O Novo Estdio Municipal de Braga

Rui Furtado Carlos Quinaz Renato Bastos

IntroduoO local era um monte com uma pedreira no seu topo e o Cliente pretendia um estdio com 30.000 lugares. Eduardo Souto de Moura imaginou um estdio com apenas duas bancadas como num teatro grego, uma seria escavada na pedra; a outra surgiria do cho, isolada. Uma opo mais convencional, com 4 bancadas, tinha entretanto sido desenvolvida. Aceitando o risco e o seu maior custo, o Cliente optou pela soluo mais arrojada. Havia pouca informao geotcnica disponvel mas a rocha visvel na pedreira deunos confiana para iniciar o estudo. A questo era saber se encontraramos rocha boa em toda a profundidade, necessria para garantir as inclinaes quase verticais dos taludes que a soluo de projecto exigia. Quanto tempo levaria a escavar o monte numa profundidade de cerca de 50 m e qual seria o custo desta obra? Estvamos no incio de 2000 e o Estdio deveria estar concludo at finais de 2003. Informao preliminar recolhida em diversas fontes e um estudo geotcnico preliminar aliviou as nossas preocupaes fundamentais: existia rocha em profundidade mas teramos que ir adaptando o projecto ao nvel de fracturao e aos lisos que fossemos encontrando. Veios e bolsas de saibro poderiam aparecer, como sempre com o granito. O prazo da obra no seria um problema se a empreitada pudesse comear depressa e o custo da escavao poderia ser reduzido significativamente, vendendo o material escavado. A empreitada de escavao veio a iniciar-se em Agosto de 2000. Nesta altura, era j conhecida a orientao desfavorvel da famlia principal de diclases do talude Sul, o

que obrigou desde logo ao lanamento de uma empreitada especfica de conteno daquele talude. Os mtodos de escavao e o tamanho dos blocos que produziriam eram as principais condicionantes das inclinaes que viramos a obter. Idealmente, os taludes deveriam ser verticais. Partindo do layout geral e considerando margens para fazer face a problemas que pudessem ocorrer durante a escavao, a geometria do grande buraco foi definida e a metodologia e sequncias de operao foram especificadas. A obra foi sendo desenvolvida com um acompanhamento permanente e o projecto ajustado em funo do que se ia encontrando. A situao mais dramtica da obra acabou sendo o aparecimento de um veio de saibro, ligeiramente oblquo em relao face do talude Sul, que no tinha sido possvel detectar no Estudo Geotcnico. Afectando fortemente a inclinao do talude e obrigando a um complicado sistema de conteno, a soluo foi mover a implantao do estdio em cerca de 20 m para Norte de modo a assegurar que o talude possuiria uma espessura de rocha suficiente na sua face exterior. A cobertura constituiu o segundo grande desafio para a equipa. Ela deveria reforar a ideia da integrao do Estdio no ambiente envolvente. Deveria ser to leve e simples quanto possvel: arcos, trelias, postes, cabos e membranas no encaixavam no conceito. Uma cobertura suspensa como a do Pavilho de Portugal na Expo 98 acabou por surgir como a soluo natural. Dispnhamos da rocha para ancorar os cabos e a reaco da cobertura na bancada nascente ajudaria a estabiliz-la. A dvida era o comportamento dinmico de uma cobertura com um vo de 220 m e o facto de que teria de ser construda a 50 m de altura (a pala do pavilho de Portugal tinha sido construda com escoramento total a partir do solo). Clculos preliminares intensivos e o estudo de estruturas semelhantes, em especial de uma ponte de tubos construda na Argentina, revelaram a viabilidade da soluo. Por outro lado, jogando com a geometria e o peso da laje de cobertura seria possvel aspirar ao equilbrio dos momentos na fundao, para combinaes permanentes de aces. Infelizmente, no decurso do projecto, a incluso do programa (bares, instalaes sanitrias, etc) e os necessrios ngulos de viso levaram alterao da inclinao dos montantes da bancada Nascente, afastando-nos daquele objectivo original. Uma estrutura de lminas paralelas garantiria a rigidez necessria da Bancada Nascente e permitiria a integrao de todos os bares, escadas e equipamentos necessrios. Numa atitude conservadora, estvamos ainda agarrados ideia de uma cobertura contnua. Esta soluo, no entanto, no permitia iluminao natural para o relvado. A diviso da cobertura em duas teve ento de ser encarada e testada. Foram efectuados estudos usando uma abordagem esttica do vento, sendo a distribuio dos coeficientes de presso estabelecida usando a bibliografia. O peso e a espessura da laje de cobertura foram inicialmente definidos de modo a anular as foras ascendentes do vento. A primeira anlise dinmica foi feita na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, atravs de um modelo tridimensional de elementos finitos com o qual foi possvel estabelecer os modos de vibrao e as suas frequncias. A resposta estrutural da cobertura aco do vento em estado limite ltimo foi igualmente calculada. Estes resultados mostraram que a soluo com duas lajes independentes era possvel mas que a interaco dinmica entre a cobertura e o vento deveria ser aprofundada em estudos posteriores. O clculo dos esforos principais nos montantes e a adequabilidade do solo de fundao revelou igualmente a razoabilidade da soluo. O processo de construo foi estudado e uma soluo de lajes pr-fabricadas deslizando sobre os cabos, solidarizadas entre si no final, demonstrou ser exequvel

(tinha sido esta a soluo adoptada no aeroporto Dulles, em Washington, h cerca de 30 anos). A estimativa de custos mostrou que a soluo se poderia encaixar no oramento. Outros aspectos foram ainda estudados e confirmados para validar a soluo: em dias ventosos seria um estdio com duas bancadas confortvel para os espectadores? As sombras dos cabos na zona central da cobertura afectariam as transmisses televisivas? A ventilao e exposio ao Sol do relvado seriam adequadas? O Conceito foi ento validado e o Projecto de execuo iniciou-se.

