum a un grupo de jóvenes arquitectos
ingleses liderados por Thomas Willis Wright de
WS Atkins PLC. Querían un hotel distintivo de
Emiratos Árabes. Cuando fue inaugurado en
1999 era el edifico más alto con 321 metros de
altura. El diseño está inspirado en una vela
henchida al viento, asi como numerosas
embarcaciones que confluyeron en Dubai, desde
su establecimiento como puerto en el Golfo
Pérsico.
BURJ AL ARAB
El hotel fue construido por el contratista
de construcción sudafricano Murray y
Roberts, y el costo total de construcción
fue de 650 millones de dólares. El hotel
descansa sobre una isla artificial. Para
asegurar una fundación, los
constructores introdujeron 230 pilotes de
concreto de 40 metros de largo en la
arena.
La fundación esta sostenida en el lugar
no por rocas, pero si por la fricción de la
arena y el légamo a lo largo de los
montones. Los ingenieros crearon una
capa superficial de rocas grandes, que
es rodeada con un modelo de panales
de concreto, que sirve para proteger la
fundación de la erosión. Tomó tres años
para crear la fundación en el mar, y
menos de tres años para construir el
edificio en sí.
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION

4. GENERALIDADES
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
El Hotel Burj Al Arab, fue concebido y
construido debido a la necesidad
económica de convertir al emirato en un
destino turístico, considerando que la
actividad petrolera predominante en la
región, no perdurará. Con un clima
bastante exigente (Tropical húmedo), el
edificio ha debido ser diseñado teniendo
en cuenta consideraciones bioclimáticas y
sostenibles.

5. Su aspecto formal es de vela de barco. La idea
del edificio reconocido como un icono surgió de
ver como emergía la silueta de un yate de vela
en el horizonte (recordando las ac-tividades del
trabajo de recolección de perlas, propio de sus
habitantes).
Su estructura está fabricada en acero (9.000 ton)
y concreto reforzado (70.000m3) con 250 pilotes
de fricción superficial en concreto reforzado con
una longitud combinada de 10km + vigas de
acero. Cuenta confachadas en vidrio (43.446m2)
y fachada de tela (9000m2) en fibra de vidrio
recubierta con teflón. Su altura es de 321ml,
tiene 60 pisos y 202 suites dúplex desde 169m2
a 780m2.
Así que el ingeniero Mc Nicolas probó con unos
bloques de concreto innovadores diseñados
para reducir el impacto. Se hicieron pruebas de
tanque en laboratorio reproduciendo la fuerza de
las olas más altas que podrían darse en los
subsiguientes 100 años, contra una serie de
modelos de diferentes configuraciones.
LA CONSTRUCCIÓN
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION

6. Sistema Hiperestático
Posee un Núcleo Central Rígido,
Estabilizado mediante Vigas y Muros
Perimetrales.
Base de Calculo
Cargas Axiales Verticales y
Horizontales.
Diseño Estructural
Sistema de Altura Activa, Actuando por
Planos que están Interrelacionados.
CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
FUERZAS
TRANSVERSALES
FUERZAS OBLICUAS

7. Las obras comenzaron en 1994. Se decidió que
el hotel estaría situado en medio del mar en una
isla artificial, cuya altura pondría en más de una
discrepancia a los constructores.
El arquitecto Tom Wright quería que la isla fuera
muy baja para generar la impresión de que la
estructura tipo vela surgía del agua. Por su parte
el ingeniero Mick Mc Nicolas, responsable por la
seguridad de la isla, lo veía inconveniente. “Tom
quería la isla lo más baja posible rozando el mar,
yo por mi parte quería protegerla”, afirmó el
ingeniero. La seguridad estaba en juego y eso lo
sabía Mc Nicolas. Por eso inicialmente los
ingenieros planearon la construcción de la isla
usando roca, un material disponible en la zona y
cuya eficiencia estaba comprobada, pero Dubai
rechazó la idea pues se necesitaba una isla muy
grande para repeler el efecto del mar. La
construcción consta de dos etapas: la isla y
la estructura del hotel.
LA CONSTRUCCIÓN
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
Fuente: www.metalmaciso.com
Bloques Huecos rodean la isla
protegiéndola contra la fuerza de las
olas.

