Estrutura espacial para laboratório em Ottawa: uma solução aplicável a salas limpas

No Kanata Research Park, em Ottawa, Ontário, o projeto Flytta Tenant Fit-Up incorporou uma estrutura espacial projetada para sustentar as instalações necessárias ao funcionamento de um centro de pesquisa avançada. O sistema, com aproximadamente 3.847 m², criou uma estrutura elevada para instalações mecânicas, elétricas e futuras redes de serviços laboratoriais, sem depender da cobertura existente do edifício nem exigir colunas internas muito próximas umas das outras.

O Flytta Tenant Fit-Up foi desenvolvido para uma instalação de pesquisa e desenvolvimento, e não para uma sala limpa certificada. O escopo da Triodetic abrangeu o projeto completo, o fornecimento, a entrega e a instalação da estrutura espacial em aço. O sistema resultante demonstra uma solução que pode ser aplicada a salas limpas e outras instalações que exigem infraestrutura elevada adaptável.

Laboratórios, instalações de fabricação em ambientes limpos, unidades de semicondutores e centros de pesquisa raramente permanecem iguais por muito tempo. Equipamentos são substituídos, as bandejas de cabos se expandem, os sistemas de climatização são modernizados e as redes de utilidades de processo mudam conforme as necessidades operacionais.

No Flytta Tenant Fit-Up, a equipe precisava de uma estrutura capaz de acompanhar essas mudanças sem exigir alterações recorrentes na estrutura principal do edifício. A solução foi uma estrutura espacial em aço instalada abaixo de vigas de apoio metálicas, espaçadas aproximadamente a cada 9 m. A maioria das colunas visíveis nas fotografias pertence ao edifício existente e não era estruturalmente necessária para sustentar a estrutura espacial.

A estrutura espacial foi dimensionada para uma sobrecarga de projeto de 1,5 kPa, além do peso próprio e das cargas pontuais especificadas para bandejas de cabos sobrepostas. Ela criou uma plataforma permanente para instalações técnicas, capaz de suportar iluminação, tubulações de sprinklers, bandejas de cabos, dutos de climatização, sistemas de filtragem, utilidades laboratoriais e futuras adaptações dos ocupantes.

Uma decisão importante de engenharia foi a definição do tamanho do módulo. Um módulo maior exigiria menos tubos e conexões, reduzindo a quantidade de componentes estruturais. Já um módulo menor ofereceria mais pontos de fixação e maior flexibilidade para futuras instalações mecânicas e elétricas.

O projeto adotou módulos de 1,5 m. Essa escolha criou uma malha estrutural densa em toda a instalação, com milhares de possíveis pontos de conexão para novos serviços. O espaçamento entre módulos também podia ser ajustado, quando necessário, para acomodar juntas de dilatação e diferenças na disposição das vigas de apoio.

O sistema incluiu perfis de aço galvanizado de chapa fina nas interfaces com as paredes divisórias. Esses elementos se estendiam entre os nós do banzo inferior, permitindo posicionar as divisórias abaixo da estrutura independentemente da modulação e transferir horizontalmente seus esforços até a linha de banzo mais próxima.

Esse detalhe permitiu conciliar a malha estrutural com o planejamento dos ambientes internos. A estrutura espacial não impôs uma disposição fixa ao laboratório localizado abaixo dela.

A estrutura concluída cobriu 3.847 m² e incorporou 13.209 tubos estruturais e 3.488 conectores de alumínio Triodetic. Os elementos principais incluíram tubos dos banzos de 38,1 mm de diâmetro por 2,41 mm de espessura e tubos diagonais de 31,75 mm de diâmetro por 2,41 mm de espessura.

As diretrizes de fixação estabeleceram uma solução prática para futuras intervenções nas instalações mecânicas e elétricas. Suportes ou abraçadeiras fixados mecanicamente poderiam ser utilizados para serviços convencionais, com conexões geralmente próximas às extremidades dos tubos. Fixações individuais mais pesadas e cargas de bandejas de cabos deveriam ser direcionadas aos nós conectores, preparados estruturalmente para recebê-las.

