UNIVERSIDADE RITTER DOS REIS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

SISTEMAS ESTRUTURAIS

ARENA DO GRMIO

PROFESSOR: GLADIMIR DE CAMPOS GRIGOLETTI PARTICIPANTES: CELIO MARIANO DE OLIVEIRA GUILHERME ROLDAO BERTE LUCIANA P. TREVISOL NICOLLE MURATORI WILHELM RAFAEL TEIXEIRA DE AVILA SOARES

Porto Alegre, abril de 2013.

1

SUMRIO

1. INTRODUO ............................................................................................... 2

2. SISTEMAS ESTRUTURAIS ........................................................................... 3

3. MECANISMO DE TRANSFERENCIA DE CARGA ........................................ 5

3.1 FUNDAO ................................................................................................. 5

3.2. ESQUELETO .............................................................................................. 5

3.3 COBERTURA ............................................................................................... 7

4. CLASSES DE APOIOS OU VINCULOS ............................................................ 10

4. REFERNCIAS .............................................................................................. 11

2

1. INTRODUO

O Estdio - Arena do Grmio, foi executado no bairro Humait, na

confluncia das BR-116 e BR-290, e a cerca de 15 minutos do Aeroporto

Internacional Salgado Filho, executado pela construtora OAS. Com finalidade

de uso para eventos culturais, sociais ou esportivos. O Estdio possui

capacidade para 60.540 lugares. Mais de 2 mil operrios trabalham para

entregar a arena em novembro de 2012.

No incio das obras, depois da terraplanagem, 90 km lineares de 3 tipos

de estacas (hlice contnua, centrifugada e metlica) foram colocadas no

processo de fundao, alcanado de 25 m a 35 m de profundidade do terreno.

A partir da, o uso de pr-moldados passou a ser intensivo e

representam 80% da obra. Foram utilizados guindastes modernos, que so

econmicos e operacionais, para fazerem montagem de grandes peas (de

pr-moldados).

A cobertura de estrutura metlica, com telhas termoacsticas. As

peas foram produzidas em Portugal e chegaro pelo porto de Rio Grande. A

altura do estdio no nvel da cobertura de 56 metros. A gua da chuva

captada na estrutura que abrigar os torcedores, para irrigao do gramado.

A fachada da arena toda circundada de esquadrias em brises de vidro

em cor azul, a principal que compe com o preto e o branco as cores do clube.

Ao total o estdio consumiu aproximadamente 86 mil m de concreto e 7

mil toneladas de ao.

O estdio colocou a disposio dos torcedores 95 sanitrios, 18

elevadores, trs rampas de acesso e mais 2 cruzadas perfazendo no total 5

rampas. A edificao tem cerca de 30 mil m de espaos comerciais para uso

dirio e no somente em dias de jogos.

A rea de imprensa tem ainda 34 cabines de rdio e televiso, com

espao variando de 18 m a 66 m.

O estdio contem 2.331 vagas de estacionamento no seu permetro

(embaixo da estrutura). Pilares metlicos suportam a estrutura da garagem.

3

2. SISTEMA ESTRUTURAL

A funo Bsica da estrutura fazer o movimento das cargas para lev-

las at as fundaes, para isso preciso seguir os trs passos:

Planejar: selecionar a forma mais conveniente de se construir, com

menos desperdcios e maior eficincia.

Projetar: fazer a determinao dos esforos, definindo as dimenses,

as conexes e os vnculos.

Construir: a forma de materializar tudo o que foi construdo, alm de

executar o projeto.

Os principais requisitos da estrutura so: a segurana, durabilidade,

economia, funcionalidade esttica. Alm disso, a estrutura deve resistir ao

vento, descargas da atmosfera, terremotos, incndios, e ser eficientemente

econmica. Em uma obra de grande porte, como por exemplo a Arena, para se

juntar esses requisitos muito complicado, pois h muito desperdcio de

materiais e como em toda obra de tamanho macroscpico, h muitos gastos.

As construes de atualmente, utilizam o seguinte sistema estrutural:

Concreto armado, Lajes, vigas, pilares e paredes estruturais, esses sistemas

possuem variaes conforme se aumenta a estrutura e a grandeza dos

edifcios. No caso da Arena, usam-se todos os exemplos citados acima de

forma macroscpica.

Cada projeto que for feito, ter que ser pensado por vrios

ngulos. Aps isso feito, os engenheiros concluiro que a melhor utilizao

para a Arena o concreto armado, porque alm de ter uma tima resistncia

trao e a compresso, esse mtodo suporta bastante as vibraes

provenientes de um estdio.

A concepo estrutural deve compatibilizar o projeto de estruturas com

os projetos complementares, reforando os elementos estruturais em caso de

grandes aberturas das vigas. A altura total deve contemplar a viga, os dutos, e

possvel forro falso.

