Tekla foi utilizado para desenvolver geometria e eficiências para a estrutura do telhado do Singapore Sports Hub

Conheça a maior estrutura de cúpula de vão livre do mundo – o telhado do Singapore Sports Hub. Abrangendo três campos de futebol e subindo mais de 80 metros do solo, é um excelente exemplo de design colaborativo entre a visão arquitetônica dos designers de locais esportivos da Arup e a equipe de engenharia estrutural usando o software Building Information Modeling (BIM) e Tekla.

No coração do Singapore Sports Hub está o novo Estádio Nacional, um local esportivo de última geração de 55.000 lugares, refrigerado para conforto e projetado com um teto móvel e assentos retráteis para suportar a mais ampla gama de eventos esportivos e de lazer ao longo do ano. Será o primeiro estádio do mundo personalizado para receber atletismo, futebol, rúgbi e críquete em um único local, convertendo de um modo para outro dentro de 48 horas.

A estrutura do telhado do Sports Hub é composta por uma série de treliças triangulares 3D fabricadas a partir de CHS que variam de 139,7 mm a 508mm de diâmetro, produzindo linhas arquitetônicas curvas atraentes na estrutura exposta. Essas linhas curvas representaram muitos desafios para o fabricante, mas o uso de Tekla e BIM permitiu que a equipe os superasse.

A equipe de projetos da Arup usou o Tekla para otimizar o projeto do telhado fixo e móvel, resultando em um telhado altamente construível que era extremamente eficiente, leve e sofisticado na forma.

 

Interoperabilidade crítica da missão

Desde o início, a equipe de design da Arup reconheceu que a entrega bem-sucedida desta estrutura do telhado precisava de uma abordagem totalmente integrada ao projeto arquitetônico e estrutural, bem como à construção subsequente.

A interoperabilidade entre o projeto e o modelo estrutural foi um desafio crítico que a equipe Arup precisava superar. A equipe foi capaz de otimizar a estrutura do telhado usando um software de análise interna especializado, que foi então ligado ao software BIM Tekla através de um plug-in. A interoperabilidade permitiu que a Arup atualizasse automaticamente o modelo Tekla para coincidir com a mais recente geometria de design otimizada, o que não teria sido possível usando métodos ou soluções tradicionais que não se conectam.

O BIM foi importante para conseguir uma colaboração perfeita entre os serviços de construção, a obra estrutural de concreto e a arquitetura. A Arup foi capaz de detectar possíveis interferências entre os serviços de construção e a estrutura do edifício e corrigir o projeto prontamente. Por exemplo, aproximadamente 42km de assentos pré-moldados no terraço tiveram que se encaixar perfeitamente com serviços de construção, como resfriamento.

Mike King, diretor do escritório da Arup em Cingapura e líder estrutural do projeto Sports Hub, tem mais de duas décadas de experiência projetando estruturas de longo prazo para grandes estádios, aeroportos, arenas esportivas e estações em todo o mundo.

"A cada novo trabalho, vemos uma evolução em termos de habilidades e como usamos a tecnologia. A parte importante é aprender como diferentes pacotes de software conversam entre si, e como eles transferem informações entre si para que quando você voltar para o modelo de geometria, você não perca todas as informações que você tinha no modelo de análise. Esse tipo de interconectividade é crucial", disse King.

"Para o aço, foi fundamental usar o Tekla porque fazia parte da ferramenta de projetos para desenvolver a geometria e eficiência da estrutura do telhado. A Arup tem uma longa história com o Tekla, e temos muita experiência usando o software. Trabalhamos em estreita colaboração com a Trimble no desenvolvimento do software, então nossa experiência tem sido muito boa", acrescentou.

 

Confiança na construção

O modelo Tekla da Arup que definiu a geometria e os tamanhos dos membros da estrutura do telhado foi importante para garantir que todas as informações do projeto de conexão foram devidamente importadas para o modelo base. A fim de garantir que as intenções da equipe de design fossem totalmente refletidas no modelo Tekla, Yongnam, a empreiteira de aço, desenvolveu um sistema que verificava todos os dados essenciais armazenados no modelo Tekla contra os dados de projeto de cada nó intersetorial.

