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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRE - UFAC CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL

ARTHUR OLIVEIRA SANTOS EMERSON PINHEIRO VALENTIM GUSTAVO BASTOS NARDINO MATHEUS MOURA BERTHOLDI

ESTUDO DE CASO DO ESTÁDIO OLÍMPICO JOÃO HAVELANGE SUBTTULO (SE HOUVER)

Rio Branco 2014

CONSTRUÇÃO CIVIL II – II – ESTUDO ESTUDO DE CASO DO ESTÁDIO OLÍMPICO JOÃO HAVELANGE

ARTHUR OLIVEIRA SANTOS EMERSON PINHEIRO VALENTIM GUSTAVO BASTOS NARDINO MATHEUS MOURA BERTHOLDI

NOME DO AUTOR (2) ESTUDO DE CASO DO ESTÁDIO OLÍMPICO JOÃO HAVELANGE

Trabalho apresentando para o Curso de Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal do Acre - UFAC, como requisito para obtenção de nota parcial – N2 da disciplina de Construção Civil II, do 9° período, à Profª Simone Lopes.

Docente: Simone Lopes .

Rio Branco 2014 1


Sumário Introdução.................... Introdução ........................................... ............................................. ............................................ ............................................. ................................. .......... 3 2. Descrição da estrutura............................ estrutura................................................... .............................................. ............................................. ........................ .. 4 3. Problemas apresentados ........................ ............................................... .............................................. ............................................. ...................... 10 4. Laudo técnico da TAL Projectus ............................................ ................................................................... ...................................... ............... 13 5. Laudo técnico da SBP e Wacker Ingenieure ............................................ ............................................................... ................... 14 6. Posicionamento da ABECE............................................. .................................................................... ............................................. ...................... 14 7. Solução adotada pela Prefeitura ..................................................... ............................................................................ ........................... .... 15 15 8. Parecer técnico ........................................ .............................................................. ............................................ ............................................. ....................... 1 7 9. Referências bibliográficas ....................... .............................................. .............................................. ............................................. ...................... 20

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Introdução O estádio João Havelange é conhecido popularmente por Engenhão devido à sua localização, no bairro Engenho de Dentro no estado do Rio de Janeiro. A obra foi iniciada em dezembro de 2003 e concluída e inaugurada em 2007, para os Jogos Panamericanos. Concebido originalmente para receber 60000 espectadores comporta hoje cerca de 45000 estando pendente, ainda, a implementação de uma expansão nos setores Norte e Sul prevista para os Jogos Olímpicos de 2016. Segundo a revista TÉCHNE Edição 123 - Junho/2007; o Engenhão já consumiu R$ 380 milhões em investimentos da prefeitura. É um valor 6,3 vezes maior que o previsto em 2003, orçado em R$ 60 milhões. A estrutura foi executada em concreto pré-moldado, com peças de até 80 t, mas o destaque do Engenhão é a cobertura metálica circular de 4.200 t, sustentada por quatro grandes arcos metálicos que vencem vãos de até 220 m. O Estádio está interditado desde março de 2013 por problemas estruturais em sua cobertura que serão explanados posteriormente. posteriormente.

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2. Descrição da estrutura O estádio tem um esquema estrutural complexo. A cobertura deste estádio abrange uma área projetada de um anel com aproximadamente 36.000 m² limitado por uma extremidade sinuosa cuja cota varia de ponto para ponto, tornando a concepção estrutural de difícil realização. Os quatro arcos de 2 m de diâmetro que sustentam a estrutura através de vários pares de pendurais, e que podem ser vistos em primeiro plano na figura 1, constituem a estrutura primária do estádio.

FIGURA 1 – Vista global do estádio (Fonte: Laudo da prefeitura do Rio de Janeiro 2013). As figuras 2 e 3 apresentam alguns detalhes da estrutura primária p rimária da cobertura do estádio. Os arcos em apreço são apoiados em 8 colunas circulares de concreto (gigantes), que se pode ver mais detalhadamente nas figuras 4 e 5. Arcos são elementos estruturais que sustentam grandes cargas distribuídas justamente porque funcionam funcionam mais à compressão do que por flexão. A figura 4 mostra o apoio na coluna de concreto, bem como a ligação do tirante à base do arco. A fixação fixa ção do conjunto arco-tirante na coluna de concreto é mostrada na figura 5. 4


FIGURA 2 – Detalhes dos pendurais que

FIGURA 3 – Detalhes da ligação do

ligam as tesouras ao arco primário

pendural com tesoura, do tirante do

(Fonte: Laudo da prefeitura do Rio de

arco, bem como os apoios do tirante

Janeiro, 2013).

sobre as tesouras. (Fonte: Laudo da prefeitura do Rio de Janeiro, 2013).

