COBERTURAS DE ESTÁDIOS DE FUTEBOL
A monografia apresentada foi realizada no âmbito da cadeira de Tecnologias da Construção de Edifícios do 11º Mestrado em Construção do Instituto Superior Técnico
Índice
1 INTRODUÇÃO... 4
2
REQUISITOS DAS COBERTURAS DE ESTÁDIOS DE FUTEBOL ... 4
3
MATERIAIS UTILIZADOS EM COBERTURAS DE ESTÁDIOS DE FUTEBOL ... 5
4 CLASSIFICAÇÃO
DE
COBERTURAS DE ESTÁDIOS DE FUTEBOL ... 7
4.1 Introdução...7
4.2 Estrutura metálica plana suspensa...8
4.2.1 Descrição geral ... 8
4.2.2 Processos construtivos e de montagem ... 10
4.3 Estrutura metálica em forma de casca suspensa ...12
4.3.1 Descrição geral ... 12
4.3.2 Processos construtivos e de montagem ... 15
4.4 Cobertura suportada por vigas metálicas de grande vão ...17
4.4.1 Descrição geral ... 17
4.4.2 Processos construtivos e de montagem ... 19
4.5 Cobertura suspensa de vigas metálicas de grande vão ...22
4.5.1 Descrição geral ... 22
4.5.2 Processos construtivos e de montagem ... 24
4.6 Outras estruturas...24
5 CONCLUSÃO ... 25
ANEXO I ... 26
SUMÁRIO
Ao longo deste texto serão abordados alguns temas considerados relevantes para a caracterização de coberturas de estádios de futebol no âmbito da cadeira em que este trabalho se insere.
O objectivo principal deste trabalho é a identificação e análise de 4 tipologias de estruturas de coberturas de estádios de futebol, tendo como critério o seu processo construtivo e de montagem.
Os materiais mais utilizados neste tipo de estruturas, bem como os requisitos técnicos e de segurança a que devem obedecer são também aqui referidos.
1 INTRODUÇÃO
Os novos estádios de futebol que têm vindo a ser construídos a partir da década de 90 inserem-se numa nova filosofia de utilização destes recintos, que lhes confere padrões de qualidade muito superiores a vários níveis, nomeadamente, conforto, segurança, funcionalidade e estética.
Na maior parte dos casos trata-se do segundo estádio da equipa de futebol ou da cidade, e a sua construção, ou remodelação, é motivada porque o estádio antigo deixa de servir as novas exigências da comunidade onde está inserido. Noutras situações os clubes de futebol, com o apoio dos municípios aproveitam os apoios financeiras disponíveis para a realização de grandes eventos (campeonatos mundiais, europeus ou jogos olímpicos), para se dotarem de uma infra-estrutura moderna.
De facto, o conceito de estádio como local frio e inóspito, susceptível às intempéries, está ultrapassado. As populações do segundo milénio exigem conforto, oferta de serviços e de locais para lazer, que funcionam em simultâneo como geradores de receitas, viabilizando assim o empreendimento do ponto de vista económico.
2 REQUISITOS DAS COBERTURAS DE ESTÁDIOS DE FUTEBOL
Associada às preocupações acima referidas está a da aparência dos estádios, que passam a ter uma arquitectura estudada e agradável.
Um dos elementos que mais se destaca, a nível de impacto visual, na estrutura de um estádio de futebol é a sua cobertura. É sobre esta que recaem grande parte das atenções dos arquitectos projectistas por forma a dotá-la de linhas harmoniosas e equilibradas, tirando o máximo partido do efeito visual que tem associado. Além disso, a completa desobstrução do campo visual dos lugares põe de parte a utilização
de pilares interiores, obrigando a que o sistema de suporte da sua estrutura seja “exterior” à mesma, sendo este mais um elemento aproveitado pelos projectistas para embelezar o estádio.
A estrutura da cobertura tem ainda que responder a outros requisitos, nomeadamente, condições de segurança em relação aos estados limites últimos e bom comportamento a nível das deformações e vibrações sob a acção do vento. Estes aspectos deverão ser alvo de particular atenção, já que as grandes palas que constituem as coberturas de estádios modernos, motivadas pelos factores já referidos de protecção face a intempéries e completa desobstrução do campo visual, são geralmente bastante fexíveis. Finalmente, é uma estrutura que tem que estar preparada para albergar sistemas de drenagem de águas pluviais e outros equipamentos, nomeadamente, iluminação de concertos ou “video screens”.
3 MATERIAIS UTILIZADOS EM COBERTURAS DE ESTÁDIOS DE FUTEBOL
Verifica-se que a opção dos projectistas de coberturas de estádios de futebol, vai para estruturas metálicas constituídas por perfis de aço.
De facto, este material consegue responder às necessidades de resistência estrutural referidas no capítulo 2, com capacidade para vencer grandes vãos livres, sendo simultaneamente bastante versátil, o que permite produzir coberturas com formas variadas que vão de encontro aos requisitos estéticos exigidos. Por outro lado tem ainda as vantagens da pré-fabricação e da rapidez de montagem o que, quando se está perante prazos de execução relativamente apertados, são factores condicionantes.
Figura 1 Estádio de Seattle. Pormenor da estrutura metálica da cobertura. Utilização de perfis de secção aberta.
Figura 2 Sapporo Dome, Japão. Pormenor da estrutura metálica da cobertura. Utilização de perfis de secção tubular.
