Descripción enviada por el equipo del proyecto. Los Juegos Panamericanos son los terceros juegos multideportivos internacionales del mundo - superado en tamaño sólo por las Olímpiadas de Verano y los Juegos Asiáticos. Toronto, Ontario fue la ciudad anfitriona de los Juegos de 2015, desde el 10 de julio hasta el 16 de agosto.
En asociación con el Ontario Tourism Marketing Partnership Corporation (OTMPC), el Gobierno de Ontario encargó la construcción de una Zona de celebración para destacar la increíble diversidad, la cultura y el patrimonio de Ontario durante los Juegos.
Las estructuras están formadas por una serie de arcos inflables, intercalados con 'almohadas' longitudinales interconectadas que se inflan a la misma presión que los arcos. Se utilizaron dos tipos de tejidos ignífugos en su construcción - un textil blanco opaco se utilizó para los arcos, mientras que un tejido traslúcido se utilizó para las almohadas con el fin de proporcionar la oportunidad de crear efectos interesantes con iluminación interna. El concepto fue desarrollado con el arquitecto y los métodos de construcción utilizados fueron ideados por Tectoniks para estructuras tales como la construida para la Convención Dreamforce en San Francisco el año anterior.
Normativa.
Tras conversaciones con las autoridades de planificación, se determinó que los pabellones tendrían que satisfacer los requisitos del Código de Construcción de Ontario (OBC2012), además de los códigos locales de seguridad contra incendios. Dado que OBC2012 no incluyó datos de carga para el diseño de las formas propuestas de los pabellones, se acordó que se adoptarían las secciones pertinentes del ASCE 7-10 ('Cargas de Diseño Mínimas para Edificios y Otras Estructuras').
Análisis estructural.
El reto principal era realizar plenamente la visión del arquitecto, de estructuras elegantes y delgadas, al mismo tiempo de satisfacer las demandas de los diversos códigos - en particular, los requisitos de carga de viento sobre tales estructuras grandes, abiertas y ligeras en un sitio expuesto. Con el fin de hacer las estructuras tan delgadas como fuese posible, fue necesario desarrollar un modelo preciso para predecir las desviaciones de los pabellones cuando se someten a los distintos casos de carga prescritos por los códigos y para determinar las tensiones resultantes en los textiles utilizados.
Un aspecto interesante de trabajar con estructuras inflables es que los materiales inherentemente delgados y flexibles utilizados en su construcción deben extraer todas las cargas de compresión en el plano a través de la acción de pre-tensión lograda por la presión de inflado. Dado que la presión de la inflación sería la misma en de cada estructura, el factor limitante sería proporcionar la presión suficiente para eliminar las mayores cargas de compresión sin crear cargas de tensión en otras áreas que excedan la resistencia del material (con factores de seguridad aplicados).
Se utilizó análisis de elementos finitos para facilitar este proceso. Una técnica que Tectoniks ha desarrollado para simplificar este tipo de análisis es equiparar una viga inflada con una viga rígida de rigidez a la flexión equivalente. Los datos de rigidez a la flexión se han determinado a partir de ensayos de carga / deflexión de vigas infladas de diferentes diámetros y presiones internas llevadas a cabo en sus instalaciones. Estos datos permitieron la creación de un modelo de elementos finitos para predecir con precisión las desviaciones de los pabellones. La interrogación del modelo también produjo el máximo de momentos de flexión presentes en las estructuras, de los cuales las cargas de membrana podrían ser calculadas para comprobar que la presión de aire interna fuese suficiente para eliminar todas las cargas de compresión y que la resistencia del material no hubiese sido superada en cualquier punto de flexión.
El uso de este enfoque permitió que el diseño de las estructuras sea optimizado con rapidez, por lo que se mantuvieron tan delgadas como era posible mientras se mantenía la confianza en su desempeño estructural. La esbeltez del diseño fue aún mayor al hacer los bordes visibles de las estructuras de tubos de menor diámetro. Secciones prototipo a escala fueron construidas y probadas para validar las predicciones del análisis y evaluar diferentes métodos de construcción.