O sistema arco-tirante é auto equilibrado, ou seja, o grande componente horizontal da força do arco é resistido pelo tirante e não pela coluna de concreto. Esta última é dimensionada para resistir predominantemente predominantemente aos esforços verticais.

FIGURA 4 – Apoio da treliça no topo da coluna de concreto e ligação do tirante à base do arco (Fonte: Laudo da prefeitura do Rio de Janeiro, 2013). 5


FIGURA 5 – Base de ligação do arco ao bloco de topo do gigante (Fonte: Laudo da prefeitura do Rio de Janeiro, 2013).

FIGURA 6 – Suspensão das tesouras pelos pendurais dos arcos leste e oeste. (Fonte: Laudo da prefeitura do Rio de Janeiro, 2013).

FIGURA 7 – Suspensão das tesouras pelos pendurais dos arcos norte e sul. (Fonte: Laudo da prefeitura do Rio de Janeiro, 2013). 6


A figura 8 mostra uma vista lateral de um trecho das tesouras da cobertura do estádio.

FIGURA 8 – Parte central de uma das tesouras do lado leste (Fonte: Laudo da prefeitura do Rio de Janeiro, 2013). As tesouras mostradas podem ser consideradas o sistema secundário no qual se apoia todo o telhado. São formadas por perfis “I” nas cordas e travejadas no plano

vertical por tubos. Estas treliças requerem um travejamento lateral que é provido pelas terças, as quais sustentam, também, as telhas. A figura 8 mostra também as treliças de perfis “U” que formam as terças de menor altura que as tesouras e perpendiculares às

mesmas. As treliças das terças também requerem travejamento fora do seu plano de ação, mas isso é feito por tirantes de barras finas, conforme pode ser visto na própria figura 9.

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FIGURA 9 – Vista de uma tesoura travejada pelas terças (Fonte: Laudo da prefeitura do Rio de Janeiro, 2013). Uma vista esquemática mostrando colunas de concreto, arcos, tirantes, pendurais e tesouras é dada na figura 10.

FIGURA 10 – Vista esquemática das estruturas primária e secundária. (Fonte: Laudo da prefeitura do Rio de Janeiro, 2013). 8


As tesouras das faces norte e sul têm apenas um apoio articulado que não resiste à componente horizontal das cargas do telhado. Para que estas não tivessem que ser resistidas pelas terças foi introduzido no projeto, por solicitação da empresa portuguesa TAL Projectus que realizava a auditoria da obra, um sistema adicional que desempenha o papel de ajudar a transferir forças horizontais de todo o sistema estrutural. A figura 11 mostra este sistema estrutural independente, porém, este sistema ao mesmo tempo tornou ainda mais obscuro o papel final exercido pela estrutura terciária como anel.

FIGURA 11 – Sistema de travejamento horizontal para ajudar a transferir os componentes horizontais das cargas do telhado. (Fonte: Laudo da prefeitura do Rio de Janeiro, 2013). As figuras 12 e 13 mostram detalhes desse sistema, onde se observa que é formado por elementos de tubos quadrados bem mais rígidos que os elementos dos sistemas secundário e terciário.

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FIGURA 12 – Vista do sistema de travejamento horizontal sugerido pela TAL (Fonte: Laudo da prefeitura do Rio de Janeiro, 2013).

FIGURA 13 – Vista do sistema de travejamento horizontal mostrando a treliça do lado sul bem como o anel treliçado em toda a volta (Fonte: Laudo da prefeitura do Rio de Janeiro, 2013).

3. Problemas apresentados A execução da obra do Estádio Olímpico João Havelange foi iniciado em dezembro de 2003 por um consórcio formado pelas construtoras Delta, Racional e Recoma. No final de 2006, faltando apenas alguns meses para a entrega do estádio, a Delta se retirou e um novo consórcio formado pela OAS e Odebrecht assumiu a

