Vista saída pavilhão e acesso loja

SISTEMA CONSTRUTIVO E ANÁLISE ESTRUTURAL

A forma orgânica projetada para a cobertura resultará em uma geometria na forma de uma grelha duplamente curva, assemelhando-se a forma de uma casca. As estruturas com forma de membrana reticulada (gridshells structures) resistem à sua forma devido à combinação de efeitos de arco (compressão) e efeito de cabo (tração), independendo da curvatura que possua. A escolha de uma grelha reticulada é a melhor solução para este tipo de geometria, pois otimiza o comportamento de resistência, aumenta aproveitamento de material e a estrutura é mais eficiente. O resultado é uma estrutura mais leve e eficiente.

O uso da grelha de madeira reticulada tem vantagens comparando-se com estruturas de concreto e aço. As estruturas de concreto são construídas in loco, enquanto as estruturas de aço precisam ser elementos pré-fabricados e a repetição desses elementos em geral é limitada, portanto, em ambos os casos, o resultado é caro e complexo. Já uma grelha de madeira reticulada pode ser construída unindo elementos retos e idênticos. Além disso, a madeira é leve e flexível, o que facilita

o processo de construção e reduz os custos na construção, ao mesmo tempo que é rígida o suficiente para que as deformações sejam mínimas.

A grelha de madeira reticulada estará apoiada em todo o seu perímetro através de uma borda rígida de tubo circular metálico seguindo a forma ondulada resultante da curvatura da grelha. Este perímetro tubular ficará suportado por pilares inclinados em pontos de transição entre as curvaturas do perímetro. A borda perimetral será uma estrutura autoportante rígida com capacidade de resistir às cargas transmitidas pela grelha.

Em resumo, a estrutura é projetada com o objetivo de alcançar a máxima eficiência estrutural. Por isso, todos os elementos resistem às cargas através de esforços axiais, com objetivo de otimizar o material estrutural. As cargas da cobertura são transmitidas através das vigas paralelas da grelha reticulada por esforços de tração e compressão para o perímetro rígido. Este perímetro externo transmite as cargas devido às forças de compressão para os pilares que suportam todo o conjunto.

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vigas em madeira

painéis em compensado

proteção contra intempéries

revestimento em madeira

As vigas em madeira laminada colada são compostas por duas ripas interligadas. Elas conformam um grid de madeira com módulos de 1,50x1,50m, criando uma casca estrutural (gridshell).

Acima das vigas são fixados painéis em compensado.

Para tornar a estrutura em madeira a prova de intempéries, uma camada de alumínio é colocada sobre os painéis de madeira.

Revestimento em madeira para dar acabamento a cobertura

Gráficos de análise de deformações do Gridshell da cobertura. Os pontos com maior deformação (azul) são superados pelo apoio estrutural quando a cobertura encontra o solo na praça externa. O estudo estrutural garante sua viabilidade.

Gráficos de análise de tensões do Gridshell da cobertura, maiores tensões são suportadas pela viga perimetral, garantindo sua viabilidade.

planta baixa - 1º pav

corte bb’

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ESC. 1:250

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1. Espaço expositivo 2. Sanitário 3. D.M.L. 4. Sala de reunião 5. Louge VIP VVIP 6. Diretor 7. Depósito 8. Restaurante 9. Cozinha

SOBE

DESC

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+4,00m

+4,00m

0,00m

+7,20m

Legenda imagem.

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

Propomos a implantação de um sistema de painéis solares para produção de energia renovável e limpa no Pavilhão. Nossa intenção é que o sistema produza mais de 25% da energia exigida para o funcionamento das atividades do edifício.

A partir da análise do movimento solar durante o período de funcionamento da Expo Dubai 2020, identificamos 3 regiões com maior incidência de luz solar para implantação dos painéis. Estas são orientadas ao sul e estão nas partes mais altas da cobertura ondulada. A implantação dos paineis nessas regiões otimizará a eficiência de todo o sistema. Os painéis solares serão instalados sobre a malha da cobertura e serão translúcidos, deixando passar luz natural sobre ela, o que diminuirá a necessidade de luz artificial no interior do edifício.

Fizemos uma estimativa preliminar sobre a produção de energia dos painéis solares utilizando a seguinte fórmula:

área x eficiência x horário de pico do sol x % de produção efetiva = energia produzida (kwh/dia)

• Área: consideramos 400 m2 de painéis.

• Eficiência e Produção efetiva: a eficiência e a produção efetiva dos painéis solares dependem do tipo e da qualidade do sistema a ser escolhido. Para o cálculo utilizamos valores médios.

• Horário de Pico do Sol: assumimos como base de partida uma irradiação solar de 100w/m2, que para o caso específico de Dubai o valor é de 5.84 de horário de pico (horas nas quais a irradiação solar é superior a 100w/m2).

400 x 0.2 x 5.84 x 0.75 = 350,4 kwh/dia 127,90 kwh/ano

A normativa de Dubai considera um edifício sustentável quando seu consumo de energia fica em torno de 110-160kWh/m2/ano. Utilizando este dado como base, para uma superfície construída de 3.824 m2 temos:

• 110kWh/m2/ano x 3845 sqm= 422,950 kWh/ano, então 400 m2 de painéis solares pode produzir 30% do consumo anual.

• 160 kWh/m2/ano x 3845 sqm = 615,200 kWh/ano, então precisaríamos de 500 m2 de painéis solares pode produzir 25% do consumo anual.

Como foram considerados apenas os horários de pico, a grande probabilidade é que seja necessária menos área de painéis para se atingir 25%. A depender da eficiência do painel e da área de painéis poderemos atingir entre 25% e 50% de energia renovável.

Vista saída do pavilhão

SISTEMA DE ÁGUA NEBULIZADA (water mist)

Como incremento à qualidade interna do edifício, será implantado um sistema de água nebulizada ou Water Mist, estrategicamente distribuído de forma a aproveitar os fluxos da ventilação cruzada. O sistema será de alta pressão com vapor de partículas pequenas, o que minimiza o uso de água e gera maior sensação de refrescamento.

Será dada atenção especial nas regiões próximas às estruturas verticais que suportam a coberta, já que elas acentuam o efeito chaminé , removendo mais rápido o ar quente das camadas superiores. A água nebulizada também será implantada próxima da vegetação proposta, o que reduzirá a necessidade das regas das plantas e gerará um microclima apropriado para a manutenção da vegetação. Nas regiões de maior fluxo de permanência, como no restaurante e na loja, o sistema de água pulverizada será instalado acima das áreas verdes. Nos pilares centrais o sistema será implantado em espiral integrado ao circuito imersivo e à rampa de circulação vertical.

QUALIDADE DO AMBIENTE INTERNO

Incorporamos ao projeto estratégias sustentáveis passivas que minimizam a necessidade por equipamentos caros e adotam soluções de desenho e materialidade. Assim, o desenvolvimento do projeto ganha forma através do que se deseja em termos de conforto ambiental e eficiência energética. 1. Sombreamento das FachadasO fechamento perimetral do edifício será recuado para gerar sombra na fachada, o que reduzirá o ganho térmico de seu material. Esta ação junto com a ventilação cruzada facilitará a eliminação do calor e manterá uma temperatura fresca, reduzindo a necessidade de meios de resfriamento adicionais. 2. Ventilação CruzadaA Cobertura Ondulada possibilita a geração de fluxos constantes de ventilação cruzada no interior do edifício. O ar quente é estimulado a subir para as regiões mais altas e a área habitável fica com temperaturas mais confortáveis.O ar entrará pelas áreas mais baixas da cobertura, implantadas na fachada norte, o que garante um ar mais fresco. A fachada Sul terá um fechamentio espesso para evitar com que o ar quente gerado pela incidência do sol entre no interior do edifício. Esta fachada terá aberturas pequenas para potencializar o movimento e a velocidade de saída do ar quente.3. Proteção solar

Implantação de elementos verticais de proteção solar nas fachadas oeste e leste.4. Efeito ChaminéDe forma a evitar a acumulação do ar quente na parte superior da cobertura e fomentar o movimento constante de ventilação cruzada no interior do edifício, serão instalados painéis retráteis nas áreas mais altas da cobertura. Eles serão ativados mediante um sistema de controle de temperatura com sensores distribuídos pela cobertura. Desta maneira há redução da necessidade de equipamentos adicionais de ventilação e resfriamento.5. Massa Térmica Seguindo a construção tradicional de climas quentes e recorrendo ao princípio da Massa Térmica, propomos que o fechamento perimetral do edifício seja composto por uma parede sólida de grande espessura com material capaz de absorver e armazenar o calor e o frio, transmitindo-os ao ambiente interno de maneira lenta e contínua. Uma vez alcançada estabilidade térmica, a variação entre a noite e o dia pode ficar em apenas +/- 5°C. Propomos a utilização de painéis pré-fabricados de terra compactada de alta densidade, solução confiável que têm como base métodos tradicionais de execução de muros térmicos, solução utilizada de forma semelhante pela arquitetura vernacular local. Poderá ser utilizada a terra existente no entorno do projeto, diminuindo a pegada de carbono associado ao transporte dos materiais até a construção, e com a pré-fabricação há menor impacto na obra e redução no consumo de água para construção do muro e minimização na execução da obra.

Variações de temperatura para o material propostofaixa de temperatura diária externa (oc) 21-40

espessura da parede (mm) 450-610

atraso térmico (h) 12-16

variação da temperatura interna do ar diurno (oc) 4,5oC *

Amortecimento

Temperatura interna

Temperatura externa

DiaDia

30oC

15oC

Noite

Zona de conforto

5. massa térmica

2. ventilação cruzada

1. sombreamento da fachada

4. efeito chaminé3. proteção solar

Fachada Norte Fachada Sul

terra

local

abert

ura zenital

elem

en

tos verticais

pain

éis pré-fabricados

20 de Outubro 20 de Novembro 20 de Dezembro 20 de Janeiro 20 de Fevereiro 20 de Março 20 de Abril

painéis solares translúcidos

Diagrama alocação dio sistema de água nebulizada acionado de forma automática para controlar a temperatura interna, aumentando o conforto e eliminando a necessidade de sistemas convencionais de climatização nos espaços principais.

Análise de melhor localização das placas solares

Legenda imagem.

Legenda imagem.

FACHADAS

1. Rimth - Haloxylon salicarnicum (Nativo nos Emirados Árabes)2. Christs Thorn - Ziziphus spina-christi (Nativo nos Emirados Árabes)3. Incense Grass - Cymbopogon commutatus (Nativo nos Emirados Árabes)4. Turgid Panic Grass - Panicum turgidum (Nativos nos Emirados Árabes)5. Cactos - disponibilidade local

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6. Furcréia - Furcraea foetida7. Butiá - Butia capitata8. Alamanda - Allamanda cathartica9. Abacaxi - Ananas sp.

10. Jerivá - Syagrus romanzoffiana11. Bananeira - Musa sp.12. Alocasia - Alocasia macrorrhiza13. Helicônia - Heliconia psitacorum14.Guaimbê - Philodendron bipinnatifidum15. Costela de Adão - Monstera deliciosa16. Singônio - Syngonium podophyllum

PAISAGISMO

O paisagismo busca ressaltar a natureza do Brasil, e representar as diferentes paisagens observadas em sua extensão continental, através de composições florísticas que remetem aos seus biomas e a sua capacidade de integração ecológica com o ser humano e, sobretudo, com os povos nativos e comunidades tradicionais.

Em cada conjunto paisagístico, tem-se o intuito de lembrar que o Brasil tem a maior quantidade de biomas e a maior diversidade de fauna e flora do planeta, sendo assim, um agente relevante nas questões internacionais relacionadas com a sustentabilidade, mudanças no clima e as inovações nos modos de produção agrícolas e industriais, na cultura e no turismo sustentáveis.

Para que fosse possível a criação de composições da paisagem semelhantes ao meio natural foram avaliados os aspectos logísticos, fitossanitários e comercias das implementações, uma

pesquisa extensa que resultou no apoio de fornecedores locais de plantas e insumos, o que assegura a exequibilidade das ideias propostas.

A volumetria dos arranjos florísticos se dão de maneira progressiva, partindo das composições campestres, passando pelas formações savânicas, até atingir a exuberância das florestas tropicais.

O paisagismo então não será meramente contemplativo ou figurativo, mas se relacionará com a expografia e as mensagens passadas em cada momento ao visitante. O resultado é uma vegetação assimétrica em relação à edificação que inicia-se de forma mais moderada e com mensagens de alerta ao nosso papel na garantia da sustentabilidade, e finaliza de forma intensa e abundante, com a mensagem de que se cada umfizer sua parte seremos capazes de manter nossa biodiversidade.

conjunto de espécies | clima seco conjunto de espécies | transição conjunto de espécies | clima úmido

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Fachada Norte

Diagrama alocação de conjuntos de espécies

Fachada Sul

Fachada Oeste

planta de coberturaESC. 1:250

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b’

ACESSO ÁREA VIP E VVIP

CARGA E DESCARGA

ACESSO E ÁREA DE FILA SAÍDA

ACESSO FUNCIONÁRIOS

ACESSO ALIMENTAÇÃO ACESSO LOJA

PRAÇA EXTERNA

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+10,0m

+16,5m +14,0m

+15,0m

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PROCESSO DE MONTAGEM / DESMONTAGEM

O processo de montagem da cobertura é dividido em duas partes principais: por um lado, a construção dos elementos de suporte externos e, por outro lado, a construção da grelha de madeira reticulada.

O processo se iniciará com a construção das fundações e dos pilares que apoiam o perímetro externo estrutural. Após os pilares estarem locados, a estrutura do perímetro externo em tubo circular metálico será montada in loco, as diferentes partes serão unidas e serão montadas sobre os pilares. Quando o conjunto formado pelos pilares e perímetro esteja concluído se tornará uma estrutura autoportante e independente na qual a grelha de madeira reticulada será montada.

A construção da grelha será feita através da ligação das extremidades das vigas de madeira proporcionando a forma final da cobertura durante o avanço da montagem. A montagem começará unindo as vigas de madeira ao perímetro e avança em direção ao centro da cobertura. Para a geometria final, as vigas de madeira serão montadas sobre uma estrutura temporária funcionando como uma fôrma, que será montada e desmontada em etapas para adaptar as vigas à curvatura desejada. Quando a grelha inteira for finalizada, a estrutura da cobertura fica sob carga e a fôrma temporária será removida.

O processo de desmontagem consiste em realizar o procedimento inverso. Primeiro, a grelha de madeira é desmontada com a ajuda de formas temporárias e, posteriormente, a estrutura do perímetro é removida.

A estrutura da cobertura poderá ser transportada para o Brasil e utilizada para construção de pavilhão idêntico para abrigar usos de museu ou centro cultural, ou ainda ser dividida em pavilhões menores, distribuídos em distintas regiões do país.

Pode ser estudada a viabilidade do transporte dos painéis de terra compactada para reutilização, ou considerar sua desmontagem total e destinar a terra para outros fins e voltar a construi-los aqui.

Dessa forma, o projeto baseia-se nos princípios da economia circular, considerando os ciclos biológico e técnico dos materiais ao completar o ciclo construtivo, além de garantir impactos positivos para a indústria local, economia e meio ambiente.

edificação material (usd) mão de obra (usd) total (usd) infos

obra civil 910.000,00 343.070,00 1.253.070,00 Mobilização, fundações, estrutura

arquitetura 1.400.000,00 527.800,00 1.927.800,00 Painéis de fachada, fechamentos internos, pisos, acabamentos, esquadrias, mobiliário e equipamentos

paisagismo 377.500,00 263.900,00 641.400,00 Preparação do terreno, vegetação, sistema de irrigação

instalações elétricas 700.000,00 131.950,00 831.950,00 Instalações elétricas, quadros de distribuição, iluminação, proteção

saneamento e água 350.000,00 131.950,00 481.950,00 Abastecimento de água, drenagem e saneamento

prevenção contra incêndio

280.000,00 105.560,00 385.560,00 Instalações de detecção e proteção contra incêndios

instalações mecânicas 385.000,00 145.145,00 530.145,00 Instalações de climatização e ventilação, sistema de água pulverizada

equipamentos e controle 280.000,00 105.560,00 385.560,00 Instalações de controle e automação (BACS)

serviços e abastecimento 315.000,00 118.755,00 433.755,00 Trabalhos de conexão a serviços existentes

1. custo total da edificação 6.871.190,00

2. custo de execução cobertura 1.935.450,00 Estrurura metálica de suporte, malha estrutural em madeira laminada colada (MLC), forro em chapas e cobertura em madeira

3. custo expografía 1.958.289,15 Elementos expográficos, equipamentos, audio, video e outros efeitos, elementos interativos.

4. sistemas de eficiência energética e conforto 400.000,00 Placas solares, sistema de controle de temperatura

5. custo desmontagem e transporte 2.679.583,00 Desmontagem, transporte ao Brasil e remontagem

orçamento total (usd) 13.844.512,15

ORÇAMENTO

Baseado nas exigências e no custo total de referência para execução da obra do Termo de Referência, apresentamos o orçamento estimado do projeto, no custo total de USD 13.844.512,15.

peças da grelha de madeira

elementos metálicos

painéis de terra compactada

locação dos pilares e fundação

pavilhão idêntico para museu / centro cultural ou pavilhões menores para fins diversos

armação da estrutura metálica montagem da grelha da cobertura curvatura das vigas junção dos painéis de fechamento

desmontagem

montagemexpo 2020

estr

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Foto: Savill Building, Glenn Howell Architects

Foto: Processo de construção ascendente, Linkwitz

Foto: Savill Building, Glenn Howell Architects

revestimento da cobertura em madeira certificada

estrutura gridshell em madeira laminada colada

pilares e viga metálicos

painéis de terra compactada

Vista posterior do pavilhão