Colunas Ambulantes no Projeto Laurel Rittenhouse Square
Sobre colunas ambulantes
Uma coluna ambulante refere-se a uma coluna estrutural que não está alinhada verticalmente entre pisos, o que significa que a coluna superior não assenta diretamente sobre a coluna inferior. Em vez disso, a coluna "caminha" ou desloca-se horizontalmente de um nível para outro ao longo de uma série de pisos. Esta transição gradual distribui a carga de forma mais uniforme, em vez de a transferir de uma só vez.
Com vasta experiência em engenharia estrutural, a IMEG tem estado na vanguarda do dimensionamento e implementação de soluções para projetos complexos. A sua competência reflete-se não só no trabalho em desenvolvimentos de grande visibilidade, mas também no compromisso com a partilha de conhecimento através de conferências do setor. Reconhecendo a necessidade de ferramentas analíticas avançadas, a IMEG integrou as soluções IDEA StatiCa no seu fluxo de trabalho há quatro anos, melhorando a sua capacidade de abordar dimensionamentos estruturais complexos com maior precisão e eficiência.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Walking Columns – A Proposed Design Methodology October 20, 2021, Presented by: Clifford Schwinger, PE}}}\]
Teoria na prática
O que têm em comum o Seminole Hard Rock Hotel & Casino em Hollywood, o Vancouver House em Vancouver e o The Laurel Rittenhouse Square na Filadélfia? A superação de desafios com recurso a colunas ambulantes e ao dimensionamento pelos engenheiros da IMEG.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Vancouver House, The Laurel Rittenhouse Square, Seminole Hard Rock Hotel and Casino}}}\]
Enquanto no Seminole Hard Rock Hotel e no Vancouver House o foco era principalmente na forma arquitetónica ao utilizar colunas ambulantes e inclinadas, no The Laurel Rittenhouse Square, as colunas ambulantes foram utilizadas para expandir os pisos superiores para oeste, preservando simultaneamente um edifício histórico na base. Trata-se de um projeto recente da IMEG.
The Laurel Rittenhouse Square é uma torre residencial de ultra-luxo com 50 andares e 54 200 m², sendo o edifício residencial mais alto da Filadélfia. Projetado pela Solomon Cordwell Buenz e com engenharia da The Harman Group (atualmente IMEG), inclui 65 apartamentos em condomínio, 184 apartamentos de arrendamento e um pódio de três pisos com espaços comerciais e de restauração.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{The Laurel Rittenhouse Square in Philadelphia}}}\]
Um desafio estrutural fundamental consistia em preservar um edifício histórico adjacente de três pisos, maximizando simultaneamente a área de piso. Para o conseguir, os engenheiros implementaram colunas ambulantes, deslocando gradualmente as colunas portantes ao longo de quatro pisos para suportar os mais de 40 andares acima.
Desafios de engenharia
Atualmente, não existe uma metodologia ACI 318 estabelecida para o dimensionamento de colunas ambulantes. Os engenheiros estruturais devem, por isso, recorrer principalmente a uma abordagem baseada em princípios fundamentais de engenharia estrutural e na experiência. Isto pode ser complexo, uma vez que as colunas ambulantes podem apresentar condições únicas. No entanto, tratam-se de regiões de descontinuidade e, como tal, as colunas são dimensionadas de acordo com a forma como a norma aborda essas zonas — o método Escora-e-tirante (SaT), ainda que o ACI não mencione explicitamente as colunas ambulantes. Por isso, são necessários engenheiros mais experientes para considerar todos os dados e condições que intervêm no cálculo. O método SaT baseia-se numa hipótese inicial. Contudo, se essa hipótese for incorreta, pode não refletir com precisão a realidade, tornando a experiência indispensável.
Soluções e resultados
A IMEG implementou o IDEA StatiCa Detail para realizar uma análise comparativa face aos cálculos manuais pelo método escora-e-tirante da ACI 318-14. Esta abordagem foi fundamental para validar comportamentos estruturais essenciais e garantir a conformidade com as melhores práticas de engenharia.
O IDEA StatiCa Detail desempenhou um papel determinante na avaliação da transmissão de cargas entre múltiplos pisos, na avaliação do impacto das forças horizontais aplicadas aos pisos pelas colunas ambulantes e na identificação de potenciais zonas de fendilhação por tração resultantes de escoras em garrafa. Estes dados são essenciais para otimizar as soluções de dimensionamento e mitigar os riscos estruturais.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Hand calculation of walking column}}}\]
O software aumentou a fiabilidade das decisões de engenharia em cenários complexos, proporcionando uma análise mais refinada das distribuições de tensões e das interações de forças.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Model and results of walking column in IDEA StatiCa Detail}}}\]
Desde janeiro de 2021, o escritório da IMEG na Filadélfia integrou o software IDEA StatiCa no seu fluxo de trabalho para analisar elementos estruturais não normalizados e para desenvolver soluções para desafios arquitetónicos complexos.
O IDEA StatiCa Detail disponibiliza uma solução para a análise de regiões de descontinuidade (regiões D) utilizando o método não linear Método do Campo de Tensões Compatível (CSFM). Este método permite aos engenheiros obter uma compreensão mais aprofundada do comportamento estrutural real, incluindo padrões de distribuição de cargas, concentrações de tensões e exigências de armadura em elementos de betão.
Conclusão
As colunas ambulantes representam um desafio estrutural único que requer uma abordagem cautelosa. A IMEG demonstrou competência neste domínio, aplicando metodologias e ferramentas avançadas como o IDEA StatiCa para validar outros métodos. Ao integrar com sucesso colunas ambulantes em projetos de grande visibilidade, como o The Laurel Rittenhouse Square, a IMEG demonstrou como a engenhosidade da engenharia pode superar obstáculos arquitetónicos e estruturais.
À medida que o setor continua a evoluir, a utilização de colunas ambulantes tornar-se-á provavelmente mais refinada, com soluções de software avançadas a desempenhar um papel crucial na garantia de dimensionamentos seguros e eficientes.
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