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construção. O projeto já tinha sido contratado na totalidade, inclusive o material a ser usado na construção, porém, faltava cerca de 70% do Estádio a ser construído. "Houve um espaço de tempo muito grande entre a descompatibilização do consórcio e a entrada do outro. Isso gerou uma série de problemas, especificamente do ponto de vista técnico. O procedimento de montagem teve que mudar, teve que mudar procedimento de escoramento e instalação dos carregamentos. Tudo isso era acompanhado de perto pelo auditor, por mim e por quem estava fazendo projeto de fabricação", narra Flávio D’Alembert, projetista da Alpha Projetos, empresa executora do projeto de cobertura metálica do Engenhão. Segundo Flávio D’Alembert, no percorrer do projeto foram desenvolvidos mais

de 500 modelos estruturais com o objetivo de varrer todas as possibilidades de carregamento e de montagem. No momento do descimbramento dos lados Norte e Sul, a Coppetec da UFRJ monitorou a introdução de carga nos arcos através da colocação de 28 extensômetros. Após o descimbramento dos arcos, foram efetuadas contínuas e sistemáticas leituras topográficas dos deslocamentos nos diversos elementos da cobertura, sendo constantemente comparados os valores encontrados com a expectativa dos modelos estruturais. Ainda assim, durante a retirada do escoramento os técnicos perceberam um deslocamento da cobertura metálica (Figura 14) diferente do previsto pelos projetistas e consultores.

FIGURA 14 – Ábaco de acompanhamento dos deslocamentos do Arco Leste. (Fonte: Artigo da Editora Pini 2013). 11


Durante a execução do telhado, quando foi realizado o descimbramento dos arcos, houve um deslocamento lateral de 1052 mm dos arcos e este deslocamento não foi previsto em projeto, o que levou a dúvidas sobre a segurança do mesmo. O projetista explica que a diferença na deformação não passa dos d os 23%: "O arco se estabilizou com uma deformação superior ao que a gente tinha previsto, sem dúvida nenhuma, mas isso é normal porque ele procura o equilíbrio geométrico dele. A deformação dele não aumentou nunca mais. Ele encontrou o ponto de equilíbrio". A empresa Projeto Alpha Engenharia de Estruturas SC (Brasil) contratou a TAL Projectus (Portugal) para realizar a auditoria do projeto, devido à similaridade com a cobertura do estádio do clube Benfica, onde esta empresa portuguesa realizou a execução. Dentre os problemas apresentados pode-se perceber que ocorreram deformações excessivas, tanto nas tesouras quanto nas terças, o que podem ser elucidados nas Figuras 15 e 16.

FIGURA 15 – Deformações na estrutura metálica. (Fonte: Comissão Especial de Avaliação do Engenhão) 12


FIGURA 16 – Deformações na estrutura metálica. (Fonte: Comissão Especial de Avaliação do Engenhão)

4. Laudo técnico da TAL Projectus Em 2009, o relatório da empresa portuguesa TAL informou que o estádio deveria ser interditado sempre que os ventos fossem superiores a 115 km/h, porém estes ventos são considerados raros na região. O vento tem papel central nessa história. O Instituto Nacional de Meteorologia (Inmet) informou que o 6º Distrito de Meteorologia não possui estação que faça a medição de ventos na região norte, onde fica o estádio, porém nas regiões sul e oeste os ventos variam de 68 a 100 km/h. Durante a avaliação dos motivos que levaram ao deslocamento lateral dos arcos e à necessidade ou não de correção da estrutura, observou-se um impasse nos valores dos resultados das duas empresas: A empresa Alpha alega erro na execução em contrapartida da empresa TAL que afirma erro de projeto. A ponto de se ter decidido pela contratação de uma terceira empresa, escolhida com aprovação de ambos os projetistas, a SBP – Schlaich Bergermann und Partner (Alemanha). 13


5. Laudo técnico da SBP e Wacker Ingenieure A empresa alemã Schlaich, Bergermann und Partner (SBP) cuja experiência preenche totalmente os requisitos supracitados, contratou a empresa especializada em experimentos Wacker Ingenieure para a realização de novos ensaios em túnel de vento com a estrutura atualizada. Ressalta-se que houve discordâncias da ABECE – Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural em relação ao fato da SBP ter realizado um novo estudo de vento com o modelo baseado na estrutura como construída (as built), em detrimento do anterior realizado pela RWDI (Canadá) e que foram utilizados no projeto original. Mas, ouvidas as críticas da ABECE e dada uma oportunidade de defesa à empresa Wacker Ingenieure que realizou os novos estudos, esta comissão entendeu serem mais adequados os valores das cargas de vento desta última. A ênfase do relatório da SBP foi o reforço dos arcos, mas seus resultados mostram também que as estruturas secundária e terciária se encontram igualmente sobretensionadas e os respectivos reforços estruturais devem ser estudados. O laudo conclui que a cobertura do estádio está sujeita a riscos se submetidas ventos em torno do eixo leste/oeste, com velocidade superior a 63 km/h, nas condições determinadas pela norma (rajadas de 3 segundos de duração, medidas a 10 metros do nível do terreno, em local aberto).

