Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) constrói a mais complexa infraestrutura científica do Brasil

Em Campinas, São Paulo, está sendo construída pelo Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) a mais complexa infraestrutura científica do Brasil. Batizada de Sirius, em homenagem à estrela mais brilhante da constelação Cão Maior, a obra de 68 mil m², orçada em R$ 650 milhões, abriga “linhas de luz” e aceleradores de elétrons de quarta geração, cujo bom funcionamento depende da estabilidade mecânica e térmica do edifício, um anel de concreto moldado in loco de 230 m de diâmetro com estrutura metálica para as coberturas.

Dentre as principais soluções para manter a estabilidade do edifício destacam-se o sistema de ar-condicionado de precisão e a fundação do piso especial onde serão montados os aceleradores e as linha de luz. São 1,3 mil estacas em um solo do tipo argilo silto-arenoso com recompactação no último metro, ou seja, pouco suscetível a recalques. “Como não sabemos exatamente como este edifício vai se comportar, optamos por ‘exagerar’ em soluções como a fundação em estacas, que elimina riscos de recalques diferenciais e isola o anel de vibrações”, explica o engenheiro Oscar Vigna, coordenador de obras do Sirius pelo Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). “Se a edificação não garantir as condições exigidas pelo acelerador de quarta geração, perdemos o projeto e todo o trabalho já feito”, acrescenta o engenheiro.

A falta de parâmetros definitivos para projetar foi outro grande desafio enfrentado pela equipe do CNPEM. Vigna conta que em 2013 o comitê internacional de aconselhamento (Sirius Machine Advisory Committee), que acompanha anualmente o projeto do Sirius, desafiou a equipe do CNPEM a construir um acelerador de elétrons de quarta geração, o primeiro da América Latina e o segundo do mundo. “Ao aceitar o desafio, ficamos sem parâmetros de projeto, pois tínhamos como referência os aceleradores de terceira geração já construídos. E o projeto do acelerador de quarta geração da Suécia, primeiro do mundo, ainda estava em desenvolvimento”, esclarece o coordenador de obras.

Principais áreas e suas funções

O formato circular do Sirius, formado por duas edificações circulares concêntricas, resulta da geometria do acelerador principal, onde os elétrons são armazenados e a luz sincrotron é produzida. Tipo de radiação eletromagnética que permite a observação da estrutura interna dos materiais, a luz síncrotron é obtida quando elétrons com velocidade próxima à da luz têm sua trajetória desviada por um campo magnético.
Pátio interno: o acesso se dá por um túnel tripartido que passa por baixo do piso crítico, ligando o exterior diretamente a essa área com chillers, reservatórios de água gelada para termoacumulação, tanques de armazenamento de gás hélio e óleo diesel.
Área de engenharia: abriga duas casas de bombas, central de ar comprimido, subestação abaixadora de média para baixa tensão, salas de UPS, moduladores para Linac (acelerador linear) etc.
Blindagem dos aceleradores: criada para proteção radiológica dos usuários do prédio, a blindagem é uma peça única de concreto (sem juntas de dilatação) com mais de 500 m de comprimento. Com paredes, coberturas e piso espesso, esta área é destinada a abrigar três aceleradores (Linac, Booster e anel de armazenamento) e linhas de transporte.
Hall experimental: abriga instalações e equipamentos que compõem as linhas de luz, tubos metálicos tangentes ao anel onde são realizados experimentos com a luz que sai dos aceleradores. No hall ficam as estações de trabalho.
Área de apoio: composta de três pavimentos, esta área desempenha um papel importante na estabilidade térmica do hall experimental ao funcionar como uma barreira entre exterior e as linhas de luz.

Piso crítico e fundação profunda

A estabilidade dimensional dos aceleradores e linhas de luz é necessária para operar um feixe de elétrons com dimensões micrométricas e feixes de luz na casa dos nanômetros. Para evitar recalques e deformações na região de blindagem dos aceleradores, a camada de solo modificada é apoiada em 1.322 estacas com 40 cm de diâmetro e 11 m de comprimento. A interface entre solo modificado e as estacas é feita por duas camadas de seixocimento contidas por geogrelhas e apoiadas em capiteis sobre estacas do tipo hélice contínua monitorada.