Arquitectura e EngenhariaO programa era novo para toda a equipa. Sem ideias pr-concebidas, comemos do zero. Juntamente com o Arquitecto visitmos diversos Estdios construdos recentemente na Europa, analisando e questionando as suas opes. Para este projecto, Souto de Moura pretendia que as necessidades tcnicas da construo determinassem o desenvolvimento do Projecto. Para alm, naturalmente, do que resulta da definio dos espaos, o resultado esttico da obra adviria de um intenso, exigente e estimulante dilogo entre a arquitectura e a engenharia, em que o processo de busca de solues s terminava quando o resultado agradava a ambas. Critrios claros e rigorosos eram acordados para disciplinar as necessidades tcnicas da construo. As solues tcnicas deveriam segui-los: alinhamentos, traados, espessuras, arestas tudo era sujeito a critrios cuja validade era dada pela inexistncia de solues ad-hoc. Rigor, leveza e simplicidade formal eram os objectivos a perseguir. O resultado devia ser simples na forma e na sua lgica construtiva. Mas a simplicidade formal s alcanada atravs de um demorado e contnuo processo de aproximaes sucessivas que termina, no raras vezes, em solues bem diferentes das ideias que deram origem ao debate. Toda a equipa estava permanentemente disponvel para questionar opes anteriores, deixando mesmo que por vezes o tempo ajuzasse sobre a adequao das solues adoptadas, simultaneamente de um ponto de vista estrutural e arquitectnico. No Estdio de Braga, solues foradas acabaram sempre por, com o tempo, ser alteradas. Arquitectos e Engenheiros trabalharam em conjunto com vista a atingir um fim comum, que no era visto como exclusivo de uns ou de outros. A ideia inicial de encaixar o Estdio na pedreira, com apenas duas bancadas, iniciou um processo de Projecto em que as solues encontradas foram resultando da confirmao e consolidao de ideias cuja viabilidade era, partida, desconhecida. A escolha inicial do caminho a seguir assentou mais frequentemente na sensibilidade e no instinto do que em resultados conhecidos. Seguiu-se-lhe o indispensvel processo de investigao e confirmao, em que o critrio de aceitao das solues assentava numa rigorosa anlise de custo/benefcio (funcional, tcnico, econmico e esttico). Estvamos conscientes dos riscos inerentes ao desafio sistemtico dos limites convencionais, controlando-o atravs de uma intensa metodologia de investigao. Anlise de risco, redundncias, estudo do mesmo problema por equipas independentes, cruzando resultados, permitiram-nos ir gradualmente reduzindo as margens de segurana adicionais com que inevitavelmente partamos. Este processo, que aproveita todos os recursos e espao que lhe forem alocados, tinha que ser convergente. O seu fruto era afinal a construo de uma obra havia prazos e custos para cumprir. O pragmatismo e flexibilidade para isso necessrios tiveram que estar presentes e foi preciso aceitar os limites que no conseguimos

ultrapassar. A variedade e complexidade dos problemas tcnicos que este projecto colocou constituram um grande desafio para toda a equipa mas, simultaneamente, uma oportunidade de aprender que no desperdimos. Uma palavra sobre o papel do Cliente - sem a sua confiana e entusiasmo, em especial do Sr. Presidente da Cmara de Braga, o sucesso do Projecto no teria sido possvel. gratificante chegar ao fim da obra e constatar que falar da estrutura do Estdio tambm falar da sua Arquitectura e que explicar a sua Arquitectura contar a histria dos problemas que a Engenharia foi tendo que enfrentar.

Descrio geralO Estdio Municipal de Braga est localizado em Dume, no recinto do Complexo Desportivo de Braga, que integrar igualmente um pavilho desportivo e uma piscina olmpica. O seu elemento mais visvel , sem dvida, a cobertura. composta por cabos full locked coil aos pares, afastados entre si de 3,75m, sobre os quais apoiam duas lajes de beto que cobrem as duas bancadas do Estdio. Trata-se de uma estrutura indita no s pelo seu vo (202m) como tambm pelo facto de os cabos serem livres na zona central. Dado o seu carcter inovador, estiveram envolvidas no seu projecto diversas entidades nacionais e internacionais, tendo sido realizados 3 estudos do seu comportamento ao vento (rgidos e aeroelsticos). A drenagem das guas pluviais da cobertura feita ( semelhana da do Pavilho de Portugal na EXPO 98), s para um lado, sendo recolhida por dois aquedutos em ao inox, saindo em consola do talude. O caimento da cobertura conseguido por variao do comprimento dos diversos pares de cabos ao longo da cobertura. O remate das duas lajes de beto da cobertura feito com uma trelia de seco transversal triangular, inicialmente concebida como viga de rigidez e que acabou sendo o suporte dos projectores de iluminao e das colunas de som. A cobertura apoia-se em duas grandes vigas que fazem o coroamento das duas bancadas nascente e poente, onde feita a ancoragem dos cabos. A bancada nascente estruturalmente constituda por montantes (consolas) com 50m de altura que, ao serem furadas, do apoio s lajes dos diversos pisos de foyers do Estdio. A sua estabilizao longitudinal assegurada pelas lajes existentes sob os degraus das bancadas. Da bancada nascente salienta-se a esbelteza dos montantes que tm apenas 1,00m de espessura. Depois da cobertura, a bancada poente talvez o elemento estruturalmente mais complexo, pela diversidade de problemas encontrados: montantes ancorados em rocha e em saibro, funcionamento de conjunto da estrutura com o solo, compatibilizao do funcionamento estrutural de estruturas com rigidezes muito diferentes, fundaes sobre banquetas instveis. De entre as diversas solues encontradas, difcil destacar uma como digna de especial referncia. O chamado relvado afinal o edifcio que se esconde debaixo dele. Possui dois pisos e ocupa toda a rea do relvado. Alberga um parque de estacionamento, os balnerios e todos os servios de apoio ao EURO 2004. No coloca particulares dificuldades estruturais, para alm do controle das consequncias da retraco e das variaes trmicas, que levou utilizao de aparelhos de apoio no apoio da laje do relvado, especialmente bem integrados pela Arquitectura. A escavao e conteno de taludes necessria para a construo do Estdio por si s uma grande obra. Deu origem escavao de 1.700.000 m3 de saibro e rocha e obrigou conteno de grandes taludes de rocha em que, infelizmente, as diaclases tinham uma orientao desfavorvel. A conteno do talude foi feita com uma malha de ancoragens e pregagens que asseguram a sua estabilidade. O comportamento dos taludes avaliado por um conjunto de inclinmetros e clulas de carga, ligados ao sistema de monitorizao do Estdio. Um complexo desta dimenso obrigou naturalmente realizao de um conjunto importante de infra-estruturas de que se destacam o desvio de um colector de saneamento de Braga que atravessava o terreno, a canalizao de uma linha de gua e a galeria tcnica

No presente texto so particularizados os aspectos mais significativos de cada um dos elementos sucintamente descritos atrs.