Anclaje.
El análisis de elementos finitos también produjo las reacciones a nivel del suelo para los casos de carga considerados. Esto permitió que el sistema de anclaje de los pabellones se diseñen con tornillos de tierra temporales con una capacidad de carga combinada de más de 200 toneladas. Puntos duros en los tornillos se unen a una serie de parches de carga ubicados alrededor de la base de cada pabellón mediante correas ajustables con capacidades de carga adecuadas. El sistema fue diseñado de manera que no fuesen necesarios cables de retención.
Los parches de carga tuvieron que tomar la carga puntual factorizada de cada ancla y distribuirla en la estructura inflable sin superar la resistencia del material. Cuando fue factorizada, la carga mínima requerida para cada parche fue de 1,850 kg. Se diseñaron parches de carga circulares, de 800 mm de diámetro, con anillos de carga de acero inoxidable centrales conectados a cintas de carga radiales. Las cintas de carga fueron cosidas a un disco de soporte constituido en forma del mismo material que el inflable que después se une a la estructura utilizando un adhesivo estructural. Múltiples pruebas de tracción se realizaron en los parches de muestra para garantizar su idoneidad.
Patrones.
Las formas fluidas y orgánicas de los pabellones significaba que serían completamente asimétricos, sin repetición o duplicación de cualquiera de los paneles de tela. Esto significó generar un gran número de patrones únicos, cortándolos y fabricándolos en un tiempo muy corto. Un modelo detallado de superficie CAD fue creado para cada pabellón. Usando software propio de Tectoniks, desarrollado internamente, cada uno de los 15.000 paneles únicos 3D que componen los pabellones se convirtió en un patrón de corte 2D completo con número de identificación, marcas de alineación y márgenes de costura.
El control del flujo y la fabricación de un gran número de componentes únicos requirió planificación altamente eficaz y control de calidad para asegurar que cada uno de los miles de paneles fuesen dimensionalmente precisos y montados en la secuencia correcta. Más de 40 millas de costuras soldadas tuvieron que ser controladas con precisión y verificadss para la integridad estructural y estanqueidad.
Sistema de control de aire.
Los pabellones requieren un control preciso de la presión de inflado con el fin de alcanzar los niveles de rendimiento estructural requeridos por los códigos. Por tanto, el sistema de gestión de aire es una parte fundamental del esquema estructural global. El sistema se compone de seis unidades independientes, cada una con cuatro sopladores de canal lateral 0.75 KW bajo el control de dos controladores de procesos digitales. Cada unidad está alojada en una caja con ruedas para facilitar su transporte y manipulación.
Los controladores de proceso están vinculados a transductores de presión que detectan la presión de aire en los pabellones. Los controladores están programados con puntos de ajuste superior e inferior y el interruptor de sopladores de encendido y apagado según se requiera para mantener la presión dentro de estos límites. Al ser de una construcción prácticamente hermética, los pabellones consumen muy poco aire (y electricidad) una vez inflados.
Para la inflación inicial de los pabellones, se utilizan todos los sopladores, pero una vez que esto se logra sólo un pequeño número son necesarios para mantener la presión. Por consiguiente, el sistema tiene un alto nivel de redundancia. En el caso de daños a los pabellones que resulta en la pérdida de aire, los controladores automáticamente traen ventiladores redundantes de vuelta en línea para compensar. La seguridad es aún mayor con la zonificación de las secciones de aire dentro de los pabellones. Cada zona tiene su propia unidad de inflación independiente de modo que en caso de un daño excesivo dentro de una zona, las secciones restantes no se ven afectadas y tienen resistencia suficiente para soportar el área dañada.
Durante condiciones climáticas cambiantes, la presión del aire puede exceder el límite superior debido a la ganancia solar. En esta eventualidad, los controladores eléctricos abren válvulas de alivio para permitir que escape el aire hasta que se restablezca la presión de aire de funcionamiento normal.
