Fazendo parte dos planos estratégicos da Boeing para expandir seu Serviço Global de Cuidados com a Frota, a construção de um novo Hangar Boeing em Gatwick foi um projeto significativo, com a tecnologia digital e o BIM no centro de sua entrega bem-sucedida.

Projetada pela D5 Architects  e medindo 150 metros por 95 metros, aproximadamente do mesmo tamanho de dois campos de futebol, a construção do novo Hangar Boeing em Gatwick exigiu cerca de 3000 toneladas de aço estrutural. Projetado para permitir a manutenção do 787 dreamliner e 737MAX, o hangar também deve fornecer acomodações para o novo 777-9X, definido para ser o maior e mais eficiente avião a jato bimotor da Boeing, maior que o jato 747 jumbo da Boeing.    

Apontado como consultor líder em design no projeto, Mott McDonald  foi contratado para entregar o projeto estrutural, civil, de infraestrutura e instalações. Enquanto  JD Pierce, empreiteiro de aço estrutural, foi encarregado de detalhar e fabricar a estrutura de aço do hangar. Com ambos desempenhando papéis-chave na entrega do projeto, cada um deles recorreu ao pacote de software Tekla da Trimble para obter suporte.

Falando sobre o projeto, Pierre-Louis Morcos, que liderou a equipe Mott MacDonald, disse: Sem surpresa, este foi um projeto extremamente emocionante da nossa perspectiva como engenheiros estruturais. Dada a função da estrutura como um hangar de aeronaves, fornecer um espaço grande e livre de colunas era imperativo, garantindo que haja espaço suficiente para manobrar com segurança aeronaves dentro do hangar para atender aos requisitos funcionais. Para nós, isso obviamente significava que estávamos limitados em termos de espaço disponível para posicionar nossa estrutura de suporte e tivemos que considerar cuidadosamente os caminhos de carga e a estabilidade geral da estrutura, tanto no caso temporário quanto no permanente.

Mott MacDonald realizou a análise principal da estrutura de aço na Tekla Structural Designer, com um híbrido de estrutura de suporte e portal com um perfil de entalhe.

Pierre-Louis Morcos continuou: Havia inúmeros fatores desafiadores para nossa equipe considerar, além da estabilidade lateral do quadro estrutural, empenamento, efeitos térmicos e cargas de vento. Dado o grande espaço interno ininterrupto e alturas associadas a edifícios de 5 a 10 andares, estávamos trabalhando com alguns comprimentos de aço. Como resultado, foi essencial que considerássemos as restrições de construção e transporte no início para garantir que o programa de construção pudesse ser alcançado e reduzir o trabalho em altura. Não bastava apenas modelar o prédio "como construído". Foi importante modelar o edifício e considerar seu desempenho estrutural em diferentes condições e considerar a perspectiva prática e logística de montagem e transporte de fábrica para local.

Um exemplo de tal desafio logístico foi o processo de transporte das grandes seções de aço da fábrica de JD Pierce na Escócia para o local de Gatwick. Com algumas das treliças de aço na baía baixa medindo até 66 metros de comprimento, transportar estes teria sido um grande desafio. Em vez disso, Mott MacDonald optou por uma solução de design que considerasse essas restrições, em que algumas das treliças de aço eram feitas mais rasas para soldagem simples de fábrica. Isso significava que eles poderiam ser transportados para o canteiro de obras como elementos completos, sem serem emendados verticalmente nem exigindo licenças especiais de transporte. Devido ao seu comprimento, as treliças baixas da baía tiveram que ser divididas em quatro seções mais curtas horizontalmente, que foram simplesmente aparafusadas no local e levantadas no lugar.

Sequência de fabricação e construção gerenciada dentro do Tekla, transferida em todos os departamentos e processos.

Além disso, considerando a sequência de instalação, uma vez que os elementos foram entregues no canteiro de obras, esforços foram feitos durante as etapas de projeto para desenvolver um projeto que permitiria que o sistema de estabilidade permanente fosse alcançado no início durante a construção. Isso foi auxiliado pelo posicionamento do plano e da elevação.

Ian Poole, engenheiro estrutural da Mott MacDonald, explicou: Era vital analisar e modelar com precisão a estabilidade estrutural do hangar do ponto de vista da montagem, não apenas como uma estrutura completa final. Por exemplo, seções do edifício foram modeladas para fornecer um sistema de estabilidade permanente quase imediatamente após o levantamento, com uma redução considerável nas obras temporárias. Como a treliça de vigas na frente do hangar, que foi projetada para que proporcionasse a estabilidade necessária para que o resto da baía alta fosse construída, com obras temporárias mínimas.

Trabalhos temporários para treliça de caixa

Ser capaz de visualizar, avaliar e analisar com precisão decisões de design, como essas, no Tekla Structural Designer  foi extremamente valioso, e foi de fato um dos principais benefícios do software para nós.

Outro exemplo do Tekla Estrutural Designer em ação no projeto diz respeito à coluna de vigas de placa central do hangar – um elemento estrutural chave.

Ian Poole continuou: Ganhando um apelido de projeto como a "coluna de um milhão de dólares", esta coluna central foi crucial para ajudar a apoiar a treliça de entalhe e, por sua vez, grande parte da carga do telhado. Não só isso, mas a localização da coluna também foi altamente crítica, garantindo que ela não impactaria negativamente no espaço disponível de manobra dentro do hangar. Compreensivelmente, era um projeto extremamente complexo, com numerosas conexões de aço necessárias em cada conjunto, detalhes únicos e grandes forças de conexão axial e tesoura a considerar.