A CoberturaA cobertura do Estdio constitua naturalmente o maior desafio pela sua dimenso e inovao. No h no mundo nenhuma cobertura semelhante. O conceito que se pretendia materializar era o de um conjunto de cabos em catenria espaados entre si de 1.875 m e suspensos das vigas de coroamento dos montantes, dando apoio a duas lajes independentes de beto que cobrem cada uma das bancadas. A geometria escolhida para a cobertura resultava do compromisso entre o objectivo do Arquitecto (arco invertido muito abatido) e o valor dos esforos produzidos na estrutura pela componente horizontal das foras dos cabos. A seleco do tipo de cabos constituiu, tambm, uma importante deciso dado ser determinante para a definio das caractersticas formais e tecnolgicas da cobertura. Duas opes se colocavam: cabos do tipo full locked coil e cabos embainhados. Estudadas as diferentes caractersticas das duas solues em termos de durabilidade, dispositivos de ancoragem e dimensionamento, optou-se pela soluo full locked coil, que conduz a seces inferiores. Em fase de concurso, dada a grande importncia da tecnologia especfica de cada fabricante de cabos, definiu-se que a execuo da cobertura seria uma empreitada de Concepo/Construo, em que era dada liberdade aos concorrentes para propor alteraes ao projecto original, desenvolvido pela afassociados. A proposta vencedora do concurso do ASSOC-Obras Pblicas, ACE / Soares da Costa propunha uma soluo com cabos full locked coil (da Tensoteci) que diferia da soluo original em trs aspectos: os cabos eram agrupados em pares afastados entre si de 3.75m, a espessura das lajes de cobertura era uniforme e as lajes seriam desligadas das vigas de coroamento. A responsabilidade do projecto da cobertura passou deste modo a ser partilhada pela equipa de projecto da Afassociados e pelo Adjudicatrio ASSOC-Obras Pblicas, ACE / Soares da Costa / Tensoteci. As coberturas suspensas colocam desafios especiais aos engenheiros estruturais. Estes desafios so causados fundamentalmente pela aco do vento e pelo processo construtivo. Pela sua dimenso e condies fronteira, uma cobertura deste tipo no pode ser calculada com recurso a valores regulamentares, recomendaes normativas ou experincias anteriores.

O estudo do comportamento desta cobertura requer que se repensem todos os procedimentos usuais de projecto a partir dos seus fundamentos, desde o estabelecimento dos valores das aces a considerar at previso da resposta da estrutura passando pela possvel interaco entre ambos. Tornou-se, assim, necessrio recorrer a modelos fsicos (ensaios em modelo reduzido) que completassem os usuais modelos matemticos (algoritmos processados por clculos automticos em computador) que, no caso presente, por muito sofisticados que fossem no eram suficientes para, por si s, estimar o valor das solicitaes, nomeadamente da aco do vento, e representar o consequente comportamento da estrutura. Daqui resultou a necessidade de realizar uma quantidade aprecivel de clculos e de ensaios independentes quer sobre a soluo inicial quer sobre a soluo final da cobertura que sero descritos adiante. O processo de construo tambm apresentou grandes desafios. Como construir as palas muitos metros acima duma base slida, numa rea enorme e de uma maneira eficiente? E qual o efeito do processo construtivo na geometria final dos cabos e consequentemente das palas? Esta soluo de cobertura requer, naturalmente, uma estrutura que resista a grandes esforos horizontais, gerados pelos cabos, a uma grande altura acima das fundaes. Como tal, exige-se um dimensionamento cuidado dos montantes das bancadas nascente e poente. Nesta ltima existe ainda uma excelente rocha grantica cota dos cabos da cobertura, para onde se transmitem as foras desses mesmos cabos.

A anlise e o efeito do ventoNa vizinhana do local do Estdio, em Merelim, tinha sido instalada uma estao meteorolgica moderna e automtica, embora data do projecto, registasse apenas trinta meses de existncia. Este anemmetro fornece valores das velocidades mdia e mxima e suas direces a cada dez minutos. Esses dados so depois tratados segundo procedimentos estatsticos estabelecidos14 que permitem produzir curvas com as velocidades a considerar no local do Estdio, para as diversas direces do vento. Para obter a descrio do vento de projecto no local da obra para perodos de retorno de 100 anos foram usados os dados do anemmetro da Estao Meteorolgica de Merelim tratados estatisticamente e convenientemente corrigidos para ter em conta os escassos trinta meses de registos. Na anlise dos valores extremos dos dados do anemmetro de Merelim recorreu-se ao mtodo de Leiblein para velocidades de rajada independentes. Admitiu-se uma distribuio de extremos de Fisher Tippet tipo 1 com base no quadrado das velocidades do vento. Para a determinao dos efeitos da topografia envolvente na velocidade mdia e na intensidade de turbulncia do escoamento do ar na vizinhana do Estdio foram realizados ensaios em tnel de vento sobre modelo rgido escala 1:1500. Estes ensaios foram realizados na Rowan Williams Davies & Irwin Inc. (RWDI, Canad). A obteno do historial de presses dinmicas, em vrios pontos da cobertura, provocadas pela aco do vento de projecto para cada uma das direces consideradas foi efectuada a partir de ensaios em tnel de vento sobre modelo rgido escala 1:400. A cobertura do modelo estava instrumentada com sensores de presso em 200 posies distribudos pela sua face superior e inferior. O registo das medies era feito de forma automtica, tendo sido obtidas as respectivas sries temporais para ventos em 36 direces distintas. Estes ensaios foram realizados na Rowan Williams Davies & Irwin Inc. (RWDI, Canad). O clculo da resposta da estrutura aco dinmica do vento descrita pelo historial de presses anteriormente obtido foi realizado de duas formas distintas.

