Ispirazione dallo Shard, Londra

L'autore spiega come l'iconica torre offra idee di design VT innovative per uffici a molti piani e snelle torri residenziali di lusso.

di Hongliang Liang

Introduzione

Lo Shard, noto anche come Shard of Glass, Shard London Bridge e, in precedenza, London Bridge Tower, è un grattacielo di 72 piani, progettato dall'architetto italiano Renzo Piano, a Southwark, Londra, che fa parte dello Shard Quarter sviluppo. Con i suoi 309.6 m, lo Shard è l'edificio più alto del Regno Unito e il settimo edificio più alto d'Europa. È anche la seconda struttura autoportante più alta del Regno Unito

sfondo

MovvéO Ltd è stata responsabile della progettazione del trasporto verticale (VT) dello Shard, uno dei tre progetti premiati che l'azienda ha ottenuto dal Council on Tall Buildings and Urban Habitat (CTBUH):

• CCTV HQ, Pechino: Vincitore 2013 CTBUH Best Tall Building Worldwide
• The Shard, Londra: Vincitore 2013 CTBUH Best Tall Building Europe
• Burj Mohammed bin Rashid Tower, Abu Dhabi: Vincitore 2015 CTBUH Best Tall Building MENA

Non sono stato coinvolto in nessuno di questi progetti, in quanto sono entrato in MovvéO nel giugno 2014; all'epoca, MovvéO Ltd si chiamava Lerch Bates Europe.

Nel luglio 2021 sono stato nominato consulente VT per un progetto di ufficio di media altezza in un paese dell'Europa orientale. Questo edificio è la Fase 2 del progetto; Sono stato anche responsabile di tutta la progettazione dettagliata del VT della Fase 1 di questo progetto nel 2016-2017.

Dopo aver effettuato numerose simulazioni, inizialmente abbiamo proposto alcune soluzioni, come la divisione dell'edificio in zone basse e alte. Tuttavia, tutte queste proposte sono state respinte dal cliente per vari motivi, il problema principale è che il progetto concettuale, approvato dal committente, prevedeva un solo montacarichi dedicato, sebbene in base alle sue dimensioni questo edificio avrebbe bisogno di almeno due beni ascensori. Data la progettazione, se si aggiungesse un altro montacarichi dedicato, si verificherebbe un “effetto domino” che inciderebbe sulla struttura proposta e sugli impianti meccanici, elettrici e idraulici (MEP), ecc. Dopo aver finalmente seguito TRIZ* (vedi barra laterale) e ispirato al VT design nello Shard, ho ideato le soluzioni:

Il principio dell'ascensore merci/passeggeri a doppia auto in time-sharing

1 OFF MR 1800-kg ascensore con "doppie cabine". Sembra simile a un ascensore a due piani, ma l'ascensore sarebbe in realtà un ascensore a un piano che utilizzerebbe una macchina a un piano, dispositivi di sicurezza, contrappeso, ecc. Ci sono due cabine dell'ascensore fissate su una imbracatura in acciaio in un singolo vano, ma il carico nelle due cabine non avverrebbe mai simultaneamente. In realtà è un progetto generativo per il mio servizio di time-sharing/ascensore per passeggeri per la torre residenziale di fascia media e alta che è stato pubblicato su ELEVATOR WORLD, agosto 2021.

L'auto superiore avrebbe solo ingressi anteriori nelle hall degli ascensori passeggeri principali anteriori e l'auto inferiore avrebbe solo ingressi posteriori negli atri degli ascensori di servizio posteriori. L'ascensore avrebbe una doppia velocità: quando si lavora come ascensore per passeggeri con la cabina superiore durante le ore di punta, la velocità sarebbe di 3.5 m/s; quando si lavora come montacarichi con il ponte inferiore, la velocità sarebbe di 2.5 m/s.

Per l'auto superiore, l'atrio principale è in G, ma per l'auto inferiore, l'atrio principale è in B01, dove si trovano le baie di carico.

Nei primi due anni in cui l'occupazione è inferiore all'80%, l'ascensore verrebbe messo in modalità di servizio merci solo come ascensore di servizio simplex; in questa modalità è azionabile solo la cabina inferiore con ingressi posteriori. Una volta che l'occupazione raggiunge l'80%, la cabina superiore dell'ascensore verrebbe utilizzata con gli altri sei ascensori passeggeri durante le ore di punta sotto il controllo del gruppo di destinazione, con solo gli ingressi anteriori azionabili. Le ore di punta di questo edificio sarebbero stimate tra le 8:30 e le 9:30 e durante l'ora di pranzo nei giorni lavorativi. Durante le ore di punta, questo ascensore verrebbe messo in controllo di gruppo automatico con solo la cabina superiore e gli ingressi anteriori azionabili.

