Terminal II del aeropuerto de Xuzhou Guanyin

1. Geometría de los paneles deformables en rejillas ortogonales

En una cuadrícula ortogonala plana, cada panel formado por cuatro miembros es un cuadrilateral planar todos los cuatro nodos de ángulo se encuentran en el mismo plano, y los miembros y las superficies de conexión (si las hay) son coplanares. Cuando la superficie de la cuadrícula es doble curva, los cuatro nodos de ángulo de un panel ya no se encuentran en un solo plano; forman un cuadrilateral deformado (no plano). Esta deformación tiene implicaciones estructurales: los paneles de revestimiento de conexión deben ser lo suficientemente flexibles para retorcerse a la superficie deformada, o el sistema de revestimiento debe diseñarse con paneles individuales que acomoden el giro geométrico.

Las implicaciones estructurales son más sutiles pero igualmente importantes. En una cuadrícula plana, cada miembro es una línea recta entre dos nodos. En una cuadrícula doble curva, los miembros mismos son típicamente todavía recta (los miembros curvos son caros de fabricar), pero el giro en cada conexión de nodo introduce momentos de flexión secundarios que no existirían en una cuadrícula plana. El diseño del nodo tuvo que acomodar estos momentos secundarios mientras se mantenía la capacidad de conexión para las fuerzas axial y de flexión primarias.

2. Transiciones de altitud alta y baja

El techo de la terminal no se encuentra en una sola elevación. El diseño arquitectónico requiere diferentes alturas de techo en la huella de la terminal más alto sobre el corredor principal de salida donde se desea una sensación de amplitud, más bajo sobre el servicio y las áreas de atrás de la casa donde el espacio principal es menos crítico. Esto significa que la estructura de la red debe pasar entre diferentes zonas de elevación.

La conexión entre las diferentes elevaciones de los tejados se logró mediante el uso de estructuras de celosía Celosía planos que conectan el borde de la red superior al borde de la red inferior, formando una zona de transición inclinada o escalonada. Este es un detalle común pero técnicamente exigente en la ingeniería de la estructura de la red. La celosía debe transportar las cargas de gravedad, las cargas de viento y los movimientos térmicos diferenciales de las dos zonas de la red que conecta, al tiempo que proporciona un soporte estructuralmente sólido de la borde para ambas redes.

La conexión celosía-to-grid es un punto crítico de diseño. La celosía impone fuerzas concentradas en el borde de la red fuerzas que deben distribuirse en la estructura de la red sin causar sobrepeso local. Esto generalmente requiere miembros especiales de la borde en la red secciones más grandes o nodos reforzados en los puntos de conexión de la celosía. El diseño también debe tener en cuenta la diferencia de rigidez entre la celosía (un elemento planar relativamente rígido) y la red (un elemento tridimensional más flexible), lo que afecta la distribución de carga entre los dos sistemas.

3. Fabricación de miembros de superficie curvas

Mientras que los miembros de la cuadrícula son rectos, la superficie curva general significa que las longitudes de los miembros y los ángulos de los nudos varían continuamente a través del techo.

• Duración de los miembros: Cada miembro que conecta dos nodos en una superficie curva tiene una longitud única determinada por la distancia de cuerda entre los dos nodos en la geometría de la superficie curva
• Ángulos de nodo de variación: El ángulo entre los miembros que se encuentran en un nodo varía continuamente, lo que requiere que cada esfera forada sea perforada y enredada en ángulos únicos
• Orientaciones de los miembros: La orientación de cada miembro en el espacio varía, lo que requiere que las placas finales de los miembros se corten en ángulos compuestos

Esta complejidad geométrica es manejable en una instalación de fabricación equipada con CNC que es exactamente lo que opera Permanent Steel. Nuestro sistema de fabricación se impulsa por datos de modelos 3D directamente desde el software de diseño estructural, generando instrucciones de corte y perforación CNC para cada miembro y nodo único. La complejidad geométrica de una red de doble curva es, de hecho, una prueba de la capacidad de fabricación digital del fabricante: un fabricante que se basa en el diseño manual y las plantillas estándar no puede producir de manera eficiente una red de doble curva. Un fabricante con CAD / CAM integrado que es nuestro modo de operación estándar puede producirla con la misma eficiencia que una red plana.

4. Condiciones de carga de viento y nieve locales

Xuzhou experimenta inviernos fríos con acumulación ocasional de nieve y restos de tifón de verano que pueden producir una carga de viento significativa. La forma del techo curvo, aunque aerodinámicamente eficiente, crea distribuciones de presión del viento que difieren de las cubiertas planas. Se requirió pruebas de túnel del viento o análisis de CFD para determinar los coeficientes de presión del viento reales en la superficie curva, particularmente en los bordes del techo y en las zonas de transición de alto bajo, donde la separación de flujo puede generar una succión intensificada localmente.

La carga de nieve en un techo curvo es más compleja que en un techo plano. La nieve se desliza de secciones curvas pero se acumula en valles suavemente curvas. La geometría del techo tuvo que analizarse para detectar patrones de deriva de nieve áreas donde la nieve impulsada por el viento se acumula desproporcionadamente, creando cargas localizadas significativamente más altas que la carga de nieve uniforme del suelo especificada por el código de construcción.

