O Jardim Botânico chinês vence o Prêmio Embaixador e também foi o vencedor do Prêmio de Excelência na categoria Edifícios da StructureCraft

“Uma estrutura bonita e tecnicamente difícil que ultrapassou os limites com uma grande extensão de madeira, controle de alta qualidade e fabricação de ponta.” – palavras do júri.

A cidade de Taiyuan queria criar um jardim botânico de classe mundial sob três cúpulas em forma de concha de longo vão. Em vez de aço, as cúpulas seriam construídas com madeira, um material mais sustentável e esteticamente agradável.

A empresa canadense StructureCraft forneceu engenharia estrutural para um esquema parabolóide exclusivo. Com a maior cúpula de 88 m, é a maior grade de madeira não triangulada e de vão livre mais longo do mundo.PROPAGANDA

Geometria complexa

O local apresenta três cúpulas parabolóides, variando de 43 a 88 m de diâmetro e 12 a 30 m de altura. As gridshells são constituídas por feixes de luz dupla, duplamente curvos, dispostos em duas ou três camadas cruzadas. A madeira foi escolhida devido à sua adaptabilidade às demandas geométricas do projeto, bem como sua inerente resistência ao fogo, flexibilidade estrutural, estética natural e sustentabilidade ambiental.

Trabalhando com Delugan Meissl Associated Architects ( DMAA ) da Áustria , os engenheiros da StructureCraft desenvolveram uma geometria otimizada, considerando iluminação natural, desempenho estrutural, transporte, fabricação e pré-montagem, todos os quais foram descritos meticulosamente com arquivos digitais e montagem de kit de peças e desenhos de sequenciamento para equipes do local.

As cúpulas são geralmente construídas para eficiência usando triangulação em sua superfície. Por razões arquitetônicas e de proteção solar, o arquiteto e o cliente deste projeto desejavam criar uma grade mais espaçada de um lado e um leque mais aberto do outro. Isso resultou em um formato de “concha”, com cada membro do glulam único e muitos deles duplamente curvos.

Cúpulas do Jardim Botânico de Taiyuan

Fotos cedidas pela StructureCraft.

Os painéis de treliça glulam foram pré-fabricados com juntas de lenço de meia volta.

Além disso, as cúpulas são geralmente esféricas, levando a padrões mais repetitivos em sua superfície. O cliente e o arquiteto insistiram em um parabolóide único, se ele pudesse ser construído de forma econômica e sua eficiência estrutural pudesse ser aumentada, dada sua superfície menos estável e não triangulada.

Uma parte da solução foi um projeto geodésico. Os scripts personalizados foram escritos no software de geometria computacional mais recente para otimizar a forma precisa do parabolóide. Isso minimizaria o desperdício nas peças de glulame duplamente curvadas, ao mesmo tempo em que garantiria a eficiência estrutural.

Para evitar empenamento resultante da superfície não triangulada, uma grade leve de reforço diagonal do cabo foi projetada e instalada abaixo da superfície da grade.

Claro, a estrutura precisava ser construtível. Seria impossível construir peça por peça até 30 m no ar, esperando que tudo se encaixasse com as forças estruturais devidamente transferidas. A solução estava na pré-fabricação precisa de um padrão de módulos de aproximadamente 10 x 12 m que poderiam ser colocados em torres de escoramento e costurados usando juntas simples e personalizadas.

Cabos

Para evitar empenamento, uma grade de cabos foi inserida abaixo da superfície da grade.

Dada a forma parabólica, cada feixe tem um raio variável no eixo forte, com dupla curvatura adicionando uma varredura na direção do eixo fraco.

Solução de problemas

Gridshells não são novos, mas tradicionalmente, uma gridshell não triangulada seria construída encaixando ripas de madeira no local. Isso era extremamente trabalhoso e não muito preciso, mas era a única maneira prática de lidar com a complexidade geométrica.

Com este projeto, a geometria complexa foi resolvida antecipadamente. Cada peça única foi pré-fabricada com a confiança de que caberia no local. O software racionalizou a curvatura bidirecional necessária em cada peça, minimizando o tempo de corte por controle numérico computadorizado (CNC) e o volume de desperdício.

Um grande desafio era como tensionar a rede de cabos, já que ela precisava conectar vários nós em um padrão de duas vias. As peças ajustáveis ​​individuais entre os nós seriam proibitivamente caras e exigiriam muita mão-de-obra. E com longos comprimentos de cabo contínuos através dos nós, o tensionamento nas extremidades seria impossível, devido ao atrito em cada nó.

O problema foi perfeitamente resolvido com a criação de uma peça fundida especial para cada nó, com peças separadas unidas por um parafuso de ajuste que poderia essencialmente ‘puxar’ a tensão para o cabo.

Painéis de treliça Glulam

Os painéis de treliça glulam foram pré-fabricados com juntas de lenço de meia volta.

Um esforço internacional

Engenharia especializada e planejamento de construção foram executados no Canadá. A madeira foi adquirida na Europa, enquanto as fundições de aço e cabos foram adquiridos localmente na China.

As técnicas de construção foram desenvolvidas tendo em mente a mão de obra local. Apenas alguns engenheiros e gerentes de projeto da StructureCraft estavam presentes no local para supervisionar a construção, passando as habilidades para mais de 100 carpinteiros locais. Alguns desses métodos de construção levaram a um local muito mais preocupado com a segurança, refletido também no treinamento de longo prazo.

Para evitar empenamento, uma grade de cabos foi inserida abaixo da superfície da grade.

feixes

Dada a forma parabólica, cada feixe tem um raio variável no eixo forte, com dupla curvatura adicionando uma varredura na direção do eixo fraco.

Uma jornada dramática

A StructureCraft se reuniu pela primeira vez com o governo de Taiyuan em 2017 para responder a perguntas sobre o uso de madeira para o projeto do jardim botânico, parte de um plano mais amplo de ‘ecologização’ para a cidade industrial. Nesse ponto, um arquiteto havia projetado o conceito, mas não sabia se ele poderia ser projetado e construído, então os engenheiros canadenses precisavam mostrar que o material poderia ser usado em estruturas únicas e de longo vão.

Assim, começou uma jornada que envolveu não apenas engenharia profunda e explorações de geometria computacional, mas também muito drama, incluindo apoio político vacilante, empreiteiros gerais desconhecidos e institutos de design local (LDIs) que precisavam ser convencidos sobre estruturas de madeira exclusivas. O arquiteto se envolveu apenas com o conceito e confiou na StructureCraft para garantir que esse conceito se tornasse realidade.

Embora muita firmeza e persuasão tenham sido exigidas ao longo do caminho, a formação de relacionamentos e construção de confiança, com base na comunicação de princípios de engenharia sólidos, finalmente levou a uma aceitação calorosa por parte de todos. O resultado é uma série única de estruturas de madeira de longo vão, criadas por meio da cooperação de membros da equipe em três continentes diferentes, atendendo ao desejo da Taiyuan por uma atração de classe mundial.

Cúpulas do jardim botânico de Taiyuan, cidade de Taiyuan, China.

Empresa premiada (engenheiro estrutural, engenheiro de montagem, gerente de construção): StructureCraft, Abbotsford, BC (Gerald Epp Sr., P.Eng .; Lucas Epp, P.Eng .; Brandon Sullivan, PE).

Proprietário: Jardim Botânico Taiyuan

Fonte: Canada Engineer Consulting

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