Durante le ore non di punta, questo ascensore verrebbe messo automaticamente in servizio merci. Solo la cabina inferiore e gli ingressi posteriori sono azionabili come ascensore di servizio merci/passeggeri simplex, un COP con pulsanti nella cabina inferiore per tutti i piani serviti tranne il piano più alto. Le chiamate in auto verrebbero attivate tramite un lettore di carte e le LOP sarebbero a raccolta completa sopra il piano B01.

Questo progetto potrebbe essere utilizzato anche per grattacieli residenziali di lusso, dove sarebbe previsto almeno un montacarichi dedicato per ciascun nucleo dell'ascensore. Per una torre residenziale di lusso, il vagone superiore dovrebbe essere sempre utilizzato per i passeggeri, con il vagone inferiore utilizzato per il servizio merci. Ciò potrebbe comportare che l'auto più bassa non sia in grado di servire il piano residenziale più alto se esiste un limite di altezza. In tal caso, sarebbe necessaria una piattaforma elevatrice di servizio a due piani per il servizio merci tra il piano più alto e il piano più alto-1. La baia di carico sarebbe idealmente situata al piano B01 nella hall posteriore, ma funzionerebbe anche con la baia di carico a G.

Sotto il controllo della destinazione, tutti gli altri ascensori passeggeri possono servire direttamente i livelli del parcheggio nel seminterrato. Di conseguenza, nelle torri residenziali non sarebbero necessari ascensori per parcheggi dedicati.  

Per evitare complessità tecnica, penso che dovrebbero essere utilizzati due controller indipendenti per le due diverse funzioni. Verrebbero utilizzati rispettivamente per entrambe le carrozze con due serie di dispositivi di rilevamento della posizione del vano ascensore. I due controller avrebbero un'unità comune a tensione/frequenza variabile (VVVF) per funzioni diverse a doppia velocità.

Ispirazione da Shard

Il mio ex capo, Adrian Godwin, ha utilizzato ascensori navetta a due piani per diverse funzioni nel progetto Shard: la navetta dell'hotel ascensori ASL 14-ASL15 @ 6.0 m/s, il piano superiore per gli ospiti e il piano inferiore per il personale e i bagagli degli ospiti; un'altra coppia di ascensori a due piani PL19-PL20 (1600 kg) per ponte @ 6 m/s, dove il pubblico utilizza il ponte superiore e il pubblico o i VIP utilizzano occasionalmente il ponte inferiore per i ristoranti nella zona pubblica.

Ma non credo che una soluzione a due piani in questo progetto sarebbe compatibile con il sistema di controllo della destinazione a ponte singolo. Anche se fosse compatibile, il sistema dovrebbe comunque essere in time-sharing, il che porterebbe pochi vantaggi rispetto a una soluzione di time-sharing a mazzo singolo. D'altra parte, un ascensore a due piani è circa 1.5-2.5 volte più costoso di un piano singolo a parità di capacità e velocità, e anche i costi di manutenzione sarebbero molto maggiori. Non sarebbe sicuramente una buona soluzione per questo edificio per uffici di media altezza.

Godwin era considerato un genio tecnico da molti esperti del settore. Anche un ex dipendente di MovvéO ha detto che potrebbe essere il miglior consulente VT in Europa. Ha apportato alcune innovazioni costruttive "super alte" per migliorare l'efficienza del sistema VT:

1. Montacarichi “navetta” e “locali”.
2. Pozzi "back-to-back" con lobby principali a più piani
3. Condivisione del tempo degli ascensori per ottenere un utilizzo nelle 24 ore
4. Combinazione di usi diversi di ponti/ingressi in tempi variabili

Normalmente mi ci volle meno di mezza giornata per ricostruire un diagramma VT, ma il diagramma VT di Shard mi ci vollero cinque giorni per completarlo. La revisione del design VT nello Shard mi ha dato grande ispirazione per sviluppare le mie abilità/capacità nel design concettuale VT. A causa della forma a "piramide", le superfici del pavimento nella zona dei grattacieli si restringono notevolmente, il che rende il sistema VT molto difficile da progettare. Il sistema VT in Shard è il più impegnativo di tutti i progetti che ho visto. Tutte le innovazioni sopra menzionate sono state utilizzate nel design VT di Shard. Il progetto di ascensore più impressionante è per l'ascensore di servizio dell'hotel/appartamento, che serve dalla B03, 31 al 67, il pozzo tra la B03 e il piano 31, che è cieco (circondato da altri ascensori). Senza alcuna porta di accesso di emergenza, il salvataggio di emergenza dovrebbe essere effettuato tramite un altro ascensore adiacente.

