Proyecto finalista del año y mejor deporte/entretenimiento: Exposición agrícola de Tianfu

Las bóvedas elevadas son las estructuras de madera más grandes de Asia, algunas con claros de más de 450 pies. Foto cortesía de StructureCraft

Como representación del potencial de la construcción con madera, la Exposición Agrícola de Tianfu amplía los límites de lo que es posible. La estructura de madera más grande de Asia y una de las más grandes del mundo, las cinco bóvedas del proyecto están compuestas de cuerdas de madera altísimas ancladas con correas de acero, todas encerradas en membranas de ETFE pretensadas.

Las estructuras de madera en masa son raras en China, pero los diseñadores de la firma de diseño China Architecture Design & Research Group (CADG) querían algo que representara el mensaje sostenible y el entorno natural de la exposición agrícola. CADG trabajó con el ingeniero estructural StructureCraft en los diseños distintivos de las bóvedas, que incluyen 3500 miembros de madera laminada encolada curvados de manera única. "La restricción de incendios para materiales estructurales en China es el mayor obstáculo para la promoción de estructuras de madera", explica Cui Kai, arquitecto jefe de CADG. "Lo que hizo posible este proyecto fue que los espacios debajo de las bóvedas se definen como espacios exteriores. Solo cuando las bóvedas se vieron como estructuras que no son de construcción pudimos eludir las restricciones de los códigos contra incendios". Esta "exteriorización" del espacio también encaja con el propósito de las estructuras como áreas de exhibición de productos agrícolas y otras actividades al aire libre, agrega.

Después de abordar las preocupaciones sobre la seguridad contra incendios y los problemas sísmicos, el principal desafío fue cómo traducir los diseños 3D en algo que pudiera ser ensamblado por equipos de trabajo que pueden tener una experiencia limitada en la construcción masiva de madera. Además, las restricciones de viaje relacionadas con COVID-19 limitaron las oportunidades para que los ingenieros de StructureCraft, con sede en Canadá, visitaran el sitio en persona.

"Creamos un modelo de fabricación completo y muy detallado en Rhino que pudo impulsar casi toda la secuencia de construcción", dice Lucas Epp, vicepresidente y jefe de ingeniería de la empresa con sede en Abbotsford, Columbia Británica. "Pero, ¿cómo le dices a cientos de trabajadores en China cómo construir esto, cuando solo pudimos llevar a una persona de nuestra empresa a China durante la construcción?"

Foto: Kang Kai

StructureCraft había trabajado de forma semi-remota en otros proyectos en China antes, pero el proyecto de Tianfu estaba en otra escala. Lo que decidió la empresa fue prefabricar por completo los segmentos de glulam en Europa, luego colocarlos en contenedores y enviarlos a China listos para ensamblar. "Todos los elementos fueron pre-CNC'ed, precortados a medida, hasta los orificios para tornillos y todo", dice Epp.

Pero eso no hizo que los elementos estructurales fueran menos arduos de diseñar. "Un sistema de entramado normal sería el diseño tradicional, pero el arquitecto quería quitar las correas del entramado", explica Epp. El diseño resultante tiene cada arco compuesto por un solo cordón inferior con dos cordones superiores conectados por una simple correa de acero. Las conexiones de base de acero en cada extremo de un arco transfieren las fuerzas de cuerda a través de placas de acero empotradas en los cimientos de hormigón de las bóvedas. El diseño simplificado permitió que los miembros de glulam se enviaran en contenedores de envío estándar.

Foto: JI Li

Al llegar de Europa, los componentes prefabricados de los arcos se ensamblaron fuera del sitio en China y luego se colocaron en su lugar mediante grúas en el sitio. El más grande de los arcos tiene luces libres de hasta 450 pies y tiene casi 150 pies de altura. "Estas son estructuras enormes, por lo que pudimos automatizar la creación de los dibujos de taller [a partir del modelo 3D]", dice Epp. "Fueron cerca de 15.000 dibujos de taller, todos automatizados".

Con Procore, StructureCraft pudo coordinar con los trabajadores en China el estado de cada pieza de los arcos, documentando cualquier daño o error de fabricación. "El uso de Procore nos permitió tener hipervínculos de cada pieza, sumergirnos en cualquier ensamblaje específico, profundizar en esa pieza y ver el dibujo del taller", dice Epp. Los trabajadores en China subían fotos de cada pieza a medida que entraban y se instalaban, adjuntando las imágenes en Procore. "Subían una imagen en Procore y la veíamos en nuestro iPad un minuto después", dice Epp.

Foto: Structurecraft

El montaje de las bóvedas de madera maciza también se complicó por un cronograma de proyecto agresivo que contemplaba la construcción de los espacios interiores de las bóvedas mientras las bóvedas aún se erigían sobre ellos. Según Epp, esto condujo a algunas revisiones rápidas del esfuerzo de puesta en escena, ya que se descubrió que las torres de apuntalamiento planificadas para los arcos estaban ubicadas en lugares que ya no eran accesibles. "Usamos estas torres de apuntalamiento dinámicas, con muchos gatos y bisagras ajustables para que pudieran funcionar en diferentes ángulos de las cuerdas", dice. El ensamblaje de las bóvedas requirió seis de las 15 grúas en el sitio, incluidas algunas grúas sobre orugas de 500 toneladas.

Foto: Structurecraft

Si bien la madera en masa sigue ganando aceptación en China, donde el acero estructural y el hormigón se utilizan ampliamente, Epp dice que el proyecto Tianfu ya está llamando la atención. "Este es un hito para la madera en China", dice. Los comités nacionales de revisión de estándares sísmicos y contra incendios que aprobaron el proyecto incluyeron arquitectos e ingenieros de toda China, quienes vieron que era posible, agrega Epp. "Queríamos lo que quería el arquitecto: una visión sostenible. Y descubrimos que los desafíos técnicos eran superables".

Cui Kai de CADG está de acuerdo. “El éxito de este proyecto ha llamado la atención de un gran número de clientes, incluidos gobiernos locales y desarrolladores, porque se ajusta a las estrategias nacionales de desarrollo verde y bajo en carbono”, dice. "Creo que los enfoques de diseño de madera en masa tendrán más oportunidades de aplicación en el futuro".

Jeff Rubenstone es editor adjunto de noticias y tecnología en Engineering News-Record. Como director de noticias de ENR, supervisa la cobertura de noticias de la publicación y también cubre las tecnologías e innovaciones emergentes en el espacio de la construcción. Con más de una década de experiencia informando sobre la industria, Jeff tiene una amplia experiencia en periodismo de ingeniería y construcción. Tiene su sede en la ciudad de Nueva York.