Descrição enviada pela equipe de projeto. Os Jogos Pan-americanos é o terceiro maior evento poliesportivo internacional do mundo - superado apenas pelas Olimpíadas de Verão e os Jogos Asiáticos. Toronto, Ontário, foi a cidade anfitriã dos Jogos de 2015, do dia 10 de julho até 16 de agosto de 2015.
Em associação com a Ontario Tourism Marketing Partnership Corporation (OTMPC), o Governo de Ontário requereu a construção de uma área de celebração para destacar a incrível diversidade, a cultura e o patrimônio de Ontário durante os Jogos.
As estruturas estão formadas por uma série de arcos infláveis, intercalados com 'almofadas' longitudinais interconectadas que se inflam na mesma pressão dos arcos. Foram utilizados dois tipos de tecidos à prova de fogo na sua construção - um branco opaco utilizado nos arcos e um tecido translúcido para as almofadas, a fim de proporcionar a oportunidade de criar efeitos interessantes com iluminação interna. O conceito foi desenvolvido com o arquiteto e os métodos de construção utilizados foram idealizados por Tectoniks para estruturas tais como a construída para a Convenção Dreamforce em São Francisco, no ano anterior.
Normas
Após reuniões com as autoridades de planejamento urbano, se determinou que os pavilhões teriam que satisfazer os requisitos do Código de Construção de Ontário (OBC2012) além dos códigos locais de segurança contra incêndios. Visto que o OBC2012 não inclui dados de carga para o desenho das formas propostas dos pavilhões, concordou-se que se adotaria as partes pertinentes dos ASCE 7-10 ('Cargas de Desenho Mínimas para Edifícios e Outras Estruturas').
Análise Estrutural
O principal desafio era realizar plenamente a visão do arquiteto, de estruturas elegantes e esbeltas, e ao mesmo tempo, satisfazer as demandas dos diversos códigos - em particular os requisitos de carga de vento sobre tais estruturas grandes, abertas e leves em um local ao ar-livre. A fim de fazer as estruturas tão esbeltas quanto fosse possível, foi necessário desenvolver um modelo preciso para predefinir os possíveis desvios dos pavilhões quando se submetem aos distintos casos de carga prescritos pelos códigos e para determinar as tensões resultantes nos tecidos utilizados.
Um aspecto interessante em trabalhar com estruturas infláveis é que são materiais inerentemente finos e flexíveis utilizados na sua construção e devem extrair todas as cargas de compressão através pressão do inflável. Dado que a pressão da parte inflada seria a mesma em cada estrutura, o fator limitante seria proporcionar a pressão suficiente para eliminar as maiores cargas de compressão sem criar cargas de tensão em outras áreas que excedam a resistência do material (com fatores de segurança aplicados).
Utilizou-se uma análise de elementos finitos para facilitar este processo. Uma técnica que Tectoniks desenvolveu para simplificar este tipo de análise é equiparar uma viga inflável com uma viga rígida. Os dados de rigidez a flexão foram determinados a partir de ensaios de carga/flexão de vigas infláveis de diferentes diâmetros e pressões internas levadas a cabo nas suas instalações. Estes dados permitiram a criação de um modelo de elementos para determinar com precisão as desviações dos pavilhões. A interrogação dos modelos também produziu o máximo de momentos de flexão presentes nas estruturas, nas quais as cargas de membrana poderiam ser calculadas para comprovar que a pressão do ar interna seria suficiente para eliminar todas as cargas de compressão e que a resistência do material não fosse superada em qualquer ponto de flexão.
O uso desse foco permitiu que o desenho das estruturas fosse otimizado com rapidez, por isso, foram mantidas tão esbeltas quanto fosse possível de acordo com o desempenho estrutural. A esbeltez do desenho foi ainda maior ao fazer os limites visíveis das estruturas de tubos de menor diâmetro. Secções protótipo em escala foram construídas e aprovadas para validar as pré-determinações das análises e avaliar diferentes métodos de construção.