Idee apprese da MovvéO

Dopo la chiusura di MovvéO, ho rivisto tutti i miei progetti intrapresi da giugno 2014 a maggio 2019 e ricostruito i diagrammi VT per studiare il progetto concettuale da altri esperti. Ho anche raccolto (da fonti aperte) e ricostruito i diagrammi VT di alcuni degli edifici più alti del mondo.

C'era un nuovo team di sviluppo VT di livello mondiale in MovvéO; i membri erano Adrian Godwin, io e mia moglie Nancy Liang. Sono stato il design manager di MovvéO dal 2014 al 2019, gestendo l'intero centro di progettazione CAD nella sede centrale. In quel periodo ero responsabile di tutti i progetti VT dettagliati in MovvéO. Nancy è entrata a far parte di MovvéO a maggio 2017 in un ruolo di sviluppo aziendale, ma è passata rapidamente all'analisi del traffico VT, alla strategia, alla progettazione e ai disegni CAD. Adrian da solo ha fatto tutto il design concettuale, ma ha anche controllato il nostro lavoro. Nei primi quattro anni non mi è stato permesso di comunicare direttamente con gli architetti. Non mi era permesso nemmeno toccare i progetti concettuali. Invece, ho creato tutti i disegni per Adrian per far funzionare bene i suoi progetti concettuali.

Adrian aveva una formazione in ingegneria elettrica. Non era in grado di utilizzare il CAD, ma i suoi progetti concettuali di sistemi di sollevamento verticale erano sempre stati brillanti: i suoi progetti per sistemi di controllo degli ascensori, come l'applicazione per l'analisi del traffico (Adsimulo*) e l'app per cellulari (AdInspect*) (vedi riquadro), erano all'avanguardia nel settore della consulenza per sistemi di sollevamento verticale. Adrian ha ideato molte soluzioni innovative nella progettazione di sistemi di sollevamento verticale. Tra i suoi progetti meccanici figurava "Skytrak" (cabine multiple in un unico vano ascensore curvo), un concetto che gli è valso il primo premio IAEE (International Association of Elevator Engineers) per l'innovazione "High-Tech" nel 2010. Questa e altre idee, in particolare il sistema senza funi "Vertrak" con cabine multiple in un unico vano verticale (simile al MULTI di TK Elevator ma con un meccanismo diverso), si sono rivelate molto difficili (o impossibili) da realizzare, poiché Adrian aveva sottovalutato la complessità tecnica e sovrastimato la domanda di mercato.

Sebbene io sia un ingegnere meccanico professionista con una laurea specialistica in progettazione ingegneristica e gestione della Huddersfield University, sono anche un bravo ingegnere elettrico, frutto dell'autoapprendimento in Cina. Sono sicuro di poter dire di essere uno dei migliori ingegneri elettrici, ma non posso dire di essere un ingegnere meccanico di alto livello nel settore del Regno Unito. È possibile per un ingegnere meccanico acquisire conoscenze elettriche a casa o al lavoro, poiché tali conoscenze si basano sul pensiero logico in matematica e fisica, nonché sulla comprensione di teorie avanzate, ma non viceversa, poiché le competenze e le conoscenze di progettazione meccanica si baserebbero principalmente su una formazione speciale in ambito universitario/universitario ed esperienze pratiche. Non credo che l'autoapprendimento da casa possa formare un bravo ingegnere meccanico o progettista.

Penso che il background elettrico di Adrian sia il motivo principale per cui ha conseguito un master in progettazione concettuale VT, poiché si è laureato con lode in ingegneria elettrica ed elettronica alla Salford University. La progettazione elettrica è correlata alla gestione delle correnti nei circuiti elettrici, mentre la progettazione dei TV è correlata alla gestione del flusso/circolazione di persone negli edifici. Ritengo che la progettazione concettuale di VT sia molto simile alla progettazione di circuiti elettrici, in particolare i progetti concettuali per edifici super alti ad uso misto con tre o più pile sono molto simili alla progettazione di circuiti integrati (IC). Questo è il motivo per cui quei pionieri nell'analisi del traffico VT e nella progettazione di sistemi VT normalmente avevano una laurea in ingegneria elettrica.

Poiché non potevo contattare direttamente i clienti di MovvéO, molti vecchi clienti non mi conoscevano bene. Da luglio 2020 ho realizzato quattro progetti per due diversi clienti. Ho creato due soluzioni innovative rispettivamente per i due clienti e ora sono molto fiducioso delle mie capacità nella progettazione concettuale di VT.

Ma ci sono alcune differenze tra me e Adrian, poiché credo che la chiave per la progettazione ingegneristica sia distribuire bene la funzione e le qualità seguendo QFD* (vedi barra laterale), quindi uso sempre una tecnologia consolidata per modificare i prodotti standard esistenti, invece di creare un nuovo prodotto. Mi concentro anche sui prodotti di fascia media piuttosto che sulla fascia alta, perché la fascia media è sempre la più richiesta e ha il margine più ampio sul mercato. In qualità di consulenti, dovremmo utilizzare la nostra esperienza e la nostra tecnologia ben nota/affermata per aiutare i nostri clienti a raggiungere il successo.