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A primeira, foi uma anlise dinmica determinista no domnio do tempo, por integrao directa passo a passo das equaes de equilbrio dinmico da estrutura baseadas numa anlise elstica e linear de um modelo de elementos finitos de casca1 476 951 1426 1901 2376 2851 3326 3801 4276 4751 5226 5701 6176 6651 7126 7601 8076 8551 9026 9501 9976 10451 10926 11401 11876

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com matriz de rigidez geomtrica que se assumiu como constante. A matriz de rigidez geomtrica foi obtida a partir dos esforos axiais dos cabos devidos s cargas permanentes. Com esta anlise obteve-se a resposta dinmica da estrutura aco dinmica do vento. O deslocamento mximo calculado foi de 47 centmetros. A segunda, foi uma anlise dinmica probabilista pelo Mtodo da Decomposio Ortogonal. Este mtodo baseia-se no princpio de que um campo de presses multivariado e no estacionrio pode ser eficazmente simplificado projectando-o num espao gerado pelos vectores prprios da matriz de covarincia do campo original. Esta tcnica apresenta duas grandes vantagens. Em primeiro lugar, os novos campos (modos de presso) so mutuamente no correlacionados. Em segundo lugar, o contedo energtico do campo multivariado completo normalmente bem representado por um nmero reduzido de componentes no espao transformado, permitindo a representao do campo efectivo de presses por meio de poucos modos de presso. Com esta formulao obtm-se a estimativa da componente quasi-estacionria e da componente ressonante da resposta da estrutura em termos de tenses e deformaes. Estes valores foram usados no dimensionamento de diversos elementos estruturais da cobertura. A modelao matemtica com base nos resultados dos ensaios em tnel de vento daqueles primeiros modelos fsicos no permite garantir a no ocorrncia de um comportamento aeroelstico da cobertura. Alis, este tipo de comportamento das estruturas requer estudos especializados de grande complexidade. O problema mais delicado consiste na possibilidade do fluxo do vento em volta da estrutura provocar um comportamento ressonante dessa estrutura. Estas excitaes podem ser foradas desprendimento de vrtices ou interactivas divergncia, galope ou flutter (esvoaar). Todos estes tipos de comportamento tm definies tecnicamente especficas15. Embora tenha sido considerado que um tal comportamento seria muito improvvel, considerou-se conveniente desenvolver modelos fsicos aeroelsticos a serem testados em tnel de vento A estabilidade aerodinmica da soluo inicial ficou demonstrada por ensaios sobre um modelo aeroelstico escala 1:200 realizado no Danish Maritime Institute (DMI, Dinamarca). A no ocorrncia de fenmenos de instabilidade aeroelstica da soluo final foi provada por ensaios sobre um modelo igualmente aeroelstico escala 1:70 realizado no Politcnico de Milano. Ambos os ensaios demonstraram a estabilidade aeroelstica da cobertura, tendo o deslocamento mximo medido sido quase igual ao deslocamento calculado. Todavia, na zona central, onde existem apenas os cabos, possvel que estes possam exibir algum daqueles comportamentos dinmicos. Assim, decidiu-se que os pares de cabos sero ligados entre si e que a eles sero adicionados pequenos amortecedores. Com o intuito de confirmar a validade da estimativa dos valores do vento de projecto com base nos registos do anemmetro de Merelim e de dissipar eventuais dvidas acerca da intensidade de turbulncia do escoamento do ar no local do Estdio instalou-se um anemmetro no local da obra cujos registos tm vindo a ser comparados com os da estao meteorolgica de Merelim. Apresenta-se a ttulo exemplificativo o grfico correspondente s velocidades mximas referidas a perodos de 10 minutos do passado ms de Julho. Salienta-se a coerncia entre os valores medidos nos dois locais.

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47cm

Velocidades m xim as do vento - Anem m etro em Merelim e em Obra (Julho 2003) 10 9 8 velocidade do vento (m/s) 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 dia 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Obra (velocidade mxima) Merelim (velocidade mxima)

Para estudar a sensibilidade dos esforos de flexo da laje de cobertura a variaes das foras nos cabos realizou-se uma anlise probabilista. Considera-se a cobertura composta por uma laje em beto armado apoiada em n cabos e consideram-se os momentos flectores em m pontos da laje. Para uma determinada combinao de aces, os n cabos tm instaladas foras dadas pelo vector . Vrios factores podem produzir uma variao aleatria dessas foras (desvios na aplicao do presforo, distribuies no uniformes da temperatura, fluncia diferencial). Considerase que estes efeitos so representados pelo vector de variveis aleatrias com valor mdio e desvio padro . O problema consiste, ento, em estimar a probabilidade, Pf, dos momentos flectores aleatrios M resultantes serem maiores do que os momentos resistentes Mu nos m pontos da laje. Na resoluo deste problema faz-se uso de uma simulao estocstica com base no mtodo de Montecarlo conjugada com o Mtodo Orientado de Simulao para a gerao das variveis aleatrias .

O escoamento das guas pluviaisO escoamento das guas pluviais da cobertura feito no sentido do talude nascente, com um caimento de um por cento, que conseguido atravs da variao de comprimento dos pares de cabos que a suportam. Duas grandes grgulas em ao inox duplex, suspensas das lajes de beto encaminham a gua para os aquedutos, tambm eles em ao inox, encarregados de a levar at rede de guas pluviais e linha de gua existente no recinto do Estdio. Estes aquedutos com cerca de 40 m de comprimento, dos quais 27 em consola, apoiam-se nas banquetas do talude em pilares de comprimento varivel, uma vez que as banquetas apresentam uma inclinao significativa. A estabilidade lateral destes aquedutos garantida por um par de escoras ancorado rocha do talude. As dimenses destes dois dispositivos foram estabelecidas atravs do estudo do escoamento da gua, tendo em conta a altura da queda, limitada inferiormente pelo deslocamento previsvel da cobertura sob a aco do vento.