O posicionamento dos elementos estruturais deve ser feito com base no

seu comportamento, em funo do caminho normal das cargas:

lajesvigaspilaresfundaes

A transferncia de cargas deve ser a mais direta possvel, evitando que

cargas importantes sejam apoiadas em vigas, e a necessidade de vigas de

transio. As dimenses contnuas, em planta, da estrutura devem ser

limitadas a 30m, caso contrario devem ser previstas juntas de dilatao.

Em funo do efeito do vento, devem existir prticos planos ortogonais

entre si que resistam adequadamente. Assim, recomenda-se orientar

criteriosamente os pilares, buscando distribuir rigidezes, estabelecendo

alinhamento entre eles, e prever outras estruturas de contraventamentos.

4

LAJES E VIGAS

A utilizao de blocos pr-moldados incluem 14 mil peas de lajes e

vigas. Os pilares foram feitos in loco. No total, o estdio tem 96 eixos, sendo 10

pilares por eixo. O estdio composto por quatro nveis de arquibancadas, o

que exige formatos diferentes de pr-moldados por isso, vigas e

arquibancadas esto sendo produzidos no canteiro, segundo a construtora, a

medida proporcionar mais agilidade obra, j que no depender do

transporte at o local.

PILARES

A utilizao de concreto armado foi utilizada em A juno de ao +

concreto o que chamamos de concreto armado.

Com o ao no interior o concreto fica mais resistvel a esforos de trao

(fraqueza do concreto, seu forte a compresso), esses materiais so

indispensveis em peas como vigas e lajes.

FUNDAO

Na arena, em fase de fundao, foram fixadas 50 mil metros de estacas

(bate-estacas) separadas em grupos de 5. Sobre cada grupo de estacas foi

instalada uma sapata sobre a qual foi colocado um pilar de concreto. Foram

540 pilares no total. As sapatas distribuiro o peso de cada pilar sobre 5

estacas, ou seja, foram 2.700 estacas.

No solo foram executadas estacas de concreto e ao. Apoiado sobre as

estacas ser colocado o bloco de fundao. Em seguida, ser fixado o mastro

de ao galvanizado que garante maior estabilidade e durabilidade do material.

Calcula-se que, em todo o processo, desde s estacas at a colocao do

bloco de fundao, sejam usados oito caminhes de concreto, totalizando

64m.

5

3. MECANISMO DE TRANSFERENCIA DE CARGA

3.1 FUNDAO

Apos a terraplanagem, 90 km lineares de 3 tipos de estacas:

Estaca hlice contnua uma estaca de concreto moldada "in loco",

executada por meio de trado contnuo e injeo de concreto atravs da

haste central do trado simultaneamente a sua retirada do terreno.

Estaca Centrifugada so fabricadas em concreto protendido, utilizando

mquinas extrusoras, conferindo ao concreto um alto grau de

compactao, caractersticas estas que auxiliam na cravao das

estacas. As estacas centrifugadas so caracterizadas pela seo

circular vazada com dimetros externos variando de 26 a 80

centmetros. Pelo processo de adensamento - atravs da centrifugao

do concreto as estacas atingem capacidades de carga estrutural que

variam de 500 a 5000 kN, com comprimento de at 12 metros, podendo

ser projetadas em elementos com at 15 metros, de acordo com as

necessidades da obra e condies de transporte.

Estacas Metlica so utilizadas em obras de fundaes profundas. So

constitudas por perfis laminados ou soldados, simples ou mltiplos,

devem resistir corroso pela prpria natureza do ao ou por tratamento

adequado. O equipamento de cravao ser dimensionado de forma

que consiga levar a estaca a encontrar uma resistncia de ponta a sua

penetrao, oferecida pelo solo, indicando a presena de camada

resistente para o seu apoio. Sua principal vantagem est no fato de se

prestar a cravao em quase todos os tipos de solo, permitindo uma fcil

cravao, com baixa vibrao e uma grande capacidade de carga.

3.2 ESQUELETO

Foras concentradas so observadas nas arquibancadas, feitas com

lajes pr-moldadas. A carga uniforme distribuda substituda por uma fora

concentrada e passa pelo seu centroide (carga multiplicado por comprimento).

Assim como as lajes so elementos estruturais bidimensionais planos com

cargas preponderantemente normais ao seu plano mdio. Considerando uma

estrutura convencional, as lajes transmitem as cargas do piso s vigas, que as

transmitem, por sua vez, aos pilares, atravs dos quais so as cargas

transmitidas s fundaes, e da ao solo.

6

O comportamento estrutural primrio das lajes o de placa, que por

definio, possuem um papel importante no esquema resistente para as aes

horizontais, comportando-se como chapas, compatibilizando o deslocamento

dos pilares em cada piso.

As principais cargas a se considerar so: Peso prprio da laje; Peso de

eventual enchimento; Revestimento; Paredes sobre lajes; Carregamento

acidental. Abaixo as foras esto sendo ilustradas com setas:

As vigas em um sistema estrutural podem estar apoiadas diretamente

sobre os pilares como tambm sobre outras vigas, so estrutura reticular, onde

uma das dimenses preponderante em relao s outras duas.