Os perfis metálicos que formam a estrutura podem ser perfis de secção aberta ([ ou I) ou fechada (de secção tubular ou quadrada). No entanto, sempre que as vigas tomam a forma de arco, os perfis mais utilizados são os tubulares, uma vez que são estes os que têm melhor comportamento à compressão.
São dois os materiais habitualmente utilizados para o revestimento destas coberturas:
Coberturas metálicas em chapa de aço perfilado
Coberturas em chapa alveolar de policarbonato
Dentro da primeira solução apontada encontram-se chapas com isolamento térmico de poliuretano ou em sandwich (duas chapas justapostas com caixa interior preenchida com lã de rocha por exemplo). Quanto ao revestimento exterior das chapas podem ser galvanizadas ou pré-lacadas, com uma grande diversidade de cores disponível. São estruturas leves (peso variável entre sensivelmente 5 kg/m2 e 20
kg/m2), podendo vencer vãos relativamente grandes o que poderá traduzir-se numa economia de perfis
de aço em madres.
As chapas de policarbonato são utilizadas sobretudo quando se quer tirar partido da iluminação natural, uma vez que podem ser transparentes, assim como podem ser produzidas com tonalidades que proporcionam o controlo da luz solar. O policarbonato é uma material mais recente, cuja aplicação está menos divulgada que a solução do parágrafo anterior, apresentando, contudo bastantes vantagens, nomeadamente, leveza, facilidade de montagem, elevada resistência a impactos e a variações de temperatura, protecção aos raios ultra-violeta e boa qualidade visual.
Figura 3 Estádio de Seattle. Pormenor do revestimento da estrutura metálica da cobertura em chapa metálica de aço perfilado.
Figura 4 Estádio Olímpico de Sydney.
Pormenor do revestimento da estrutura metálica da cobertura em chapa alveolar de policarbonato
Além dos dois tipos acima referidos, mais comuns, pontualmente começa a encontrar-se a aplicação de um revestimento tecido constituído por uma menbrana revestida com “Teflon”. Este material consiste num tecido produzido a partir de fibra de vidro, revestido por multicamadas de “Teflon” (composto à base de fluoropolímeros), com uma espessura final de 0,76 mm. Tem bons comportamentos em revestimentos de coberturas, uma vez que transmite até 25 % da luz solar que nele incide, não é degradável face à exposição
visual é bastante agradável, permitindo formas mais arrojadas, como pode ser observado nos estádios de Seul e Seogwipo que utilizam este revestimento, ilustrados nas figuras 8 e 18, respectivamente.
Além dos acima referidos, nas estruturas das coberturas de estádios encontram-se ainda materiais como o aço de alta resistência e o betão armado, embora com menos expressão.
O aço de alta resistência é aplicado na constituição de tirantes pré-esforçados, utilizados em situações diversas, entre as quais se destaca a suspensão da cobertura, com transferência das cargas para vigas metálicas treliçadas, ou para mastros. Os tirantes são habitualmente constituídos por monocordões, em número e diâmetro variáveis, autoprotegidas por bainhas individuais de polietileno de alta densidade, as quais são, por sua vez, envolvidas numa bainha exterior no mesmo material. Os monocordões estão entre si separados por um material lubrificante que permite o retensionamento, ou mesmo a substituição cordão a cordão, durante qualquer fase da vida da obra.
O betão armado é utilizado em mastros (pilares de grande altura que suportam a cobertura), ou em estruturas geometricamente mais complexas que transferem as cargas da cobertura para as fundações (figura 5).
Figura 5 Estádio Alfred McAlpine – Huddersfield. Ilustração da estrutura de betão armado que serve de apoio às vigas treliçadas que suportam a cobertura.
4 CLASSIFICAÇÃO DE COBERTURAS DE ESTÁDIOS DE FUTEBOL
4.1 Introdução
As coberturas de estádios de futebol são estruturas complexas, pelo que a sua classificação em tipologias bem definidas não é óbvia. Assim, a classificação feita neste trabalho é uma entre muitas possíveis e, tendo
em conta o âmbito da cadeira de Tecnologia de Construção de Edifícios em que este trabalho se insere, o critério adoptado é o do processo construtivo e de montagem.
O estudo das várias fases pelas quais passa a estrutura da cobertura durante a sua construção é de extrema importância, obrigando normalmente à verificação da segurança das estruturas intermédias, bem como à elaboração de um plano de montagem detalhado. Este plano contempla o estudo de estruturas provisórias, nomeadamente tirantes ou perfis metálicos para estabilização dos mastros até ao momento da suspensão da cobertura, ou cimbres para apoio da estrutura da cobertura.
4.2 Estrutura metálica plana suspensa
4.2.1 Descrição
geral
Este sistema é constituído por vigas radiais, que vencem o vão correspondente à largura da bancada. A restante estrutura metálica desempenha um papel secundário de travamento destas vigas principais, sem conferir à estrutura capacidade de suporte significativa. São exemplos desta tipologia o Estádio de França, o Estádio de Seul construído para o Mundial de 2002, e o Estádio Municipal de Aveiro, este em fase de construção para o Europeu de 2004.
Nº de lugares: 80.000 Data de inauguração: 1998 Custo: 364 milhões euros Área coberta: 60.000 m2
(100% dos lugares) Período de construção: 31 meses Período de construção da cobertura: 12 meses
Nº. de mastros: 18 Evento: Mundial 1998
Figura 6 Stade de France.