O processo de construoO processo de construo desta cobertura tem trs problemas fundamentais: a pormenorizao das palas, o sistema de montagem e o efeito do processo de montagem nas formas dos cabos suspensos. A espessura da laje de beto armado de 200 milmetros, tendo este valor resultado do compromisso entre a necessidade de massa estabilizadora e a minimizao do seu peso. Claro, por razes prticas e econmicas, o escoramento e a cofragem tinham de ser evitados. Portanto, a considerao de elementos pr-fabricados era inevitvel. Os elementos escolhidos foram painis com as dimenses tipo de 1,8 metros por 3,75 metros. Por baixo, tm uma chapa de ao que d o acabamento e que se estende para fora dos limites do beto pr-fabricado para fornecer a

cofragem para a execuo in situ das juntas entre os painis. Os painis tm ainda peas metlicas que permitem a sua interligao, com parafusos, durante o processo de montagem Os elementos pr-fabricados so montados sobre os cabos, no topo das bancadas. Cada novo elemento ligado ao elemento prvio com parafusos, e os elementos deslizaro ao longo dos cabos por gravidade. Quando todos os elementos estiverem colocados, as juntas transversais e longitudinais entre os painis so betonadas.

Controlo de geometria e monitorizaoO carregamento correspondente instalao dos cabos e dos painis pr-fabricados da cobertura constituiu um verdadeiro ensaio de carga dos elementos estruturais do Estdio, por esta razo a resposta de todo o sistema estrutural, em termos de tenses e deformaes, foi acompanhada com cuidado especial de modo a poder identificar e analisar antecipadamente possveis desvios em relao ao comportamento terico previsto. O acompanhamento fase a fase da resposta da estrutura durante a montagem da cobertura bem como a sua interpretao mecnica foram uma garantia de que no haveria surpresas na geometria final pretendida para o sistema de cabos que do forma a esta cobertura nica. A forma final da cobertura seria sempre funo do peso da cobertura, da fora instalada nos cabos e da rigidez dos elementos de suporte (viga de coroamento e montantes das bancadas). A importncia relativa de qualquer um destes factores foi avaliada e o acompanhamento da resposta da estrutura incluiu obrigatoriamente as parcelas referentes a cada um deles. Para este efeito tornou-se necessrio efectuar um controlo apertado de todas as cargas aplicadas aos cabos da cobertura. Em conjunto com o registo das cargas aplicadas, as operaes de controlo geomtrico com recurso aos levantamentos topogrficos e a recolha e tratamento da informao fornecida pelo sistema de monitorizao (instrumentao interna da estrutura e instrumentao dos macios rochosos e fundaes) foram imprescindveis para a anlise do comportamento da estrutura durante a montagem da cobertura do Estdio. O acompanhamento do comportamento dos elementos estruturais do Estdio durante a montagem da cobertura foi realizado recorrendo informao recolhida pelo sistema de instrumentao instalado, nomeadamente: Clulas de carga nos cabos da cobertura. Instrumentao interna da estrutura de beto (extensmetros, clinmetros e termmetros nos montantes da Bancada Nascente)

Instrumentao dos macios rochosos e fundaes Clulas de carga nas ancoragens ao terreno. Inclinmetros in place. A organizao e a interpretao dos dados recolhidos durante todo o processo permitiram que, no espao de tempo que decorreu at final da montagem dos elementos da cobertura, os modelos matemticos usados em fase de projecto fossem continuamente aferidos e, eventualmente, corrigidos para serem coerentes com os valores medidos em obra. Assim se definiram os critrios para o estabelecimento da correco a efectuar geometria terica de referncia da cobertura para ter em conta o comportamento real da obra e as condies climatricas da data em que foi realizado o ajuste final de geometria previsto desde incio. Salienta-se que a existncia de desvios na geometria da cobertura e/ou nas foras instaladas nos cabos em relao aos valores previstos, obrigaria a uma anlise cuidada da sua repercusso na forma final da cobertura e nas foras finais dos cabos (tendo presente os limites regulamentares usados em fase de projecto). Em fase de servio, a monitorizao estrutural do novo Estdio Municipal de Braga ser realizada atravs de um sistema de controlo electrnico de diversos parmetros estruturais, tanto estticos como dinmicos. O referido sistema ser gerido informaticamente, permitindo o registo de dados discretos ou o registo quase em contnuo, de acordo com a natureza da grandeza a medir e a localizao do instrumento. Alm dos sensores de instrumentao esttica j mencionados (quer na estrutura de beto, quer nos macios rochosos) salienta-se a monitorizao de carcter dinmico constituda por 3 acelermetros triaxiais colocados nos pontos de maior amplitude de vibrao da cobertura e por clulas medidoras da presso do vento em vrios pontos da face inferior e superior das palas da cobertura.

A Bancada NascentePercorendo a alameda de acesso ao estdio, atinge-se a Bancada Nascente cota +98.00. A bancada apoia-se em dezasseis lminas verticais (montantes) de espessura constante e igual a 1,0 metro, que arrancam cota +87,80 e atingem a cota +142.85. O acesso s bancadas faz-se por rampas alternadamente descendentes e ascendentes. As rampas descendentes permitem cruzar um amplo espao existente imediatamente abaixo da cota do relvado, dando acesso Bancada Poente. As rampas ascendentes permitem ter acesso aos lugaras das bancadas superior e inferior, e a todas as reas de apoio existentes nesta bancada como as zonas de circulao, as instalaes sanitrias, os camarotes e os bares. A circulao vertical realiza-se por escadas localizadas entre montantes que, apartir da cota +110, tm os patamares intermdios em consola (para fora dos montantes). Existem ainda dois elevadores panormicos que permitem o transporte de cargas e pessoas entre as cotas +98 e a cota +112. As infraestruturas hidrulicas e elctricas

