COBERTURA MINEIRÃO SOLUÇÃO INTEGRADA CONCRETO-AÇO

Transcrição

1 COBERTURA MINEIRÃO SOLUÇÃO INTEGRADA CONCRETO-AÇO AUTORES da concepção básica do projeto: Aécio Freitas Lira,Ph.D. Consultor Engserj Prof. Aposentado da E.E.UFMG Afonso Henrique Mascarenhas de Araújo, Chief Expert - Vallourec-Mannesmann do Brasil Antonio Sérgio Rezende, Especialista Diretor Presidente Engserj Euler de Oliveira Guerra, M.Sc. Engserj Prof. Adjunto PUC Minas Filipe Moreira Guedes, Engenheiro Engserj Modelagens numéricas Desenvolvimento do projeto: ENGSERJ LTDA Execução : Consórcio Construtor Nova Arena BH Fabricação e montagem da estrutura de aço: FORTE METAL Fornecimento dos tubos: Vallourec-Mannesmann do Brasil

2 Balanço atual: 29m Balanço futuro: 55m

3 Balanço adicional: 26m estrutura tubular circular Cobertura: membrana 1.2kgf/m 2

4 IDÉIA CENTRAL DA SOLUÇÃO ESTRUTURAL: A estrutura de concreto armado existente ao incorporar a nova cobertura e os respectivos carregamentos não deve apresentar esforços que reduzam os coeficientes de segurança significativamente, mantendo-os sempre acima dos valores normativos. SOLUÇÃO INOVADORA DE ENGENHARIA EM ESTRUTURA MISTA: Ampliação da cobertura em 26m, possibilitando que as demais intervenções no estádio ocorram de forma simultânea com a implantação da nova cobertura viabilizando o cronograma da obra e principalmente a execução do novo gramado tendo em vista a realização da Copa das Confederações em junho de 2013.

5 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO: Levantamento topográfico da estrutura existente. Determinação do módulo de elasticidade e resistência à compressão do concreto. Análise dinâmica linear da arquibancada superior e vigamento da cobertura. Análise das acelerações da extremidade da arquibancada superior e instalação de absorvedores dinâmicos (TMD) de vibração. Ensaio em túnel de vento: ações estáticas e dinâmicas. Análise estática não-linear considerando todas as etapas construtivas. Aplicação dos esforços estáticos provenientes das membranas na estrutura de aço. Análise estática da estrutura de aço da nova cobertura. Determinação de reforços na estrutura de concreto devido à atuação da nova cobertura.

6 LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO DA ESTRUTURA EXISTENTE 24 SETORES COM 4 PÓRTICOS E 4 SETORES COM 5 PÓRTICOS

7 ESTRUTURA EXISTENTE

8 CURIOSIDADE: PROVA DE CARGA EM 1965

9 COBERTURA MINEIRÃO SOLUÇÃO INTEGRADA CONCRETO-AÇO COMPONENTES DA SOLUÇÃO ESTRUTURAL

10 CARACTERÍSTICAS DO CONCRETO EXISTENTE f CK = 38.4 MPa (resistência média dos ensaios atuais) f CK = 18.0 MPa (resistência do projeto em 1964) Módulo de elasticidade: 28.2 GPa determinado pela ABNT NBR 8522:1984

11 ANÁLISE DINÂMICA LINEAR DA ARQUIBANCADA SUPERIOR E VIGA DE COBERTURA Recomendação do National Building Code of Canada para acelarações de pico em estádios de futebol é de 4% a 7% de g. A análise da resposta dinâmica (time history) obteve-se a aceleração 95.3cm/s 2 correspondente a 9.7% de g, superior aos limites anteriores. O monitoramento das vibrações realizado em 1993 revelou aceleração 10% de g próximo do valor analítico na extremidade do balanço da arquibancada. Estas medições foram confirmadas em 2010 durante jogos do campeonato brasileiro. Solução adotada: uso de absorvedores dinâmicos de vibrações (TMD Tuned Mass Damper) que atenuam vibrações do primeiro modo vertical de vibração do balanço. Quando a estrutura passa a vibrar fortemente, o TMD passa a vibrar também dissipando parte significativa da energia. O TMD instalado atenua 76% da primeira freqüência da estrutura.

12 TMD INSTALADO NA EXTREMIDADE DA ARQUIBANCADA

13 ANÁLISE DA ESTRUTURA EM TÚNEL DE VENTO LABORATÓRIO DE AERODINÂMICA DAS CONSTRUÇÕES - UFRGS

14 VISTA SUPERIOR DO MODELO REDUZIDO COM 428 TOMADAS DE PRESSÃO ESCALA : 1 / 350

15 ÂNGULOS DE INCIDÊNCIA DO VENTO A CADA 15 0

16 MAIOR PRESSÃO 60kgf/m 2 PARA VENTO INCIDINDO A 150 0

17 SUCÇÃO VARIÁVEL 67kgf/m 2 a 123kgf/m 2

18 ETAPAS CONSTRUTIVAS ANÁLISE ESTÁTICA NÃO-LINEAR PREMISSA BÁSICA: o balanço adicional, em estrutura de aço, com comprimento 26m não poderá induzir na estrutura de concreto existente esforços que reduzam os coeficientes de segurança significativamente, mantendo-os sempre acima dos valores normativos. PROCEDIMENTOS PARA ALÍVIO DAS TENSÕES: protensão + macaqueamento