Fabricación basada en modelos 3D

Toda la estructura de la red fue modelada en software de diseño estructural 3D, con cada miembro, nodo y conexión representados como un objeto parámétrico.

• Lista de los miembros: La longitud de cada miembro, el ángulo de corte y el patrón de perforación, generados como instrucciones de la máquina CNC
• Programas de perforación de nodos: El patrón de perforación único de cada esfera en perforación el ángulo y la profundidad de cada agujero en hilo generado como instrucciones de la máquina de perforación multi-eje CNC
• dibujos de montaje: Planes de marcado que muestren la posición de cada miembro y nodo en la red general, permitiendo a las tripulaciones de montaje de campo identificar y localizar cada componente
• Verificación de la conexión: Verificaciones automáticas que confirmen que la geometría de las placas finales de cada miembro coincide con la geometría correspondiente del agujero del nodo, detectando desajustes antes de la fabricación

Diseño de conexión de celosía

Las celosías que conectaban las elevaciones de techo altas y bajas fueron diseñadas como celosías de acero con miembros tubulares o H-sección soldados. Las conexiones celosía-to-grid se detallaron como conexiones enboltadas permitiendo que la celosía se fabricara y transportara como una unidad completa, luego enbolteado a los nodos de borde de la red en el lugar. Esto minimizó la soldadura de campo y permitió que la celosía y la red se fabricaran en paralelo, con el montaje final ocurriendo en el lugar.

La profundidad de la celosía se estableció para acomodar tanto el requisito de la extensión estructural como la transición arquitectónica. La celosía actúa como un elemento estructural (que lleva las cargas de las dos zonas de la red) y un elemento arquitectónico (que forma la transición visual entre las secciones de techo alto y bajo).

Sequenciación de la erección y apoyo temporal

La red de doble curva se erigió en secciones, comenzando en los soportes del perímetro y trabajando hacia adentro. Las torres de contraposición temporales se erigieron en posiciones intermedias para apoyar la red parcialmente completada hasta que alcanzó una geometría auto-suportable.

• Progreso de la carga muerta: A medida que cada sección se instalaba, las cargas en los soportes temporales cambiaban, lo que requería el seguimiento de las reacciones de soporte durante toda la erección.
• Control geométrico: La geometría de la superficie curva se tenía que mantener durante la erección, con controles de encuesta en cada nodo para verificar la posición dentro de la tolerancia
• Viento durante la construcción: La red parcialmente terminada había reducido la resistencia a la carga lateral hasta el cierre, lo que requirió un frenado temporal o un retención de viento
• Secuenciación de la instalación de los troncos: Las tramas de transición tuvieron que ser instaladas después de que las secciones de la red adyacentes se apoyaron por sí mismas, pero antes de que se retirara el revestimiento temporal

Integración del sistema de revestimiento

El sistema de revestimiento del techo tenía que ajustarse a la superficie doble curva un requisito que elimina muchos productos estándar de revestimiento de techo plano. La solución era un sistema de techo de metal de costura de pie con paneles que pueden acomodar la curvatura a través de la flexibilidad natural del perfil de costura de pie. Los paneles se colocaron en la dirección de la curvatura primaria del techo, con el perfil de costura que proporciona resistencia a la intemperie sin que los paneles sean perfectamente planos.

Se instaló un aislamiento entre la estructura de la red y el revestimiento, con una barrera de vapor en el lado cálido del aislamiento para evitar la condensación dentro del conjunto del techo. La profundidad de la estructura de la red proporcionó espacio natural para la capa de aislamiento, eliminando la necesidad de un sistema de techo separado en las áreas de alto volumen de la terminal los propios miembros de la red están expuestos como una característica arquitectónica.

El proyecto Terminal II del aeropuerto de Xuzhou Guanyin desempeña un papel único en la cartera de Permanent Steel: es el proyecto que los clientes potenciales pueden visitar físicamente. Cuando un comprador de otro país está evaluando si puede confiar en nuestra fabricación, nuestro control de calidad y nuestra ingeniería, no le pedimos que confíe en folletos o videos.

Esta proximidad directa entre la fabricación y el edificio terminado elimina la brecha de credibilidad que afecta a muchas transacciones internacionales B2B. El cliente puede verificar, con sus propios ojos, que:

• Los nodos de esfera enbolta que fabricamos en la fábrica son los mismos nodos que soportan el techo del aeropuerto
• Los perfiles de miembros que producimos coinciden con las especificaciones de nuestra literatura de productos
• La calidad del revestimiento que describemos es visible en la acero exposado
• La geometría de la cuadrícula que diseñamos puede alcanzar las extensiones y formas que reclamamos

Para el aeropuerto en sí, la expansión de la Terminal II aumentó significativamente la capacidad de aviación de Xuzhou, apoyando el papel de la ciudad como un importante nodo de transporte en la Zona Económica de Huaihai.

El techo de la rejillas doblemente curva también se ha convertido en un hito arquitectónico visible para todos los viajeros que llegan o salen de Xuzhou por aire. La forma curva, con su estructura de la red expuesta y la iluminación natural del día, crea un interior que es funcional y memorable.