circulam no interior dos montantes e das lajes, desde o nivel da fundao at ao nvel da cobertura. Estruturalmente, a Bancada Nascente funciona sem qualquer junta de dilatao. Assim, o conjunto dos 16 montantes com as lajes dos pisos e das bancadas, estabilizam a estrutura desta bancada tanto s aces verticais como s horizontais. Desde o incio do projecto que se percebeu que uma cobertura suspensa entre as duas bancadas, teria como principal condicionante a estrutura do lado Nascente, em que a anoragem dos cabos feita a mais de 50 metos da cota de fundao. A estrutura desta Bancada deveria assim ajustar-se o mais possvel a esta realidade, tendo havido a preocupao de ajustar a geometria dos montantes de modo a que a resultante da combinao das aces gravticas da bancada com as elevadas foras transmitidas pela cobertura minimizasse os desiquilibrio de momentos ao nvel da fundao. Numa primeira fase, este objectivo foi parcialmente atingido. Com o evoluir do projecto e com a implementao das exigncias de funcionalidade do Estdio, o equilibrio ao nvel da fundao no foi totalmente conseguido, mantendose no final um razovel ajuste da soluo. Na anlise da estrutura da Bancada Nascente utilizaram-se diversos programas de clculo de estruturas bidimensionais e tridimensionais representativos de toda a estrutura da bancada. Ao nvel das aces, a ssmica condicionou o dimensionamento dos elementos verticais, devido ao elevado peso existente cota mais alta, isto , ao nvel da cobertura. Dado tratar-se de uma estrutura sem juntas de dilatao, a temperatura e a retraco revelaram-se igualmente aces de grande importncia no dimensionamento final. Foi devido a estas aces que, o piso cota +93,24 foi projectado completamente desligado dos montantes, criando-se um sistema de prticos independentes que, no entanto, se apoiam na fundao dos montantes. Os montantes so em beto armado (C35/45 + A500). As faces laterais so em beto vista, tendo a arquitectura desenhado toda a estereotomia das cofragens. Para a circulao horizontal existem trs grandes aberturas circulares, uma com 14 metros de dimetro e as outras duas com 8,5 metros, que so atravessadas por lajes com uma extenso de aproximadamente 125 metros. As lajes dos pisos apoiam-se nos montantes e em vigas metlicas sempre que o local de apoio so as aberturas circulares. Nesta zona as vigas metlicas funcionam em conjunto com as lajes como vigas mistas. As escadas so em beto armado e apoiam-se entre montantes, vencendo um vo livre de 6,5 metros. No topo dos montantes existe uma viga de grande rigidez segundo a direco dos cabos da cobertura (viga de coroamento), que garante a transio entre os cabos da cobertura e os montantes. Ao nvel das fundaes, apareciam os trs tipos de estratos definidos no reconhecimento geolgico-geotcnico (ZG1, ZG2 e ZG3). Esta heterogeneidade mereceu especial importncia tendo-se efectuado vrias anlises representativas do comportamento global da estrutura com interaco solo-estrutura. Atendendo sensibilidade da estrutura a assentamentos de apoio manifestada nos modelos numricos, optou-se por uma substituio dos terrenos de menor qualidade por beto ciclpico, garantindo assim que toda a estrutura est fundada sobre rocha.

A Bancada PoenteA bancada Poente do estdio encontra-se encaixada num macio grantico cuja cota superior corresponde ao nvel da praa que lhe d acesso. nesta bancada que, durante o Euro 2004, ficaro instaladas todos os jornalistas e VIPs, contando ainda com reas reservadas restaurao. As reas ocupadas pelos pisos abaixo da cota do relvado (+98.00), destinam-se a zonas de circulao, balnerios, posto mdico, bombeiros, etc. A circulao vertical processa-se por

escadas e por elevadores que, na sua maioria, so panormicos. A relao dos espaos de circulao situados sob as bancadas com o marcante talude rochoso, caracterizado por cortes irregulares e fortemente diaclasado, tinha que ser privilegiada no Projecto. Nesse sentido, a estrutura das zonas de circulao e comunicaes verticais deveria ser o mais leve possvel, deixando o protagonismo para a rocha e a sua ligao com os montantes de apoio da cobertura. Tirando partido do facto da praa superior (Poente) se encontrar mesma cota da cobertura, a estabilizao da estrutura s aces horizontais transmitidas pelos cabos da cobertura conseguida por ancoragens directas ao macio. Existem nesta zona de transio, entre a cobertura e o macio, dezoito montantes com uma espessura constante igual a 1,0 metro, que se ajustam s irregularidades do talude. As lajes dos pisos so invertidas, isto , alinham a sua face inferior com a face inferior das vigas que lhe do apoio. Sobre estas lajes inferiores existem lajes mistas que se apoiam em blocos de beto e que vencem vos de aproximadamente 2,4 metros. Deste modo, entre a laje inferior e as lajes mistas, conseguem-se espaos com altura livre de aproximadamente 65 cm, utilizados para a passagem de condutas das Instalaes Hidrulicas, Elctricas e AVAC. Os degraus das bancadas so prfabricados e apoiam-se em vigas inclinadas em beto armado e pr-esforado, continuas ao longo de 16 alinhamentos na direco dos eixos dos montantes. Imediatamente abaixo dos degraus das bancadas, colocam-se painis pr-fabricados. Dadas as caractersticas do macio de fundao, as fundaes da estrutura so do tipo directo (sapatas). O apoio de pilares e montantes em zonas do macio bastante fragmentado e na proximidade da crista de taludes, obrigou a que fossem executadas estabilizaes locais com recurso a ancoragens definitivas. A estrutura da bancada Poente, sendo porticada, poderia, tal como acontece com a maioria das estruturas deste gnero, ser considerada auto-suficiente para travamento segundo o plana horizontal. Dada a esbelteza dos pilares e o modo quase sempre excntrico com que as vigas se apoiam, limitou essa possibilidade. Houve assim que tirar partido das lajes cota 112 e 116, pisos 2 e 3 respectivamente, que funcionando como diafragmas horizontais rgidos, conferem um adequado travamento s aces horizontais apesar do reduzido nmero de ligaes destas aos montantes. A irregularidade existente ao nvel dos pisos e a configurao das bancadas (inclinadas), obrigou a que todo o clculo se efectuasse sobre modelos tridimensionais globais. Nestes modelos representaram-se vigas, lajes, pilares e paredes, de acordo com os espaos requeridos pela Arquitectura. Esta estrutura, dotada de um elevado grau de hiperestacidade, muito sensvel a asentamentos de apoio, o que obrigou a um grande cuidado no controlo de possveis assentamentos no s atravs do clculo da estrutura considerando a interaco solo/estrutura, mas tambm ao melhoramento e uniformizao do comportamento do solo de fundao. As reaces da cobertura e as componentes horizontais da reaco das bancadas determinaram o dimensionamento dos montantes. Sendo esta uma pea fundamental para a estabilidade global do estdio, e encontrando-se os montantes fundados em zonas de caractersticas geotcnicas diversas, houve que desenvolver modelos representativos da interaco solo/estrutura que permitiram confirmar o dimensionamento das ancoragens e confirmar o estado de compresso permanente entre os montantes e o talude em rocha. Desta forma foi possvel confirmar o equilbrio global dos montantes em relao s cargas a eles transmitidas e proceder ao seu dimensionamento interno, incluindo as fundaes. O nvel superior das ancoragens transmite de um modo quase directo a maior percentagem de carga horizontal ao macio rochoso. O nvel inferior de ancoragens desempenha uma papel fundamental na correco da orientao da reaco do montante na sua fundao, cuja resultante fica assim orientada para o interior do macio, necessrio face ao estado de fracturao do macio sob a fundao.