19 CORDOALHAS ENGRAXADAS DE PROTENSÃO + ANCORAGENS ATIVAS PÓRTICOS INTERMEDIÁRIOS

20 ESTRUTURAS DO MACAQUEAMENTO

21 MACACO PARA 150tf

22 ANCORAGEM PASSIVA NA EXTREMIDADE DO BALANÇO PÓRTICO INTERMEDIÁRIO: 192tf - PÓRTICO JUNTA DILATAÇÃO: 96tf

23 ANCORAGEM PASSIVA + ARRANQUE DA CORDA SUPERIOR TRELIÇA BALANÇO

24 MOMENTO FLETOR: 2703tfm PESO PRÓPRIO + SOBRECARGA + VENTO NA CONFIGURAÇÃO ORIGINAL DA ESTRUTURA DE CONCRETO MOMENTO FLETOR: 1619tfm DEVIDO AO MACAQUEAMENTO COM FORÇA DE 75tf

25 REFORÇO NA UNIÃO VIGA COBERTURA COM PILAR EXTERNO CONCRETAGEM PARCIAL REFORÇO NA UNIÃO VIGA COBERTURA COM PILAR EXTERNO CONCRETAGEM FINAL

26 MÃO-FRANCESA + TIRANTE SOB A VIGA DA ARQUIBANCADA

27 FIXAÇÃO DAS TELIÇAS SOB AS VIGAS DA COBERTURA AINDA MACAQUEADAS

28 TRELIÇAS POSICIONADAS COM OS INSERTES DE AÇO

29 MOMENTO FLETOR: 1701tfm APÓS CONCRETAGEM DO REFORÇO DE CANTO E RETIRADA DO DO MACAQUEAMENTO MOMENTO FLETOR: 1690tfm APÓS A INSTALAÇÃO DA TRELIÇA EM BALANÇO + P.P. MEMBRANA + VENTO + SOBRECARGA NA MEMBRANA

30 GUINDASTE PARA 350tf IÇANDO TRELIÇAS FORA DA LAJE

31 MONTAGEM DA TRELIÇA FORA DO CONCRETO

32 MOMENTO FLETOR FINAL NA UNIÃO VIGA COBERTURA COM PILAR EXTERNO: 1688tfm APÓS A PERDA DE 12% POR RELAXAÇÃO DA PROTENSÃO NA UNIÃO VIGA COM PILAR: MOMENTO INICIAL 2703tfm MOMENTO FINAL 1688tfm

33 PONTO CRÍTICO DA VIGA COBERTURA: INÍCIO DO REFORÇO DE CANTO MOMENTO INICIAL: 1654tfm 10% MOMENTO FINAL: 1823tfm ANÁLISE DESTA SEÇÃO REVELOU UM COEFICIENTE DE SEGURANÇA SUPERIOR A 1.4

34 ANÁLISE ESTÁTICA DA ESTRUTURA DE AÇO TUBULAR CARREGAMENTOS: MEMBRANA 1.2kgf/m 2 SOBRECARGA NA MEMBRANA E LAJE CONCRETO 25kgf/m 2 VENTO PRESSÃO NA MEMBRANA 60kgf/m 2 VENTO SUCÇÃO NA MEMBRANA 67 a 123kgf/m 2 SOBRECARGA PASSARELA CIRCUNFERENCIAL 200kgf/m 2 TELÕES 10000kgf NOS SETORES 8 E 22 SOBRECARGA ARQUIBANCADA 400kgf/m 2 GUARDA-CORPO BORDAS PASSARELA 20kgf/m VENTO COBERTURA CONCRETO 25kgf/m 2

35 ETAPAS CONSTRUTIVAS: ETAPA 1 AÇÕES EXTERNAS / ETAPAS CONSTRUTIVAS PESO PRÓPRIO ESTRUTURA EXISTENTE + SC COBERTURA CONCRETO + VENTO PRESSÃO ESTRUTURA CONCRETO 2 PROTENSÃO ( 3 ETAPAS: 2 X 38.4tf tf) MACAQUEAMENTO 75tf ( 5 X 15tf) 5 PROTENSÃO TIRANTE + MÃO-FRANCESA (60tf PÓRTICO INTERMEDIÁRIO + 45tf PÓRTICO JUNTA DILATAÇÃO) 6 REFORÇO DE CANTO + INSTALAÇÃO TRELIÇAS SOB A LAJE 7 RETIRADA DO MACAQUEAMENTO (3 DESCARGAS DE 25tf) 8 MONTAGEM TRELIÇA BALANÇO + PESO PRÓPRIO MEMBRANA + SC MEMBRANA + VENTO PRESSÃO MEMBRANA 9 SOBRECARGA NAS CIRCULAÇÕES 10 RETIRADA DA SC NAS CIRCULAÇÕES + ACRÉSCIMO SC ARQUIBANCADA 11 PERDA DE 12% RELAXAÇÃO DA PROTENSÃO

36 DESLOCAMENTOS NA EXTREMIDADE DO BALANÇO DE CONCRETO ETAPA PREVISÃO U3 mm) Ui+1 - Ui MEDIDA REAL (mm) CONCLUSÃO: A POSIÇÃO FINAL DO BALANÇO SITUA-SE 6mm ABAIXO DA POSIÇÃO INICIAL

37 DESLOCAMENTOS MEDIDOS NA EXTREMIDADE DO BALANÇO DE CONCRETO

38 REFORÇO FUNDAÇÃO PILAR INTERNO ACRÉSCIMO DE 100tf DUAS ESTACAS RAIZ

39 OBRIGADO PELA ATENÇÃO