As diretrizes específicas do projeto determinavam que as conexões mecânicas fossem posicionadas o mais próximo possível das extremidades dos tubos, a até 250 mm. A carga total de fixação em um único nó era limitada a aproximadamente 98 kg, e as cargas aplicadas no meio do vão dos tubos, a 13,6 kg. Fixações individuais acima desses limites, assim como cargas maiores de bandejas de cabos, deveriam ser conectadas diretamente a um nó.

Esses critérios deram às futuras equipes de manutenção e operação orientações claras para ampliar as instalações sem comprometer a integridade estrutural da estrutura espacial.

O escopo da Triodetic incluiu desenhos completos de fabricação desenvolvidos pela engenharia, listas de materiais, documentação com responsabilidade técnica de engenheiro habilitado em Ontário, informações sobre reações nos apoios, desenhos de montagem e instruções de instalação. Os materiais foram fabricados em Arnprior, Ontário, com tubos de aço galvanizado e outros componentes de aço galvanizado.

A fabricação envolveu conformação das extremidades dos tubos, usinagem e furação dos conectores de alumínio, corte de barras roscadas, produção de peças de conexão, fabricação de escoras, suportes de painéis, presilhas para vãos mínimos, suportes, cantoneiras de fixação e terças. A preparação desses componentes antes do trabalho em campo transformou a instalação em um processo coordenado de montagem, reduzindo a necessidade de fabricação no local.

As equipes montaram seções de tamanho manejável no piso antes de elevá-las à posição final com uma empilhadeira. Três plataformas elevatórias pantográficas deram apoio à equipe enquanto cada seção era conectada à estrutura em expansão. Como o edifício ainda não estava ocupado, foi possível montar seções grandes mantendo condições seguras de acesso. Para estruturas desse tipo, o planejamento pode considerar um ritmo de instalação de aproximadamente 93 m² por dia.

O projeto demonstra uma solução estrutural para salas limpas e outras instalações que exigem extensas redes suspensas de serviços mecânicos, elétricos e de processo. Uma estrutura espacial independente pode oferecer uma base planejada para esses sistemas, preservando áreas maiores e livres de obstáculos abaixo dela.

Essa solução pode ser considerada para fábricas de semicondutores, instalações farmacêuticas, laboratórios de biotecnologia, instalações aeroespaciais, fábricas de baterias, centros de dados, ambientes de pesquisa e projetos de salas limpas certificadas, nos quais os requisitos ambientais específicos precisam ser definidos para cada aplicação.

• Projeto: Flytta Tenant Fit-Up
• Localização: Kanata Research Park, Ottawa, Ontário
• Tipo de estrutura: Estrutura espacial em aço
• Área coberta: Aproximadamente 3.847 m²
• Tamanho do módulo: 1,5 m
• Sobrecarga de projeto: 1,5 kPa
• Diretriz de fixação: Conexões o mais próximo possível das extremidades dos tubos, a até 250 mm
• Diretriz de fixação: Carga total máxima em um nó, aproximadamente 98 kg
• Diretriz de fixação: Carga máxima no meio do vão do tubo, 13,6 kg
• Tubos estruturais: 13.209
• Conectores Triodetic: 3.488 conectores de alumínio
• Tubos dos banzos: 38,1 mm de diâmetro x 2,41 mm de espessura
• Tubos diagonais: 31,75 mm de diâmetro x 2,41 mm de espessura
• Material dos tubos: Tubos redondos de aço ASTM A500 com acabamento pré-galvanizado de fábrica
• Referência para planejamento da instalação: Aproximadamente 93 m² por dia
• Equipamentos de instalação: Três plataformas elevatórias pantográficas, uma empilhadeira e equipamentos de soldagem
• Escopo documentado da Triodetic: Projeto, fornecimento, entrega e instalação da estrutura espacial, incluindo desenhos de fabricação, informações sobre reações nos apoios, desenhos de montagem e instruções de instalação

A estrutura espacial Flytta mostra como soluções de engenharia estrutural podem oferecer às instalações uma base de longo prazo para futuras mudanças. Em laboratórios avançados e ambientes controlados, o sistema estrutural não constitui, por si só, o ambiente controlado. Ele forma uma infraestrutura elevada e adaptável que pode acompanhar a evolução da instalação.