Burj Khalifa: como foi construído o prédio de 828 m e por que ele não cai

O Burj Khalifa tem 828 m e 163 andares, e quase tudo o que se escreve sobre ele para nesses dois números. Desde 2007, ainda em obra, ele ocupa o posto de estrutura mais alta do mundo, que por 32 anos foi da CN Tower, em Toronto. A pergunta de engenharia é outra: como um prédio quase três vezes mais alto que a Torre Eiffel original fica de pé, num deserto com vento forte e sobre um solo que os engenheiros classificaram como rocha fraca.

Este artigo mostra como foi construído o Burj Khalifa a partir dos documentos de quem projetou e construiu: o escritório SOM, os engenheiros da fundação e o fornecedor do concreto. Cada número tem fonte, e onde as fontes discordam o texto mostra as duas versões.

Por que o Burj Khalifa não cai: o núcleo escorado

Vista de cima, a torre tem a forma de um Y. No centro fica um núcleo de concreto de seis lados, e cada uma das três alas se apoia nas outras duas por meio desse núcleo. O SOM chama o sistema de buttressed core, núcleo escorado: “cada ala escora as outras através de um núcleo central de seis lados”, nas palavras do artigo de William Baker e colegas apresentado no congresso do CTBUH de 2008.

A vantagem é geométrica. Uma torre fina e redonda resiste ao vento só com a largura do núcleo; o Y dá a cada direção de vento uma ala inteira trabalhando como contraforte. Assim o prédio fica rígido sem precisar de uma base enorme, e cada apartamento ainda tem fachada para fora, porque as alas são estreitas.

Como o vento foi domado: a torre que confunde o vento

Em prédio muito alto, o perigo maior não é o vento empurrar, e sim fazer o prédio balançar no mesmo ritmo dos redemoinhos que se formam atrás dele. A solução do Burj Khalifa foi mudar a forma a cada poucos andares. As alas recuam em espiral conforme a torre sobe, e com isso a largura muda ao longo da altura e os redemoinhos “nunca se organizam”, segundo o mesmo artigo do SOM.

A forma foi ajustada em mais de 40 ensaios em túnel de vento, segundo a Emaar, dona da torre. O efeito aparece num número do engenheiro de vento do projeto, Peter Irwin, em artigo do CTBUH: a aceleração prevista no topo caiu de mais de 37 mili-g nos primeiros ensaios para cerca de 12 mili-g nos ensaios finais com modelo flexível. Parte da queda veio do refinamento da forma e parte de estatísticas de vento mais precisas, como o próprio Irwin ressalva. Aceleração é o que as pessoas sentem dentro do prédio, e não o deslocamento em si.

Circula muito que o topo balança 1,5 m em ventania. Não encontramos esse número em nenhum documento técnico do projeto: o SOM diz apenas que as deformações ficam “bem abaixo dos critérios usuais”. O artigo do SOM registra ainda que a torre dispensou amortecimento auxiliar. Não há, no Burj Khalifa, um amortecedor de massa como a esfera de 660 t do Taipei 101: aqui o controle do vento foi resolvido pela forma. A outra estratégia, a de torcer a torre inteira, é a da Shanghai Tower.

A fundação: estacas que seguram pelo atrito

O terreno sob a torre é de arenito e siltito de fraco a muito fraco, segundo o estudo de fundação de Harry Poulos e Grahame Bunce, publicado em 2008. Sem rocha firme por perto, a solução foi um bloco de concreto de 3,7 m de espessura apoiado em estacas escavadas de 1,5 m de diâmetro, que trabalham principalmente pelo atrito lateral com o solo, e não pela ponta.

As fontes divergem nos detalhes. O artigo do SOM fala em 194 estacas; o modelo de Poulos e Bunce considera 196. O comprimento aparece como 43 m no SOM e na Emaar e como 47,45 m no estudo de fundação, que mede cerca de 50 m abaixo do bloco. A diferença provavelmente vem de medir a partir de pontos diferentes, mas nenhuma das fontes explica. A lógica de escolher entre estaca e sapata está em como escolher o melhor tipo de fundação.

