Estrutura de betão pré-fabricado de um complexo residencial em Tallinn
Sobre o projeto
O Distrito de Kalaranna é uma área residencial moderna com seis hectares, composta por 12 edifícios residenciais com restaurantes e espaços comerciais, todos ligados por um parque de estacionamento subterrâneo. A terceira fase do projeto, que inclui quatro edifícios de cinco andares, foi atribuída à empresa de engenharia estrutural Innopolis Insenerid OÜ. A Innopolis é uma empresa de arquitetura e engenharia de serviço completo, especializada em soluções abrangentes de projeto de construção digital nas regiões nórdica e báltica.
A estrutura é projetada em betão armado. O sistema de suporte de cargas verticais é composto por paredes de betão pré-fabricado com formas gerais, enquanto os sistemas de suporte de cargas horizontais consistem em lajes alveolares apoiadas em elementos de betão pré-fabricado ou elementos de aço. Vários edifícios confrontam com a rua, exigindo verificações normativas para potenciais colisões de veículos e o seu impacto na integridade estrutural.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Architectural visualization of the Kalaranna District}}}\]
Desafios de engenharia
O investidor exigiu que toda a estrutura fosse projetada com elementos pré-fabricados, com trabalho mínimo de betão moldado no local, de forma a garantir a segurança no estaleiro de construção e poupar tempo e dinheiro. Todo o processo de projeto foi difícil, não só devido à complexidade das formas dos elementos de betão, mas também devido à intensa pressão sobre a equipa de engenharia para concluir todos os projetos dentro do prazo. Além disso, o período de projeto de execução coincidiu com a fase de construção, exigindo ajustes em tempo real sem alterar os planos arquitetónicos aprovados, que estavam bloqueados sem exceções.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Model of the third stage of the project}}}\]
Um dos principais desafios de engenharia associados ao projeto foi a gestão das regiões D, nomeadamente aberturas para sistemas de AVAC, que criam pontos fracos nos elementos. O projeto incluiu também paredes pré-fabricadas invulgarmente altas, com 8 metros de altura, com grandes aberturas para janelas. Outro desafio significativo foi a variedade de formas das paredes em diferentes pisos, o que complicou a transferência de forças para os níveis inferiores. Tal exigiu uma análise detalhada para garantir que os caminhos de carga fossem corretamente geridos.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{8-meter-high precast walls }}}\]
Outro desafio surgiu na estrutura subterrânea, onde as paredes dos pisos superiores transferiam as suas cargas diretamente para pilares, sem possibilidade de reprojetar a estrutura resistente. Isto deveu-se ao facto de o esquema estrutural ter sido fixado durante a fase de projeto preliminar, deixando pouca flexibilidade para alterações durante a fase de projeto de execução. Numa situação específica, os engenheiros tiveram de projetar vigas de caixão de aço personalizadas para suportar grandes aberturas, garantindo que a integridade estrutural das paredes fosse mantida apesar das cargas significativas.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Steel box beams supporting walls with large openings}}}\]
Soluções e resultados
Para fazer face aos desafios deste tipo de projeto, a Innopolis Insenerid OÜ utilizou o software da IDEA StatiCa no seu fluxo de trabalho para acelerar ao máximo o processo de projeto. Especificamente, a aplicação IDEA StatiCa Detail foi utilizada para modelar vigas-parede complexas com descontinuidades.
O engenheiro Artur Andersalu utilizou paredes enfraquecidas por aberturas para portas e janelas. Pôde determinar facilmente as condições de fronteira, como o pilar de aço representado pelo apoio de mola atuando apenas à compressão e as paredes de suporte representadas por placas de apoio para apoios pontuais. Modelou também o teto para contabilizar a distribuição das cargas verticais dos pisos superiores, de forma a obter um fluxo de tensões mais preciso em função da geometria e das cargas. Ocorreram tensões significativas nos cantos, o que levou ao reforço adicional da armadura para evitar fissuras largas. Além disso, pôde determinar e verificar normativamente as deformações.
Para garantir a precisão do projeto, o engenheiro verificou também os resultados produzidos pelo IDEA StatiCa Detail utilizando o método Escora-e-tirante. A comparação foi realizada numa viga-parede sem abertura para avaliar a distribuição de forças. Ao cruzar os resultados, o engenheiro confirmou a fiabilidade da análise do software.
O projeto incluiu também vigas de betão com aberturas posicionadas próximo da extremidade, o que constituiu um desafio devido às elevadas forças de corte nessas zonas. Para garantir que as vigas pudessem suportar essas tensões, a equipa de engenharia utilizou o IDEA StatiCa para analisar a distribuição de cargas e otimizar a armadura.
Para fazer face às cargas concentradas dos pisos superiores transferidas diretamente para os pilares na estrutura subterrânea, a equipa de engenharia projetou pilares com consolos. Estes consolos proporcionaram uma melhor distribuição de tensões nos apoios dos elementos de parede, evitando problemas de controlo das tensões em estado limite de serviço. Ao incorporar consolos, os engenheiros conseguiram manter a integridade estrutural dos caminhos de carga sem necessidade de alterar o projeto arquitetónico original, o que era fundamental para o projeto e não permitia quaisquer alterações à estrutura.
Conclusão
A construção do complexo residencial em Tallinn, Estónia, foi um projeto exigente que requereu uma coordenação cuidadosa e um projeto estrutural avançado. O IDEA StatiCa Detail foi uma ferramenta importante na verificação normativa de pilares com consolos e vigas-parede com descontinuidades significativas, permitindo à equipa superar desafios como caminhos de carga irregulares e forças de corte em torno de aberturas.
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