De acordo com o Sr. King, quando se tratava de entregar o modelo estrutural do telhado para Yongnam, era fundamental que o modelo fosse 100% preciso – e com o modelo Tekla, eles foram capazes de garantir a precisão da geometria e dos membros estruturais. A Yongnam, por sua vez, usou o Modelo de Informações de Construção para desenvolver sua documentação  e desenhos para fabricação e introdução de conexões.

 

 

Além disso, era importante para Yongnam ganhar a confiança do BCA (Building & Construction Authority) de que a estrutura poderia ser fabricada e erguida com segurança e tranquilidade. Para isso, eles apresentaram as informações ao BCA através do modelo Tekla de forma eficaz.

O Modelo de Informação predial também foi utilizado pelos empreiteiros de revestimento para garantir que seus sistemas se encaixassem dentro da estrutura e desenvolvessem como eles se conectavam à estrutura.

"Eles também usaram o modelo para desenvolver as sequências de edificação – como eles trariam elementos no local, qual o tamanho dos elementos que poderiam fabricar no local e qual o tamanho dos elementos que seriam levantados pelos guindastes. O modelo Tekla BIM foi crítico em todas essas fases", disse King.

Eficiências de condução

Um dos principais desafios com o projeto do Sports Hub foi manter o peso do aço da estrutura do telhado o mais baixo possível para não só a economia do edifício, mas também para reduzir o carbono incorporado do projeto em termos de efeitos ambientais e sustentabilidade.

"A maior carga em um telhado dessa natureza é o auto-peso da estrutura metálica, então se você puder minimizar isso, você pode percorrer um longo caminho na criação de uma estrutura extremamente eficiente. Por exemplo, se não fosse uma estrutura eficiente e tivesse um extra de 10kg por metro quadrado de aço do telhado, então você precisaria de 30 a 40% de aço novamente para segurar o excesso de aço que você não tirou através de eficiências", disse King.

Quando se tratava de reduzir o peso estrutural do aço, o uso do BIM pagava dividendos. Ajudou a equipe de design da Arup a otimizar a geometria do telhado, a estrutura e também ter uma forma arquitetônica elegante. Eles foram capazes de ajustar a estrutura de aço, tanto em termos de design como como eles a documentaram, a fim de minimizar a quantidade de peso de aço.

"Para o teto do Sports Hub, temos um vão de 312m que pesa pouco mais de 120kg por metro quadrado, por isso é um teto extraordinariamente eficiente impulsionado pela forma do telhado, e também impulsionado pela eficiência da modelagem paramétrica e desenvolvimento da estrutura do telhado através do BIM. Isso é provavelmente duas vezes mais eficiente do que qualquer outro telhado para um estádio deste tamanho, particularmente em segurar um telhado móvel", acrescentou.

Definindo o padrão

"Gostamos do Tekla para esse tipo de estruturas porque é o padrão da indústria. É a solução em que os fabricantes de aço se sentem confortáveis em usar e têm confiança. Então sabíamos que se fizéssemos nossa documentação em Tekla, então poderíamos entregar esse modelo a qualquer fabricante de aço do mundo e eles seriam capazes de utilizá-lo para desenvolver seu próprio modelo de fabricação, o que, em última análise, economiza tempo", disse King.

De acordo com o Sr. King, o BIM reduziu drasticamente o tempo necessário para construir uma estrutura dessa natureza em comparação com 10 ou 20 anos atrás.

Mas os benefícios mais interessantes são a eficiência de recursos que ele leva para o próprio edifício e a redução das quantidades de aço e a colaboração efetiva que pode ser obtida com a transferência de informações do designer até o fabricante de aço e direto para o usuário final.

O Singapore Sports Hub foi o primeiro projeto em Cingapura a utilizar o BIM do início ao fim e é uma incrível vitrine de colaboração entre várias partes interessadas. O projeto lançou luz sobre os esforços de design colaborativo entre a visão arquitetônica dos projetistas de locais esportivos da Arup e a equipe de engenharia estrutural.

Por sua abordagem ousada de design e construção, o Singapore Sports Hub recebeu o prêmio Platinum no BCA BIM Awards 2014, bem como o "Melhor Projeto de Aço" no Tekla Global BIM Awards 2014.