Através de uma combinação da habilidade e experiência da equipe de engenharia e das ferramentas inteligentes de visualização e análise dentro do Tekla Structural Designer, Mott MacDonald foi capaz de alcançar um design de coluna estrutural mais eficiente, economizando tempo, peso e custo.

Outro desafio no projeto, onde o uso da Tekla Structural Designer nos ajudou na avaliação de opções alternativas de design, foi em relação às conexões de aço. Dada a altura das colunas de suporte de aço do hangar, alguns deveriam ser fabricados como dois componentes separados, antes de serem aparafusados no local. Originalmente, as colunas foram projetadas com conexões de placa de cobertura. No entanto, seguindo a proposta de JD Pierce de usar conexões de placa final, fomos capazes de modelar a estabilidade de cada conexão no Tekla Structural Designer e determinar qual conexão era mais adequada em termos de desempenho e eficiência. Como resultado, pudemos concluir que a conexão de placa final oferecia uma instalação mais fácil, ao mesmo tempo em que proporcionava a estabilidade estrutural necessária.

Uma vez que a estrutura do Hangar Boeing tinha sido modelada no Tekla Structural Designer, incluindo todas as deflexões e cargas necessárias, Mott MacDonald foi então capaz de transferir este arquivo para JD Pierce – simplificando todo o processo.

Falando sobre seu papel no projeto, Angus Cormie, engenheiro-chefe da JD Pierce, disse: Fomos encarregados de detalhar e fabricar a estrutura de suporte de envelopes do hangar e conexões de aço. Tendo sido cliente Tekla há mais de 10 anos, sabíamos que o software tinha as ferramentas inteligentes necessárias para um projeto deste tamanho e significado, particularmente no que diz respeito à velocidade e precisão.

Uma vez que recebemos o arquivo modelo de Mott McDonald, fomos então capazes de alimentar esses dados em nosso modelo Tekla Structures. Como Pierre-Louis Morcos já aludiu, era crucial que a construção no local do hangar fosse considerada durante toda a fase de detalhamento. Aqui, novamente, o software Tekla e o nível de detalhes visuais contidos no modelo 3D foi uma ajuda real, permitindo-nos planejar e coordenar todo o processo de instalação.

No entanto, talvez tenha sido em relação às obras temporárias do projeto que o Tekla Structures e o uso do BIM se mostraram as mais valiosos. Embora Mott MacDonald tenha cuidadosamente projetado a estrutura da estrutura de aço do hangar para fornecer um nível de estabilidade permanente para si mesmo durante a construção, reduzindo assim a quantidade de suportes temporários de aço necessários, alguma quantidade de obras temporárias ainda permaneceu essencial. De fato, a estabilidade temporária é um grande aspecto da construção de edifícios de estruturas de aço, como este, com planejamento cuidadoso e projeto das obras temporárias essenciais. O projeto da fase de construção recai sobre o fabricante e o Tekla Structures e o Tekla Structural Designer forneceram as ferramentas para que a realizamos com segurança e eficiência.

Como mencionado anteriormente, a treliça de vigas na frente do hangar era um elemento estrutural chave, projetado para fornecer estabilidade de quadro precoce uma vez construído. No entanto, devido ao seu tamanho geral e ao peso e número dos componentes individuais de aço, decidiu-se que seria mais seguro montá-lo no chão, antes de ser levantado guindaste no lugar. Como resultado, os adereços temporários foram necessários para fornecer uma estrutura para as seções de treliça, enquanto estavam aparafusados no chão.

Usando o modelo do Tekla Structures, conseguimos extrair os pesos exatos e o centro de gravidade para cada componente de aço individual, para dentro de uma precisão de 5mm. Isso nos permitiu determinar o projeto e o posicionamento da estrutura de aço temporário, bem como ajudar a planejar e coordenar com segurança os elevadores subsequentes do guindaste. Dado o nível de detalhe que pegamos do modelo, podemos ter certeza dos pesos exatos e, portanto, escolher os guindastes apropriados para içar. Isso facilitou muito nossas vidas, permitindo-nos avaliar tudo de forma eficiente e obter as informações necessárias apenas com o toque de um botão.

Uma vez que o modelo Tekla Structures e os desenhos de fabricação correspondentes foram concluídos, JD Pierce foi então capaz de transferir esses dados diretamente do modelo 3D para suas máquinas CNC.

Angus concluiu: Os benefícios desse processo simplificado são claros. Não só nos poupa tempo, mas também remove o potencial de erro humano. Graças ao excelente nível de detalhes contidos no modelo Tekla e à integração inteligente entre o software e nossa máquina de fabricação semi - e totalmente automática, a precisão resultante é fantástica; como evidenciado pela qualidade de construção no chão e conexão subsequente na altura.

É essa precisão que talvez seja um dos maiores benefícios de um fluxo de trabalho baseado em modelos, beneficiando não apenas as obras permanentes de um projeto, mas também suas obras temporárias e o processo de montagem também. Você tem um modelo e uma estrutura que foi projetada para ser construída. Graças à detecção automática de interferências e integração com outras disciplinas, você pode garantir que o design final seja correto e, o mais importante, construível. O software BIM, como o Tekla, é um grande desenvolvimento dentro do setor, algo que teria ajudado a resolver e evitar tantos problemas em projetos passados.

Após a edificação do aço iniciada em junho de 2018, a construção da instalação do Hangar Boeing foi concluída em novembro de 2019, com o projeto listado no Structural Steel Design Awards 2020 alcançando o Finalista Nacional.