Em face da sensibilidade da estrutura a assentamentos e atendendo ao papel fundamental que as ancoragens desempenham no equilbrio global da estrutura do Estdio, houve que definir um faseamento construtivo que viabilizasse a entrada em funcionamento da estrutura conforme projectado. O facto de haver vrias peas presforadas e de 5 montantes se encontrarem fundados em saibro reforaram essa necessidade. Esta necessidade contrariava no entanto a questo de a fora das ancoragens no dever ser aplicada na totalidade antes de ser executada a cobertura, uma vez que lhe corresponderia uma compresso exagerada no macio. Foram ento simulados e calculados diversos cenrios para diversos faseamentos possveis, tendo-se concludo pela aplicao de apenas 20 % da fora das ancoragens antes da execuo da cobertura, deixando para depois o tensionamento final, o que obrigou verificao da capacidade resistente das diferentes peas tendo em vista os esforos resultantes da aplica co destas cargas numa estrutura hiperesttica j construda. A construo dos montantes 1 a 5, assentes em saibro (mais deformvel portanto) iniciou-se com a construo de uma viga de fundao ancorada ao macio tendo sido de imediato aplicada a totalidade da fora prevista, de modo a que a estrutura final fosse construda j depois dos assentamentos se verificarem. Nos montantes assentes sobre rocha ( 6 a 18 ), de modo a minimizar os efeitos dos assentamentos que o elevado estado de fracturao do macio fazia prever, foram realizadas ancoragens provisrias que lhe conferiram um estado de pr-compresso, e que foram sendo desactivadas em simultneo com o tensionamento das ancoragens definitivas.

O RelvadoA entrada das viaturas para o estdio faz-se atravs de um tnel pr-fabricado com o topo em abobada, inserido num dos taludes que delimitam a Poente o relvado. O acesso a partir do tnel d ligao directa ao piso -2 (+87,80). Nesta rea existe um amplo espao para estacionamento de viaturas ligeiras e autocarros. Junto rea da Bancada Poente localiza-se o programa definido pela UEFA para utilizao durante o EURO2004, onde se destaca um auditrio, salas de recepo, salas de trabalho, etc. Ainda neste piso, localizam-se as cisternas para rega de segurana contra incndios, assim como outras infraestruturas elctricas do estdio. O piso -1, cota +93,24, consiste num amplo espao de circulao entre as bancadas Nascente e Poente e ainda numa rea destinada aos balnerios de jogadores, treinadores e rbitros. Esta rea delimitada por uma parede em beto vista. O relvado localizase cota +98,0 e tem uma dimenso de aproximadamente 125x80 m2. Em todo o contorno do campo de jogos (relvado), existe um fosso fechado por um gradil metlico, que permite a entrada de luz para o piso -1 e, simultaneamente, a circulao nesta zona de pessoas e viaturas em caso de emergncia. A drenagem do relvado assegurada por um sistema de drenos instalados sobre o relvado e ainda por pendentes superficiais. As guas drenadas so conduzidas a uma caleira perifrica, ao longo do permetro do relvado. semelhana do que acontece nas Bancadas Nascente e Poente, as infraestruturas elctricas e hidrulicas existentes nas reas em que exista beto vista, tais como: iluminao, sistemas de deteco de incndio, CCTV, etc, encontram-se no interior destes elementos (lajes e pilares). Estruturalmente, a zona ocupada pelo Relvado formada por pilares de seco circular com dimetro constante de 0,70 metros, que apoiam as lajes fungiformes dos pisos -1 e 0. Estes pilares tm um espaamento regular em planta com 9,35 m numa das direces e 7,5 m na outra. A laje do piso -1 macia e tem uma espessura total constante de 0,35 m. A laje que d apoio ao campo de jogos tem uma espessura constante de 0,50 m e suporta, para alm das cargas prevista no relvado, toda o sistema que constitui o relvado e perfaz uma espessura mdia total de 1,10 metros, onde se incluem os sistemas de impermeabilizao e drenagem inferior. No topo dos

pilares existem capiteis troncocnicos com um dimetro mnimo de 0,70 m e mximo de 3,90 m. Existem pilares fundados imediatamente abaixo do piso -1 e outros sob a laje trrea do piso -2. A diferente rigidez entre estes dois tipos de pilares, foi o motivo para a colocao de aparelhos de apoio em neoprene cintado no topo dos pilares mais rgidos (fundados abaixo do piso 1), evitando assim esforos exagerados resultantes da retraco do beto e de gradientes trmicos. A necessidade da colocao destes aparelhos de apoio condicionou a configurao final do remate entre o topo dos pilares e o capital troncocnico, criando-se um aspecto visual idntico entre os pilares com aparelho de apoio e os que no o tm (com continuidade). As fundaes so do tipo directas (sapatas).

