burj al arab

ANALISIS ESTRUCTURAL DE

BURJ AL ARAB

ALUMNA : GARCIA ROZAS, GABRIELA

CODIGO : 101535

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

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

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.

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

Sistema Hiperestático Posee un Núcleo Central Rígido, Estabilizado mediante Vigas y Muros Perimetrales. Base de Calculo

Cargas Axiales Verticales y Horizontales. Diseño EstructuralSistema de Altura Activa, Actuando por Planos que están Interrelacionados.

CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES SEMINARIO DE LA CONSTRUCCION

FUERZAS TRANSVERSALES

FUERZAS OBLICUAS

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.


Fuente: www.metalmaciso.com

Bloques Huecos rodean la isla protegiéndola contra la fuerza de las olas.

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 unaisla 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 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

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.


Fuente: Rojas M. 2005.Burj Al Arab, una superestructura de 7 estrellas. Metal Actual 8 7-

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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 arquitectoslo 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.


Fuente: Rojas M. 2005.Burj Al Arab, una superestructura de 7 estrellas. Metal Actual 8 7-

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TIPOLOGIA ESTRUCTURAL


Estructura primaria Estructura secundaria Estructura terciaria

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 arquitectoslo 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.


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.

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.


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

COMPRESIONES

TRACCIONES

ESFUERZO DE CARGAS SEMINARIO DE LA CONSTRUCCION

EMPUJES

FUERZAS INTERNAS

FUERZAS CORTANTES

DISTRIBUCIÓN DE CARGAS SEMINARIO DE LA CONSTRUCCION

FUERZAS TRANSVERSALES

FUERZAS OBLICUAS

TORSIONES FLEXIONES

ESFUERZO DE CARGAS SEMINARIO DE LA CONSTRUCCION

ROZAMIENTOS

VIENTOAPLICACIÓN DE ESTRATEGIAS DE VENTILACIÓNLos 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 180mt.

ANÁLISIS BIOCLIMÁTICO SEMINARIO DE LA CONSTRUCCION

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, donde se genera la presión negativa y mayor velocidad del viento y por ende succión.

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.

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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.


SOLSi 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.


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.AGUABastante 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..


SISTEMA GENERADOR DE ENERGÍAA 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 puede provenir del océano.

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.

• 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

burj al arab

Engineering