Apoiado no solo modificado, o piso dos aceleradores será de concreto armado com 90 cm de espessura, 14 m de largura e 518 m de comprimento. Sua construção será realizada em 20 segmentos separados por faixas com 2 m de largura, que serão concretadas quando os segmentos alcançarem a quase totalidade da retração, de modo a obter uma estrutura monolítica sem a ocorrência de fissuras. O piso destinado às linhas de luz, por sua vez, terá espessura de 60 cm e estará ligado aos aceleradores por meio de barras de transferência. Tanto o piso dos aceleradores quanto o das linhas de luz serão separados dos pisos do restante das edificações por juntas vedadas com elastômeros.

A necessidade de estabilidade térmica levou a equipe a especificar, além do sistema de refrigeração superpotente, duas coberturas metálicas e uma camada de 200 mm de lã de rocha entre elas. Vigna conta que o piso crítico de concreto armado moldado in loco só será construído assim que a primeira cobertura estiver concluída, o que deverá acontecer até o final deste ano, para proteger a superfície das intempéries. Isolante térmico e segunda cobertura serão construídos em 2017.

O piso sob o acelerador é maciço e sem juntas de dilatação, assim como a blindagem para a proteção radiológica dos usuários do prédio, um grande túnel circular de concreto armado moldado in loco com paredes de 80 cm a 1,5 m de espessura e teto com 1 m de espessura. “Sem juntas de dilatação, a blindagem e o piso são monolitos que exigem a ação de um sistema de refrigeração de precisão para garantir a estabilidade dimensional destes elementos, diz o engenheiro.

O engenheiro Julio Cezar Rodrigues Jr., gerente de obras da Racional Engenharia, explica que para garantir o cumprimento dos critérios de qualidade do projeto do piso especial estão sendo realizadas reuniões técnicas e de planejamento, com a execução de protótipos e acompanhamento de uma equipe multidisciplinar formada por renomados especialistas em concreto e solos. “Além disso, há um rigoroso controle de qualidade buscando excelência em todo o processo, mitigando todos os riscos na cadeia produtiva e visando superar todas as expectativas deste projeto”, acrescenta Rodrigues Jr.

O desenvolvimento do traço do concreto especial, de baixíssima retração, para executar a blindagem e o piso, exigiu a realização de testes em laboratório da Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP). Para evitar erros na fase de execução do piso, estão sendo realizados protótipos das placas em que se observam aspectos como o lançamento, armação e trabalhabilidade do material.

A finalização dos elementos em concreto deverá coincidir com o início da operação do ar-condicionado nos ambientes. Para Vigna, o piso e a estrutura de concreto maciços, capazes de filtrar frequências abaixo de 10 HZ, são a parte mais trabalhosa da obra, que deverá estar totalmente concluída em 2018. “Só o projeto estrutural tem quase 900 pranchas de desenho”, finaliza o engenheiro.

FICHA TÉCNICA
Sirius – A nova fonte de luz síncrotron brasileira – Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS)
Localização
: Campinas (SP)
Cliente: CNPEM
Projeto de Arquitetura: Paulo Bruna Arquiteto e Associados
Projeto de Instalações: MHA Engenharia
Projeto estrutural: Engeti Consultoria e Engenharia
Projeto de fundações: IGR Consultoria de Solos
Projeto de pisos: Monobeton Soluções Tecnológicas
Coordenação de projeto: Engineering (Hill International)
Construtora: Racional Engenharia
Engenheiro responsável: Julio Rodrigues
Coordenação da obra: CNPEM (engenheiro Oscar Vigna)

CONSULTORIAS
Concreto:
 S Takashima e Monobeton
Solos: Damasco Penna

PRINCIPAIS FORNECEDORES
Instalações:
 Temon
Ar-condicionado: Heating & Cooling
Concreto: Concrebase (estrutura) – Concrelongo (concreto especial)
Automação: Johnson Controls

Por: Valentina Figuerola

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