Escavao geral e contenoPara se construir o estdio no interior de um Monte Castro, foi necessrio retirar aproximadamente 1,7 milhes de m3 de material rochoso. Apesar do primeiro reconhecimento geolgico-geotcnico realizado no local, revelar um granito heterogneo, com boas caractersticas mecnicas em algumas zonas apresentando-se noutras bastante alterado, o decorrer da escavao, confirmou um cenrio pior: o talude maior (Nascente) tinha apresentava-se bastante diaclasado, com inclinaes na direco do prprio talude variando entre 45 e 50. Esta realidade inviabilizou a obteno de uma parede vertical como pretendido inicialmente, obrigando criao de banquetas e conteno de todo o talude. A escavao teve assim que decorrer de um modo muito mais lento j que a conteno prevista em projecto (ancoragens e pregagens) deveria de evoluir, de cima para baixo, ao ritmo da escavao. Apesar disso, houve zonas em que no foi possvel evitar deslizamentos de blocos, da resultando as superfcies visveis do talude de rocha os lisos. Como resultado destes deslizamentos e de uma falha entretanto detectada, com uma orientao NW-SE, houve que proceder a uma translao do Estdio para Poente em relao ao inicialmente previsto em cerca de 20 metros. Para a estabilizao dos taludes utilizaram-se ancoragens e pregagens definitivas, realizadas com vares em ao de alta resistncia com dimetros 36 e 32 mm respectivamente. A fora instalada nas ancoragens de 600 kN e o ao do tipo 835/1030. O Talude Poente, com dimenses muito menores que o nascente, apresentava problemas de estabilizao muito menores que o Nascente j que a inclinao das famlias de diclases principais era favorvel. A estabilizao deste talude foi garantida tambm com a utilizao de pregagens e ancoragens. Os taludes foram instrumentados com 10 clulas de carga nas ancoragens e com quatro inclinmetros in place com um comprimento total de 20 metros/cada. As leituras destes sensores tm sido regularmente acompanhadas de modo a serem avaliadas eventuais fenmenos no espectveis no macio. Futuramente, tanto as clulas de carga como os inclinmetros in place sero integrados no sistema global de monitorizao da estrutura do estdio que far uma gesto automtica e permanente de todos os sensores instalados.

Infra-estruturasO terreno onde se vai localizar o Complexo era atravessado por uma linha de gua que corria ao longo do vale e por um colector de saneamento da cidade de Braga. Ambos tiveram que ser desviados, provisoriamente primeiro, durante a construo e definitivamente no final. A linha de gua foi canalizada sob a actual Praa Nascente, descarregando num canal a cu aberto. O desnvel entre a praa nascente e a sua ligao a jusante, vencido atravs de diversas quedas de gua. O colector de saneamento segue agora dentro da galeria tcnica que liga o Estdio Rotunda, sob a avenida de acesso. Esta galeria, realizada com box-culverts pr-fabricados, transporta ainda os cabos de alimentao de electricidade, telefones e o ramal de abastecimento de gua. A implantao de qualquer destas infraestruturas obrigou execuo de valas com profundidades significativas (15 m nalguns casos) e adopo de solues diversas para a sua fundao, dada a heterogeneidade dos solos atravessados, que iam desde a rocha (na zona do Estdio) at grandes espessuras de material aluvionar na zona do vale.

Quantidades GeraisEmpreitada de Escavao Volume de rocha escavada Volume de saibro escavado

Agosto 2000 a Fevereiro 20021.013.515 m 698.496 m

Empreitada de Conteno de Taludes Ancoragens Pregagens

Agosto 2000 a Fevereiro 20025.504 m 724 m

Empreitada de Estruturas

Fevereiro 2002 a Setembro 200388.958 m 14.722.495 kg 1.006.81 kg 107.296 kg 230.580 m 1.3.736 m (517.657 kg)

Beto Ao A500 em armaduras ordinrias Ao em perfis e chapas Ao Inox Cofragem Cabos em Full Locked Coil na cobertura

Arranjos Exteriores

Junho 2003 a Setembro 2003

reas pavimentadas reas ajardinadas

37.530 m 9.800 m

A equipaUm Projecto de Engenharia quase sempre um acto colectivo cujo resultado final depende do contributo de toda a equipa. O Projecto do novo Estdio Municipal de Braga disso um bom exemplo:

Cliente: Projecto: Arquitectura: Projecto Geral:

CMARA MUNICIPAL DE BRAGA SOUTO MOURA ARQUITECTOS Lda Eduardo Souto de MouraCarlo Nozza Ricardo Meri, Enrique Penichet, Atsushi Hoshima, Diego Setien, Carmo Correia, Lusa Rosas, Jorge Domingues, Ricardo Rosa Santos, Jos Carlos Mariano, Joo Lima

Paisagismo: Consultores: Engenharia: Coordenao: Estruturas:

Daniel Monteiro Arup Associates Dipesh Pattel (Programa do Estdio) AFASSOCIADOS Projectos de Engenharia, SARui Furtado Rui Furtado Carlos Quinaz Renato Bastos, Pedro Mos, Rui Oliveira, Rodrigo Andrade e Castro, Pedro Pacheco, Miguel Paula Rocha, Antnio Andr, Joo Dores, Srgio Vale, Nuno Neves, Rafael Gonalves, Andreia Delfim, Miguel Braga, Joo Coutinho, Antnio Monteiro Maria Elisa Parente, Joana Neves Antnio Jos Rodrigues Gomes, Antnio Ferreira, Lus Fernandes (RGA) Jos Silva Teixeira, Tiago Fernandes (RGA) Christian Aoustin (GERISCO) Estevo Santana, Joo Burmester

Inst. Hidrulicas: Inst. Elctricas: Inst. Mecnicas: Segurana: Escavao: Arruamentos e Infraestruturas: Consultores:

Estevo Santana, Joo Burmester Antnio Silva Cardoso (Geotecnia) CG (Geotecnia) OVE ARUP & PARTNERS Andrew Allsop / Andrew Minson (Estudo do Vento) RWDI Mark Hunter / Michael Soligo (Ensaios em modelo rgido) DMI Danish Maritim Institut Aage Damsgaard (Ensaios em modelo aeroelstico) Instituto Construo da FEUP Elsa Caetano (Dinmica)

Projecto final dos cabos Cobertura:

TENSOTECI SOARES DA COSTA, SA

-

Massimo Marini Massimo Majowietcki Lus Afonso Diogo Santos

Fiscalizao:

CMARA MUNICIPAL DE BRAGA DOMSUManuel Afonso Basto Carlos Amaral Lus Almeida, Filipe Vaz, Eduardo Leite, Paula Pereira, Cidlia Rodrigues, Mrcia Rodrigues, J. Rodrigues

Construo:

Escavao geral: Conteno: Estruturas, Instalaes, Acabamentos e Espaos Exteriores:

Aurlio Martins Sobreiro Adrito Faneca ACE-ASSOC / TECNASOL Mrio Duarte, Joo Falco ACE ASSOC / SOARES DA COSTA, SALionel Correia Jorge Oliveira, Mrio Duarte, Mrio Pereira, Santos Costa

AnexoGaleria de Desenhos