O concreto que subiu 601 metros

As paredes do núcleo usam concreto de 80 MPa até os 440 m de altura e de 60 MPa até os 585 m, segundo James Aldred, engenheiro da GHD, em artigo técnico escrito durante a obra. Para comparar, a norma brasileira exige no mínimo 20 MPa para concreto armado em ambiente pouco agressivo. A comparação é aproximada, porque o projeto do Burj Khalifa especifica a resistência medida em corpo de prova cúbico e a norma brasileira usa o cilíndrico, que dá valores menores, mas o concreto das paredes do núcleo fica na faixa de três a quatro vezes o mínimo brasileiro. O bloco de fundação, por sua vez, usou concreto de 50 MPa, segundo o SOM. Os tipos e o que muda entre eles estão em o guia dos tipos de concreto.

Levar esse concreto até o alto foi um recorde: a bomba Putzmeister empurrou a massa a 601 m numa única etapa, sem estação intermediária. Só para sustentar uma coluna de concreto dessa altura, com premissa de densidade de 2.400 kg/m³, a pressão na base é de 2.400 × 9,81 × 601 ≈ 14 MPa, ou 140 vezes a pressão atmosférica, antes de somar o atrito da massa no tubo.

O calor de Dubai era o outro inimigo, porque concreto que cura quente demais trinca. Por isso a concretagem dos elementos verticais da torre foi feita à noite, e no verão quase toda a água da mistura entrava como gelo em lascas, para que o concreto chegasse à forma a no máximo 33 °C, segundo o mesmo artigo de Aldred.

A agulha de 200 metros e a altura de vaidade

O topo do Burj Khalifa é uma agulha de aço de mais de 200 m, montada por dentro da torre e erguida com macacos hidráulicos até a posição final, com mais de 4.000 t de aço, segundo a Emaar. O CTBUH, que mantém o ranking dos prédios mais altos, chama de altura de vaidade a parte de cima que não pode ser ocupada. No Burj Khalifa ela tem 244 m, ou 244 ÷ 828 ≈ 29% da altura total, segundo estudo do CTBUH noticiado pelo Gulf News. O andar ocupado mais alto fica a cerca de 585 m, ainda entre os mais altos do mundo, mas longe do recorde. A comparação com outras torres está em as maiores obras de engenharia do mundo.

Elevadores e a água que sai do ar-condicionado

A torre tem 57 elevadores, segundo a Emaar, e os mais rápidos, de dois andares, sobem a 10 m/s, ou 36 km/h, segundo a Otis, que fabrica e mantém o sistema. Num prédio dessa altura o desafio não é só a velocidade, e sim o peso do próprio cabo, que cresce com a altura. A história de como o freio de segurança tornou o prédio alto possível está em a história do elevador.

O ar-condicionado de um prédio no deserto tira muita umidade do ar, e a torre aproveita essa água. O sistema recolhe cerca de 15 milhões de galões por ano, segundo a Emaar. Convertendo, 15 milhões × 3,785 ≈ 57 milhões de litros, cerca de 23 piscinas olímpicas de 2,5 milhões de litros por ano.

Os números do Burj Khalifa

Perguntas frequentes

Quanto custou o Burj Khalifa?

Cerca de US$ 1,5 bilhão, segundo o Institution of Civil Engineers britânico. A Emaar não publica o valor nas páginas oficiais da torre.

Quanto tempo levou a construção?

A escavação começou em janeiro de 2004 e a inauguração foi em 4 de janeiro de 2010, cerca de seis anos depois.

O Burj Khalifa ainda é o prédio mais alto do mundo?

Sim. A Jeddah Tower, na Arábia Saudita, foi projetada para passar de 1 km e já passou dos 100 andares, mas ainda está em obra, com conclusão prevista para 2028; o andamento está em a futura torre de um quilômetro.

Por que o Burj Khalifa não usa amortecedor de massa como o Taipei 101?

Porque a forma resolve o problema principal. Mudando a largura a cada trecho, a torre impede que os redemoinhos do vento se organizem num ritmo único, que é o que faria o prédio balançar de forma perceptível.

Dá para visitar o Burj Khalifa?

Sim, a torre tem mirantes abertos ao público nos andares altos. Este artigo trata da engenharia; preços e horários mudam com frequência e devem ser conferidos no site oficial da torre.

Como foi construído o Burj Khalifa se resume a três decisões que se apoiam: uma forma em Y que dá rigidez sem base larga, recuos que desorganizam o vento e uma fundação que segura pelo atrito num solo fraco. O concreto bombeado a 601 m e a agulha de 200 m são o que aparece na foto, mas foram essas três decisões que permitiram o prédio existir.