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Estudo Preliminar de desempenho dinâmico das Estruturas de
arquibancadas e cobertura do Estádio Castelão-Fortaleza
Parte 1: Setor dos Gigantes Existentes
Maio 2011
Resumo de conclusões deste estudo:
a- O cometido de parte das avaliações apresentadas neste relatório é atingir a calibração dos
modelos analíticos mediante a correlação com registros efetuados no passado na estrutura real.
Foi realizada reunião com o Prof. Pedro Almeida que foi responsável da atenuação de vibrações
existente ( mediante tirantes) e solicitado dele informação dos parâmetros de resposta
monitorados nas fases preliminares da reforma . Foi confirmada a conformidade total e
correlação quase exata entre o modelo analítico apresentado no presente relatório e a estrutura
real.
b- Foram avaliadas diversas configurações e comprovadas as vantagens de interligar a estrutura da
cobertura com a estrutura da arquibancada
c- Sugere-se como vantajosa a configuração descrita esquematicamente na figura seguinte(vide
ALT1 no inciso 7 do presente estudo) :
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0- Resumo de Hipóteses de avaliação e de input da ação da multidão
Harmônico Freqüência Amplitude
1º
Harmônico
f1 : 1,5 Hz < f1< 2,7 (freqüência
diretriz)
0,250 vezes o peso da
população (vertical)
2º
Harmônico
f2=2f1 0,063 vezes o peso da
população (vertical)
3º
Harmônico
f3=3f1 0,018 vezes o peso da
população (vertical)
(Hipótese de Taxa de amortecimento modal uniforme: 2,5%)
A conformidade funcional da estrutura será condicionada de acordo ao alvo de
desempenho determinado pela obtenção de acelerações pico total de resposta
menores de 10%g (1 m/s2). A adoção deste valor está correlacionada aos valores alvos
de desempenho enunciados no documento de referencia: “Dynamic performance
requirements for permanent grandstands subject to crowd action: Recommendations for
management, design and assessment”, IStructE, 2008 (“The IStructE Guide”).
O ser humano manifesta níveis de desconforto muito maiores para deslocamentos horizontais que para deslocamentos verticais. Daí que a limitação de 10% g resulta inadequada quando se a componente horizontal de deslocamento for preponderante. De acordo a valores de referencia fornecidos por Hugo Bachmann (“Vibration problems in Structures”), os valores associados a componentes horizontais deverão não exceder 5% g (0,5 m/s2), que seriam o limite superior de desconforto tolerável (correspondente à qualificação very annoying). Hipótese de Eficiência da torcida:
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1- Descrição geométrica.
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2- Estimativas de peso da arquibancada e pré-dimensionamento da cobertura de acordo a
necessidades resistentes.
Distancia entre gigantes: 12,70:
G= 12,7x2,5 x( 0,15x0,77 + 0,08x0,40+ 1,59x0,08)=8,72 tf g= 8,72 / 1,59 = 5,48 tf/m de dente jacaré e~27cm (0,675 tf/m2)
Suplemento de: G= (3,12 x 0,19 + 0,75 x 0,88)x2,5x 12,2= 38 tf A= 0,31x3,12+,7x0,75= 1,5 m2 D= 38/(1,5x2,4)= 10,55m Espessura equivalente dos elemento extremos ~ 10,55mm
Carregamentos de compatibilização de massas:
Grupo 1 (placas de 12 cm de espessura entre gigantes) : 2,5x0,12x12,7= 3,81 tf/m
Grupo 4 (degraus entre gigantes) : 5,48 tf/m
Sobrecarga associado ao peso dos participantes: 2,11 tf/m nos degraus.
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Grupos 9 e 6 (lajes entre gigantes) : = 3,81 tf/m
Sobrecarga extrema de compatibilidade com ações permanentes e de vento: Força vertical total
uniformemente distribuída na treliça (banzo sup) de 100 kg/m2 : 12,7 x 0,1 = 1,27 t/m.
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3- Estudo do Modelo da situação atual sem a construção nova “semelhante à situação antes do
reforço” (CAST401)
Modo 1 Modo 2
1º Harmônico 2º Harmônico 3º Harmônico
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Os níveis de resposta para freqüência diretriz 2,19 Hz são altamente desconfortáveis PRINCIPALMENTE
na direção horizontal.
- Fator de Eficiência da torcida: e-2[(f-1,8)^2] = 0,73;
Atot=1,15 m/s2 com Ah= 1 m/s2 na horizontal Insatisfatório
4- Estudo do Modelo da situação final da construção nova sem vincular com a cobertura e sem
fazer controle vibracional ( CAST402)
Modo 1 Modo 2
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1º Harmônico 2º Harmônico 3º Harmônico
- Fator de Eficiência da torcida e-2[(f-1,8)^2] = 0,46;
Atot= 0,76 m/s2 com Ah= 0,66 m/s2 na horizontal Insatisfatório
(para poder assumir os fatores de correção de eficiência da torcida deve ser efetuada
a medição in-loco da correlação com o modelo analítico).
Observação: De acordo ao projeto das áreas auxiliares não é possível conseguir controlar os efeitos da
excitação da multidão.
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5- Modelo da estrutura da cobertura (de acordo a anteprojeto) sem interação com a
arquibancada. (Cast403)
Modo 1
f= 0,245 Hz < 0,5 Hz !!!
“Assumindo a estrutura da cobertura como independente da arquibancada, o projeto não
poderá estar governado pelas condições resistentes (de acordo a carregamentos
pseudo- estáticos) e a mesma deveria ser enrijecida além das necessidades de
resistência”
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6- Modelo de acordo ao ante-projeto de cobertura vinculada à estrutura da arquibancada (Cast
4)
Modo 1 Modo 2
Modo 3 Modo 4
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Modo 5 A freqüência natural é maior que 0,5 Hz, sendo assim propiciado o desempenho adequado da cobertura. A incidência no
desempenho da arquibancada se reflexa pelo incremento moderado da freqüência natural
relevante (modo 3) de 2,42 Hz a 2,66 Hz
1º Harmônico 2º Harmônico 3º Harmônico
- Fator de Eficiência da torcida e-2[(f-1,8)^2] = 0,23;
Atot= 0,23 m/s2 com Ah= 0,21 m/s2 na horizontal Satisfatório
(para poder assumir os fatores de correção de eficiência da torcida deve ser efetuada
a medição in-loco da correlação com o modelo analítico).
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7- Modelo de alternativa ALT1
Modo 1 Modo 2
Modo3 Modo 4
Modo 5 Modo 6
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A resposta da estrutura à excitação da multidão está governada pelo modo 4 (f= 3,49 Hz).
Esse modo por ter freqüência maior que 2,7 Hz estará exposto a ressonância somente do 2º harmônico
para cadencia diretriz fa=1,745.
1º Harmônico 2º Harmônico 3º Harmônico
Acelerações de resposta menores que 1%g .: Desempenho excelente!!!
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