8. 1. LA ISLA
Su construcción requirió un tiempo total de 3
años, sobresale del nivel del mar, pues se quería
dar la impresión de que la estructura estuviera
"flotando" en el mar.
Se hicieron pruebas de tanque en laboratorio
reproduciendo la fuerza de las olas más altas
que podrían darse en los subsiguientes 100
años, contra una serie de modelos de diferentes
configuraciones.
Los bloques huecos demostraron ser efectivos
funcionando como una esponja y haciendo que
el agua de la ola que los golpea llene el espacio
vacío y gire sobre sí misma, haciendo que la
fuerza se disipe considerablemente. Con esto, el
equipo construyó una
isla con fuertes inclinaciones de roca y cubierta
con un revestimiento de concreto para absorber
la fuerza de las olas. El arquitecto Tom Wright
consiguió su objetivo: una isla elevada 7.5
metros sobre el nivel del mar.
LA CONSTRUCCIÓN
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
La base tendría que ser maciza para
resistir una torre de 300 mts, con total
seguridad para sus ocupantes, por eso
el equipo realizó análisis de núcleos
perforando el lecho rocoso
profundamente llegando a 180 mts, pero
no encontró roca sólida. Esto haría su
trabajo más difícil pues la opción que
quedaba era que el Burj Al Arab se
alzara sobre la arena y eso ¡era una
locura!
Fuente: www.metalmaciso.com

9. Etapas de la construcción de la isla:
• La construcción de la isla consistió en
introducir pilotes y barras amarradas en la
arena para soportar las rocas. (ver imagen 1)
• Posterior al pilotaje se realizaron diques de
rocas alrededor de los pilotes, formando así
una "cuna" de la cual luego se evacuó el agua
retenida. (ver imagen 2)
• Una vez se ha evacuado el agua se colocan
armaduras de concreto alrededor de la isla (las
cuales servirán como protección de las olas),
así como pilotes de 2 m de diámetro y 43 m de
largo. (ver imagen 3 y 4) La isla está protegida
del impacto de las olas mediante bloques de
concreto perforados, que se colocan sobre los
diques de roca, con esto se simula una esponja
absorbiendo el agua y evitando que ingrese al
interior de la isla.
LA CONSTRUCCIÓN
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
Fuente: Rojas M. 2005.Burj Al Arab, una superestructura
de 7 estrellas. Metal Actual 8 7-14
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10. 2. LA ESTRUCTURA DEL HOTEL
Los arquitectos idearon un plan en el que
contemplaron apoyar su hotel usando pilotes de
concreto reforzados con acero clavados muy
profundo dentro de la arena, y apoyados en el
efecto conocido con el nombre de fricción
superficial que no es otra cosa que la resistencia
que impide que dos superficies ásperas resbalen
una contra otra.
En medio del ardiente calor del desierto fueron
alzadas las paredes de concreto delgadas, pero
incapaces de resistir los elementos sin ayuda;
corriendo el riesgo que los vientos fuertes o los
sismos las destruyeran con facilidad, los arquitectos
lo sabían, por ello generaron una nueva solución,
no solo eficiente sino visualmente atractiva: una
inmensa estructura de acero por fuera del edificio
conocida como exoesqueleto.
Para sostenerla era necesario crear una serie de
grandes cerchas diagonales sujetadas por dos
enormes arcos pesada más grandes del mundo: un
monstruo de 80 llantas que inició su lento recorrido
hacia el punto de construcción a una velocidad
LA CONSTRUCCIÓN
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
Fuente: Rojas M. 2005.Burj Al Arab, una superestructura
de 7 estrellas. Metal Actual 8 7-14

11. TIPOLOGIA ESTRUCTURAL
LA CONSTRUCCIÓN
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
Estructura primaria Estructura secundaria Estructura terciaria

12. EL ACERO Y SU PROTAGONISMO:
En medio del ardiente calor del desierto fueron
alzadas las paredes de concreto delgadas, pero
incapaces de resistir los elementos sin ayuda;
corriendo el riesgo que los vientos fuertes o los
sismos las destruyeran con facilidad, los
arquitectos
lo sabían, por ello generaron una nueva solución,
no solo eficiente sino visualmente atractiva: una
inmensa estructura de acero por fuera del edificio
conocida como exoesqueleto.
Para sostenerla era necesario crear una serie de
grandes cerchas diagonales sujetadas por dos
enormes arcos pesada más grandes del mundo:
un monstruo de 80 llantas que inició su lento
recorrido hacia el punto de construcción a una
velocidad promedio de 6 km por hora.
LA CONSTRUCCIÓN
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
Para dar mayor rigidez a la estructura se
implementa un exoesqueleto de acero que
consiste en estructuras metálicas de sección
triangular en las fachadas laterales
exteriores. Las estructuras miden cerca de
85 m y pesas alrededor de 165 ton.