Conclusioni

Questa applicazione sarebbe basata sul controllo della destinazione che non sarebbe applicabile con il controllo convenzionale. L'ascensore per auto doppie potrebbe richiedere doppi controller ma utilizza un'unità comune per entrambe le funzioni.

Questa applicazione non deve essere utilizzata in edifici per uffici di media altezza o di fascia media; almeno, questa applicazione non deve essere utilizzata come unico montacarichi di servizio merci in un edificio per uffici. Questa è una soluzione perfetta per torri snelle di lusso in cui è necessario fornire un ascensore di servizio dedicato. Per questo tipo di edificio residenziale, l'auto superiore dovrebbe essere sempre per i passeggeri e l'auto inferiore dovrebbe essere per le merci. In alcune circostanze speciali, come la limitazione dell'altezza libera, può essere accettabile avere l'auto superiore per le merci e l'auto più bassa per i passeggeri, ma devono essere applicate misure speciali per impedire la fuoriuscita di liquidi dall'auto superiore per rovinare l'auto inferiore . Utilizzare sempre la cabina superiore per le funzioni antincendio ed evacuazione.

Questa applicazione non è adatta per edifici residenziali di media altezza e fascia media. È per grattacieli residenziali di lusso con un minimo di tre ascensori per passeggeri e 25 piani, in particolare per edifici di lusso snelli.

Per gli edifici adibiti a uffici, questo ascensore a doppia cabina non sarebbe l'unico montacarichi dell'edificio. L'auto superiore sarebbe comunque predisposta per i passeggeri, mentre l'auto inferiore è per le merci. La baia di carico dovrebbe essere situata in B01, piuttosto che in G. Questa innovazione potrebbe essere brevettabile, così come per un nuovo prodotto piuttosto che per un nuovo metodo o programma, che non sono brevettabili.

La Central Park Residential Tower di New York, che raggiunge i 1,550 piedi (472.4 m) con 131 piani, sarà l'edificio residenziale più alto del mondo. In piedi sopra l'iconico Central Park al 225 West 57th Street, la torre è il secondo edificio più alto degli Stati Uniti e dell'emisfero occidentale. Potrebbe anche essere il progetto di condominio più costoso di sempre, con appartamenti venduti fino a 4 miliardi di dollari.

Dallo screenshot qui sotto, il prezzo al m² dell'unità 61N è di 9.1 milioni di dollari. Diviso per 1,435 ft2, equivale a 6,341 USD/ft2 o 68,234 USD/m², rendendo questo il possibile prezzo medio per questo edificio. Se un vano per un ascensore passeggeri da 1000 kg può essere rimosso dal nucleo dell'ascensore, lo spazio del vano a ogni piano significherebbe almeno 5.5 m² potrebbe essere risparmiato, aumentando così il valore vendibile totale: US $ 68,000 X 131 X 5.5 = US $ 48.994 milioni.

Nota dell'autore

Credo fermamente che una buona azienda debba essere aperta, innovativa, internazionalizzata e socialmente responsabile, soprattutto in termini di responsabilità sociale, poiché ritengo che un'impresa possa sopravvivere nel futuro solo se è utile e in grado di apportare valore alla società. Anche per la mia attività, considero i suddetti principi come valori fondamentali. In qualità di consulente VT, per senso di responsabilità sociale e per incoraggiare la concorrenza, al fine di impedire a qualsiasi produttore di ascensori di brevettare l'idea, ho voluto pubblicare questo articolo affinché qualsiasi produttore di ascensori possa utilizzare questa idea per immettere sul mercato questo tipo di ascensore, tutelando così gli interessi degli utenti. Il mio unico desiderio è che, qualora un produttore di ascensori utilizzi la mia idea per commercializzare questo tipo di ascensore a due cabine, citi il ​​mio nome sul prodotto. Idealmente, il nome del prodotto dovrebbe essere "Ascensore a due cabine per merci/passeggeri a condivisione di Liang".

Adriano Godwin: era il mio mentore e il mio eroe. Sento di essere stato molto fortunato ad avere l'opportunità di lavorare sotto di lui e di essere coinvolto in così tanti progetti prestigiosi in tutto il mondo in MovvéO Ltd. Mi considero lo studente di Adrian Godwin e il successore della tecnologia MovvéO. Pertanto, questo articolo è dedicato anche alla memoria di Adrian Godwin, presidente e proprietario unico di MovvéO, scomparso il 30 aprile 2019. Con la sua scomparsa, MovvéO Ltd. ha cessato l'attività.