Fixação
A análise de elementos finitos também produziu as reações a nível do solo para os casos de carga considerados. Isto permitiu que o sistema de fixação dos pavilhões fosse desenhado com parafusos temporários e com uma capacidade de carga combinada com mais de 200 toneladas. Pontos rígidos na conexão unem-se a uma série de elementos carga localizados ao redor da base de cada pavilhão através de correias ajustáveis com cargas adequadas. O sistema foi desenhado de maneira que não seja necessária a utilização de cabos de retenção.
Os pontos cargas tiveram que concentrar-se em cada âncora e distribuir o peso na estrutura inflável sem superar a resistência do material. Quando foi setorizada, a carga mínima requerida para cada ponto de carga era de 1,850 kg. Foram desenhadas pontos de carga circulares de 800 mm de diâmetro, com anéis de carga de aço inoxidáveis centrais conectados a cintas de carga radiais. As cintas de carga foram feitas em um disco de suporte constituído em forma do mesmo material que o inflável que depois se une a estrutura utilizando um adesivo estrutural. Múltiplas provas de tração foram realizadas nas cargas de amostra para garantir sua idoneidade.
Padrões
As formas fluídas e orgânicas dos pavilhões significavam que eles seriam completamente assimétricos, sem repetição ou duplicação de qualquer um dos painéis de tela. Isto significou gerar um grande número de padrões únicos, cortando-os e fabricando-os em um tempo muito curto. Um modelo detalhado de superfície CAD foi criado para cada pavilhão. Usando software próprio de Tectoniks, desenvolvido internamente, cada um dos 15.000 painéis únicos 3D que compõe os pavilhões tornou-se um padrão de corte 2D completo com número de identificação, marcas de alinhamento e margens de costura.
O controle do fluxo e a fabricação de um grande número de componentes únicos requereu planejamento altamente eficaz e controle de qualidade para assegurar que cada um dos milhares de painéis fossem dimensionalmente precisos e montados na sequencia correta. Mais de 40 mil costuras soldadas tiveram de ser controladas com precisão e verificadas para a integridade estrutural e estanqueidade.
Sistema de controle de ar
Os pavilhões requerem um controle preciso da pressão do inflável a fim de alcançar os níveis de rendimento estrutural requeridos pelos códigos. Portanto, o sistema de gestão de ar é uma parte fundamental do esquema estrutural global. O sistema é composto por seis unidades independentes, cada uma com quatro sopradores de canal lateral 0.75 KW com dois controladores de processos digitais. Cada unidade está alojada em uma caixa com rodas para seu transporte e manipulação.
Os controladores do processo estão vinculados a transdutores de pressão que detectam a pressão de ar nos pavilhões. Os controladores estão programados com pontos de ajuste superior e inferior e o interruptor de insufladores de energia pode ser ligado e desligado conforme a necessidade em manter a pressão dentro desses limites. Ao ser uma construção praticamente hermética, os pavilhões consomem muito pouco ar (e eletricidade) um vez inflados.
Para o inflamento inicial dos pavilhões, são utilizados todos os insufladores, mas uma vez que isto seja atingido, somente um pequeno número é necessário para manter a pressão. Por consequência, o sistema possui um alto nível de redundância. No caso de danos aos pavilhões que resulta na perda de ar, os controladores automaticamente produzem ventiladores redundantes para compensar. A segurança é ainda maior com o zoneamento das seções de ar dentro dos pavilhões. Cada área possui sua própria unidade de inflamento independente, de modo que, em caso de um dano excessivo dentro de uma área, as seções restantes não se vem afetadas e possuem resistência suficiente para suportar a área danificada.
Durante as constates mudanças nas condições climáticas, a pressão do ar pode exceder o limite superior devido ao ganho solar. Nesta eventualidade, os controladores elétricos abrem válvulas de alívio para permitir que o ar escape até que se restabeleça a pressão do ar e o funcionamento normal.