13. El calor hacía que las moléculas de acero se
desplazaran más rápido y más lejos, lo que en
términos prácticos significaba que las perchas
diagonales del Burj Al Arab podrían expandirse y
contraerse hasta 5 centímetros en un período de
24 horas.
• Debido a los cambios de temperatura utilizaron
estructuras en forma de biela para que el acero
se expanda y contraiga en un rango de hasta 5
cm.
• Debido a la altura de la edificación la fuerza del
viento a la cual se ve sometida es muy alta,
por esta razón en las uniones de los vidrios se
utilizan rótulas de acero inoxidable las cuales
disipan la fuerza ejercida.
• Para disipar la energía generada por la
oscilación de la estructura ante las fuerzas del
viento y las fuerzas sísmicas se implantaron
unas máquinas especiales para transferir la
energía a las columnas y por consiguiente a la
cimentación y de ahí al terreno.
LA CONSTRUCCIÓN
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
El levantamiento de los armazones de
acero era un reto no solo por su tamaño y
peso sino por la coincidencia perfecta de
las cerchas

14. COMPRESIO
NES
TRACCIONE
S
ESFUERZO DE CARGAS
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
EMPUJES

15. FUERZAS
INTERNAS
FUERZAS
CORTANTES
DISTRIBUCIÓN DE CARGAS
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
FUERZAS
TRANSVERSALES
FUERZAS
OBLICUAS

16. TORSIONES FLEXIONES
ESFUERZO DE CARGAS
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
ROZAMIENT
OS

17. VIENTO
APLICACIÓN DE ESTRATEGIAS DE
VENTILACIÓN
Los vientos predominantes en Dubai, provienen
principalmente desde el oeste y el nor-oeste con
velocidades de hasta 150k/h.
Si bien durante la etapa de diseño del edificio fue
sometido a la prueba del túnel de viento, el
ejercicio fue hecho con fines de comprobar la
estabilidad del proyecto y no para establecer una
estrategia de ventilación natural, dando como
resultado una adecuación del exoesqueleto en
acero para contrarrestar el efecto de vibración
producida en esta por el desprendimiento de
vórtices desarrollado en las aristas de la
estructura que dan al este y al sur.
La orientación del edificio parece obedecer más a
un capricho del arquitecto que a una
consideración bioclimática, la disposición y forma
del edificio son potencial para una eficiente
ventilación natural, ayudados por el espacio
vertical del atrio que se desarrolla en una altura de
ANÁLISIS BIOCLIMÁTICO
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION

18. Los vientos que llegan desde el oeste y noreste
(ver imagen 1) por donde se encuentra el vértice
del edificio de planta triangular, pasan de largo sin
afectar las fachada norte y sur-oeste con una
presión positiva y baja velocidad, generándose
una presión negativa sobre la fachada sureste,
correspondiente al atrio del edificio, hecho que se
pudo constatar por los autores al someter el
modelo a prueba de viento mediante software
computacional.
Los constructores y diseñadores tuvieron en
cuenta los posibles cambios de temperatura y el
manejo de un microclima dentro del edificio,
durante su construcción, por la posible generación
de una nube en la parte alta del edificio. Esto lo
solucionaron mediante un sistema de micro
aspersión en la parte alta del atrio llegando a
crear un micro clima con temperaturas de 28° c.
Sin embargo, el edificio también cuenta con
sistema de aire acondicionado, cuyo uso puede
disminuirse con la implementación de unas
aberturas controladas en la parte inferior de las
tres fachadas, el aire entraría al edificio
ventilándolo, ascendiendo por el espacio del atrio,
Imagen 1. En planta, vientos en azul y asoleación
en anaranjado. En alzado, presión positiva en rojo
y negativa en azul. Fuente: Ávila, Caicedo,
Reyes, Tibaquirá, Villamizar.
1
En la imagen 1 en alzado, arrojada por
el análisis de viento computacional, se
denota la mayor presión en rojo por la
fachada sureste y menor presión en
azul por la fachada sureste.
ANÁLISIS BIOCLIMÁTICO
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION

19. SOL
Si bien con respecto al viento la orientación del
edificio es acertada, con respecto a la asoleación no.
Tanto la fachada norte como la sur – occidente
perteneciente a las suites del hotel son iguales, a
pesar de tener condiciones de radiación solar
bastante disimiles. Ambas fachadas están
conformadas por superficies vidriadas por detrás de
la exoestructura en acero.
La fachada norte resulta favorecida pues
prácticamente no recibe radiación solar durante todo
el año, no así la sur-occidente que junto con la sur-
oriente están todo el tiempo expuestas al impacto
solar, esta última corresponde en su mayoría al atrio
del edificio y está constituida principalmente por la
doble capa de tela en fibra de vidrio, recubierto con
teflón, con alta capacidad de reflexión, lo que ayuda a
mantener frío el edificio.
Esto deja entonces a la fachada sur –occidente como
el desacierto en cuanto a orientación del edificio.
ANÁLISIS BIOCLIMÁTICO
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION

20. Esta fachada podría protegerse mediante cortasoles, pero teniendo en cuenta que las vistas
panorámicas, estética y simetría del edificio se verían afectados una solución práctica sería
la doble piel de vidrio, implementada en el edificio BurjKalifa sucesor del Burj Al Arab,
pudiéndose esqui-var hasta un 60% de la radiación solar, disminuyéndose así el uso de aire
acondicionado con aho-rros estimados del orden del 40% en energía invertida para tal fin.
AGUA
Bastante sensible resulta el tema del consumo y manejo
del agua en Dubai. Con un consumo estimado de 550lt
diarios de agua por habitante, con ausencia de políticas de
ahorro de agua y con subsidios de consumo por parte del
estado del 60%, el gasto irracional de agua potable en
Dubai, parece no tener freno. El caso del hotel no es la
excepción, con capacidad de alojamiento para 630
personas aproximadamente y con consumos de 550lt, el
gasto diario de agua potable sólo para huéspedes estaría
en el rango de los 350000 lt diarios, esto sin incluir los
consu-mos de las fuentes decorativas y las piscinas
climatizadas, entre otros servicios del hotel.
.
ANÁLISIS BIOCLIMÁTICO
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION

21. SISTEMA GENERADOR DE ENERGÍA
A pesar de los altos consumos energéticos
demandados por el hotel, la construcción no
plantea ningún tipo de energía renovable
producida en sitio.
El hotel tiene implementado el sistema de
“Soluciones Totales para Edificios” de Siemens
que ofrece los siguiente ahorros por catalogo: “La
monitorización y gestión continua de la ilu-
minación combinada con un sistema de control de
accesos y los detectores de movimiento pueden
reducir el uso de electricidad hasta un 45%. Los
sistemas de refrigeración, combinados con un sis-
tema de control de accesos y detectores de
movimiento pueden reducir el consumo hasta un
15%”.
Sin embargo, sería responsable por parte del
hotel colaborar produciendo si no toda al menos
par-te de la energía que consume. Una vez
agotadas las estrategias bioclimáticas ya
expuestas, que dis-minuirían el consumo
energético por confort, se entraría a calcular el
resto de la energía que requie-re el edificio y que
ANÁLISIS AUTOMATIZACIÓN
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
Dado que el perímetro de la isla artificial
donde se erige el hotel cuenta con
rompeolas conformados por dados
huecos en concreto, para protegerse de
la gran canti-dad de estas que la
golpean, se puede aprovechar esta
situación para anclar brazos con
flotadores cuyo movimiento producido
por las olas produciría energía, para el
edificio.
Imagen 1. Generación de energía ola motriz.
Fuente: Ávila, Caicedo, Reyes, Tibaquirá,
Villamizar.

22. • El Burj Al Arab se encuentra constituido por un
núcleo central
• En el Burj Al Arab la orientación es en un 70%
acertada con respecto a la bioclimática, y el
30% restante es fácilmente subsanable.
• Emplazado en una isla artificial
• Cuenta con mas de 240 pilares de 45 metros
que soportan la estructura
• Su estructura principal esta compuesta de
hormigón
• Un exoesqueleto con una disposición en V
con brazos curvos
• Los brazos curvos están construidos en acero
• Un sistema de riostras que vinculan el
exoesqueleto
• Diseñando con forma aerodinámica para
resistir el empuje del viento
• Su fachada principal cuenta con una cortina
de DYNEON y DUPLONT TEFLON
CONCLUSIONES
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION