Engenharia vertical: Por dentro do edifício modular mais alto do mundo com Michael Hough, da MJH Structural Engineers
Uma entrevista com Michael Hough, fundador da MJH Structural Engineers
A carreira de Michael Hough na área de engenharia começou no setor externo, com um fabricante de concreto pré-moldado com sede em Dublin, no final da década de 1980.
"Iniciei minha carreira de engenheiro em uma empresa de fabricação de pré-moldados e adquiri conhecimentos e interesses na natureza externa da construção", diz Hough. "Apesar de ter passado para a engenharia consultiva, quando olho para trás, vejo que sempre tive interesse no detalhamento, na compreensão de como os elementos se uniam e na criação de soluções sob medida para conexões e montagens. Esse interesse me incentivou a entrar na área de construção externa que engloba a construção modular."
Após alguns anos, Michael ingressou na Barrett Mahony Consulting Engineers em Dublin e progrediu até se tornar um dos sócios-gerentes. Depois, tendo sido apresentado à construção modular em 2003, Michael começou a trabalhar por conta própria e fundou a MJH Structural Engineers em 2015 para se concentrar no fornecimento de soluções para o setor de construção modular.
Como encontrar o parceiro modular perfeito
Desde a fundação da MJH, a construção modular passou por um amadurecimento tanto localmente no Reino Unido quanto no cenário global, em parte devido aos serviços de engenharia estrutural fornecidos pela MJH. Desde 2015, a MJH tem fornecido o projeto de engenharia estrutural para a Vision Modular Systems (VMS), o fabricante por trás de vários projetos modulares de arranha-céus que ultrapassaram os limites da construção modular em termos de altura da construção, tempo de conclusão do projeto e complexidade da engenharia estrutural.
"Trabalhamos em estreita colaboração com a VMS e, em particular, com John Fleming, para desenvolver o sistema desde os primeiros dias até as soluções para arranha-céus que a VMS emprega atualmente", diz Hough. "John sempre teve muita motivação e sempre ultrapassou os limites de nossas conquistas anteriores. O financiamento contínuo de P&D para investigar novas possibilidades tem sido uma grande parte desse processo. Juntamente com a VMS, criamos soluções para elementos do sistema estrutural ou para as conexões e, em seguida, analisamos, projetamos e testamos essas soluções até ficarmos satisfeitos com a resistência e a simplicidade da construção.
"Houve muitos desafios ao longo do caminho", acrescenta Hough, "desenvolver soluções de engenharia que considerassem todos os aspectos da construção, criar conexões que funcionassem com a natureza externa da construção e garantir que elas fornecessem a resistência estrutural necessária, além de desenvolver níveis muito mais altos de detalhes do que os exigidos por uma prática tradicional de engenharia de consultoria".
As colaborações de Hough com a VMS incluíram projetos como o Apex House (28 andares de módulos), Mapleton Crescent (25 andares de módulos), 101 George Street (43 andares de módulos), Lewisham Exchange (33 andares de módulos), todos levados do conceito à conclusão e ocupação desde 2017, sendo que o 101 George Street é atualmente o edifício modular mais alto do mundo, com 136 metros de altura. Isso será superado em breve por um projeto no qual a MJH está trabalhando com a VMS na College Road (44 andares de módulos), que terá aproximadamente 150 metros de altura. Além disso, vários outros projetos de altura semelhante estão em andamento, incluindo Marsh Wall, Walthamstow e Castle Pub, que variam de 33 a 50 andares.
A MJH continua a trabalhar com a VMS para criar e avançar o sistema estrutural modular para melhorar a eficiência, simplificar a conectividade e o trabalho no local e minimizar o uso e o desperdício de materiais. O sistema modular de construção se presta à fabricação com detalhes e sistemas repetidos. Isso permite eficiências de escala nas fases de projeto, detalhamento e construção.
Dominando o design modular
A MJH desenvolveu seu conhecimento de engenharia ao longo de vários anos, começando com uma variedade de projetos modulares de prédios baixos. A construção de prédios médios e depois de prédios altos foi acrescentada à medida que o conhecimento e a experiência da MJH aumentaram.
O 101 George Street é alto em Londres e atualmente é o edifício modular volumétrico mais alto do mundo. O College Road, outro edifício modular, está sendo construído logo atrás.
Projeto de construção modular de arranha-céus 101
Conectando os blocos
A construção modular de arranha-céus utiliza um elemento-chave emprestado de muitos arranha-céus tradicionais: o eixo centralizado do núcleo. O núcleo do edifício é construído com concreto reforçado e abriga os poços dos elevadores, as escadas de emergência e os principais serviços de utilidade pública. As unidades modulares que ficam ao lado do eixo central são estruturalmente conectadas ao núcleo antes da instalação das unidades adjacentes. Os módulos são todos interconectados e todas as cargas horizontais do edifício são transferidas por meio dos módulos e suportadas pelo núcleo de concreto.
Alguns dos principais itens a serem considerados no projeto estrutural dos módulos são a montagem dos módulos e o projeto das conexões entre os módulos. Além de sua capacidade de construir edifícios modulares altos, as conexões bem posicionadas proporcionam flexibilidade de layout aos arquitetos. Essa filosofia de oferecer flexibilidade resulta em projetos que, quando concluídos, não se assemelham à percepção tradicional de edifícios modulares.
A importância e a complexidade das conexões usadas no sistema modular aumentam à medida que o edifício se torna mais alto, tanto de acordo com as regras tradicionais para classes de execução quanto com as maiores dificuldades associadas à construção de edifícios mais altos em geral. Uma consideração importante ao projetar conexões para edifícios modulares, além de sua capacidade estrutural, é a localização das conexões dentro dos módulos. Ter acesso a essas conexões durante a instalação permite o mínimo de interrupção dos acabamentos dentro dos módulos.
A importância do BIM
Para edifícios altos, o projeto computacional é empregado juntamente com a modelagem BIM para criar um modelo completo do edifício que é usado para a fabricação dos módulos. Cada módulo é referenciado individualmente e faz parte de uma montagem com informações compartilhadas. Antes da fabricação, todos os serviços são totalmente coordenados por parede, módulo e conjunto de módulos. O espaço adequado para as conexões, o acesso, a prevenção de conflitos e a simplicidade do trabalho no local são priorizados e coordenados.
O processo começa com desenhos detalhados da estrutura e se intensifica com informações de outras disciplinas e coordenação até a instalação no local. Em cada estágio do projeto, da fabricação e da construção, as informações relevantes são apresentadas da maneira mais adequada, usando a tecnologia mais apropriada. Essa metodologia permite a conexão direta com máquinas CNC para melhorar a fabricação, bem como a capacidade do fabricante de determinar as rotas de serviço mais eficientes através dos módulos.
Desde o início da parceria em 2015, a MJH tem trabalhado em estreita colaboração com a VMS para desenvolver sistemas estruturais e conexões com precisão e flexibilidade suficientes para permitir a construção de arranha-céus. Diferentemente da construção tradicional, os módulos entregues são unidades rígidas com acabamentos internos que limitam a capacidade de alinhar e nivelar. Esse requisito deve ser projetado no sistema.
O peso foi outro fator que a equipe de Michael teve que levar em conta ao projetar projetos mais altos. Por exemplo, os módulos do projeto de Croydon pesam mais de 20 toneladas cada.
"Cada módulo precisa ser construído na fábrica, transportado para o local e colocado no lugar por meio de guindastes", diz Hough. "A capacidade de trabalhar com unidades pesadas nos permite maximizar o tamanho do módulo e minimizar o número deles em uma placa de piso. Isso gera eficiência na construção em termos de número de itens fabricados, itens transportados por guindaste no local, conexões, acabamento e velocidade das operações gerais."
Devido à natureza da construção modular e sua demanda por precisão, os pesos dos edifícios são muito previsíveis. Essa capacidade de prever os pesos dos edifícios ajuda a garantir um projeto de engenharia preciso e uma montagem simplificada no local.
101 George Street: Uma conquista imponente
A MJH tem se esforçado para se estabelecer como líder no campo do projeto estrutural para construção modular e, por meio de seu relacionamento com a VMS, sua jornada culminou com a 101 George Street recebendo o reconhecimento de vários órgãos profissionais em categorias abertas para a construção tradicional. A 101 George Street recebeu o prêmio de Melhor Edifício Alto em 2020 no UK Tall Building Awards, pelo qual a MJH também recebeu o prêmio de Melhor Engenheiro Estrutural por seu trabalho neste projeto. O 101 George Street também foi finalista do IStructe Awards 2021 nas categorias Tall and Slender Building e recebeu um prêmio de excelência nas categorias Best Tall Building 100-199m, Best Tall or Residential Building, Innovation, Construction e Structural Engineer para os próximos prêmios CTBUH em novembro em Chicago.
"O 101 George Street levou o modular para o reino dos arranha-céus e está sendo reconhecido ao lado de alguns dos novos edifícios altos mais incríveis do mundo", diz Hough. "Ganhar o prêmio de Melhor Engenheiro Estrutural com um edifício modular é um grande passo para o setor e coloca o modular no centro das atenções no Reino Unido."
Sobre o autor: Curtis Dennis é um escritor freelancer especializado no setor de construção.
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