Cisalhamento: Flexo:

Os pilares em um sistema estrutural esto apoiados nas fundaes e

so estrutura reticular, onde uma das dimenses preponderante s outras

duas.

7

3.3 COBERTURA

Entende-se por cobertura a parte superior da edificao, protetora das

intempries, constituda por um elemento de suporte resistente (laje, estrutura

de madeira, estrutura metlica) e conjunto de componentes com funo de

vedao (telhado), podendo apresentar ainda isolao trmica, acstica, forro e

impermeabilizao.

A estrutura pode ser: metlica, concreto armado, madeira, estruturas

mistas e outras. Deve ser levada em considerao a economia de execuo,

manuteno, durabilidade e capacidade de isolamento trmico.

Nos projetos de telhados devem se observar as caractersticas e

propriedades das telhas a serem utilizadas, tais como: Inclinao

recomendada, recobrimentos lateral e longitudinal, vo mximo admissvel,

tipos de fixao, acessrios.

O sistema escolhido para a cobertura da Arena do Gremio, do tipo roof

(termoisolante), formado por trs camadas: telha metlica do tipo trapezoidal

- no formato de ondas -, l de isolamento com 63,5 mm de espessura e telha

superior zipada (figura 1). O sistema tende a favorece a proteo acstica e o

isolamento trmico da estrutura.

Alm das telhas, foi instalada uma borda interna feita de policarbonato

alveolar azul. atravs da borda que a passagem de luz para o campo

permitida. A cor clara e a alta refletividade do material escolhido reduzem a

carga trmica da construo.

O planejamento da cobertura seguiu orientaes ambientais necessrias

para obteno da certificao LEED (Leadership in Energy and Environmental

Design).

Figura 1

TRELIAS

8

A cobertura da arena foi feita com trelias metlicas, do tipo Howe na

qual as vigas so fixadas com os ngulos exatamente na direo oposta a suas

vigas. (figura 2)

Figura 2

As trelias possuem uma estrutura leve, mas com elevada resistncia,

de fcil e rpida execuo. Para uma mesma situao de vo e carregamento,

h inmeras formas de se dispor as barras. Na Arena ao todo, foram utilizadas

96 estruturas de sustentao na cobertura, somando 3,2 mil toneladas de

estrutura metlica, mais da metade do utilizado na construo de todo o

estdio (5 mil toneladas).

Trelias so estruturas constitudas, basicamente, por barras retas

unidas apenas pelas extremidades, atravs de ns articulados (figura 3). Na

prtica, as barras so conectadas atravs de rebites, parafusos ou soldas.

Cada barra submetida ao de duas foras, uma em casa

extremidade, essas foras tm a mesma intensidade a mesma linha de ao e

sentidos opostos. Como os esforos so aplicados apenas nesses ns,

somente esforos axiais de trao e compresso atuam nas barras. Uma trelia

considerada rgida quando sujeita a determinado carregamento sem perder

a sua forma, ou seja, no sofre grandes deformaes.

Uma trelia simples verifica sempre a igualdade, considerando:

2n = m + 3 m = n de barras da trelia

n = n de ns da trelia

9

Figura 3

Articulao ou Pino possui duas incgnitas, as reaes so os dois

componentes da fora resultante e atuam paralela e perpendicular superfcie

do ponto de contato.

10

4.CLASSES DE APOIOS OU VINCULOS

toda estrutura constituda de peas componentes (colunas, vigas,

lajes, etc.) interligada por elementos de apoio. Atravs deles, as cargas so

transmitidas ao restante da estrutura. O vinculo caracterizado por reaes

que impedem o deslocamento da seo de apoio da pea ou sua rotao, isto

, impedem os deslocamentos lineares ou angulares. Sendo classificadas em

ordem:

VINCULO DE PRIMEIRA ORDEM Apoio mvel

Impede o movimento de translao na direo normal do plano de apoio.

Reao vertical (R), logo uma incgnita.

VINCULO DE SEGUNDA ORDEM Apoio Fixo

Vnculo que impede apenas dois movimentos: Movimento no sentido

vertical(R) e horizontal (H), podendo formar duas reaes, logo 2 incgnitas.

VINCULO DE TERCEIRA ORDEM - Engaste

Vnculo que impede a translao em qualquer direo, impedindo

tambm a rotao do mesmo. Trs reaes de apoio: momento (M), horizontal

(H) e vertical (R), logo trs incgnitas.

11

5. REFERENCIAS

http://www.gremio.net/news/view.aspx?id=15005&language=0

http://globoesporte.globo.com/futebol/times/gremio/noticia/

http://www.cbca-acobrasil.org.br/copa2014

http://www.augustodiniz.com.br/2012/04/

http://www.sitengenharia.com.br/fundacaohelicecontinua.html

http://www.abesc.org.br/tecnologias/

http://www2.cassol.ind.br/produtos-2/estacas/

http://sete.eng.br/estacas-metalicas-1024-servico-10881

http://www.lami.pucpr.br/cursos/estruturas/Parte01/menu/