6. Posicionamento da ABECE Foi após a divulgação do relatório da SBP que a Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural (ABECE) decidiu ir mais a fundo na história, e encomendou com a empresa inglesa Building Research Establishment (BRE) um parecer sobre os laudos que foram emitidos sobre a cobertura. A BRE apontou que os resultados da Rowan Williams Davies & Irwin Inc. (RWDI), do Canadá, são mais críveis do que os da alemã SBP e aponta algumas hipóteses: hipóteses:

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1) O relatório da SBP, que serviu de base para a interdição do EOJH, desprezou integralmente os ensaios realizados pela RWDI; 2) Analisando-se os relatórios da RWDI e da Wacker, encontram-se grandes diferenças nas matrizes de carregamento recomendadas pelos dois laboratórios, de tal sorte que, em determinados casos, a empresa Wacker apresenta, para as mesmas situações, resultados três vezes superiores aos encontrados nos ensaios da RWDI; 3) Fica claro que essas discrepâncias induziram a resultados divergentes entre o projeto estrutural original e o parecer da SBP. "Eu enxergo no relatório canadense três fases: a carga para calcular a telha, a tesoura e a carga para calcular o arco que recebe todas as tesouras. No relatório alemão, só enxerguei a telha e a tesoura. Não enxerguei o carregamento do arco. Isso levou a uma carga média muito maior na hora de calcular o arco e pode ter levado a achar que o arco estava errado", constata Suely Bueno, presidente da associação. Outro ponto levantado pela engenheira é que os coeficientes de segurança das normas brasileiras são, neste caso, menores que os números usados em outros países, o que pode ter levado a empresa alemã a cometer um equívoco usando outros parâmetros que não os brasileiros. "Isso tem até algumas razões. Aqui no Brasil não temos uma série de eventos da natureza que eles têm como a neve, tornados, terremotos e furacões", analisa D'Alambert.

7. Solução adotada pela Prefeitura A prefeitura do Rio de Janeiro decidiu interditar o estádio seguindo as recomendações do laudo da SBP. A empresa elaborou um projeto que consiste na instalação de dois cabos estaiados nos lados oeste e leste do estádio, que vão "pinçar" a cobertura, distribuindo a carga das estruturas comprometidas mostrado na figura 17. Ainda não há definição

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do custo para os reparos na cobertura, mas a Prefeitura do Rio de Janeiro garantiu que não haverá dinheiro público na nova nov a intervenção. As obras foram iniciadas no mês de julho de 2013, 20 13, com a elaboração do projeto executivo e montagem do canteiro de obras no Engenhão. Ainda em 2013, foi realizada a preparação da cobertura e iniciada a instalação do sistema de cabos estaiados. Neste ano, está prevista a pré-montagem das bases da cobertura no solo. O estádio deve ser reaberto em janeiro de 2015.

FIGURA 17 – Projeto de reforço estrutural elaborado pela empresa SBP (Fonte: Piniweb).

Apesar do embasamento técnico da Prefeitura em determinar o laudo alemão como reforço estrutural a ser adotado, esta escolha tem sido alvo de críticas devido ao fato de ela resguardar também um posicionamento político. É de conhecimento público que as empresas Delta Brasil (1º consórcio) e Odebrecht (2º consórcio) são duas das três maiores financiadores de campanhas políticas do grupo que está à frente da prefeitura desde 2009. Como a SBP apontou erros no projeto, retira-se, assim, a culpa das empresas executoras, Delta Brasil e Odebrecht. Portanto, este posicionamento pode ter um caráter mais político do que técnico.

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8. Parecer técnico Após a análise dos laudos descritos pelas empresas TAL, SBP, BRE, a justificativa do engenheiro projetista e o posicionamento da ABECE, infere-se que é imprescindível a interdição do estádio, até que sejam feito os reforços estruturais estruturais da cobertura cob ertura (o que já está sendo feito). Primeiramente, levando em consideração os parâmetros adotados pela empresa alemã SBP, conclui-se que os dados apresentados em seus laudos estão extremamente majorados. Isso se dá pelo fato de a empresa, apesar de considerar os ventos que agem sobre a região, utilizou fatores de seguranças que englobam furacão, neve, tornado e terremotos, segundo D ’Alambert. Outro fator que pondera contra o laudo da alemã SBP é o fato de que esta empresa não considerou o carregamento do arco e consequentemente consequentemente a carga média também foi demasiadamente majorada. Com isso, implicou-se em dados fora da realidade, como por exemplo o limite de resistência a ventos de 63 km/h. A cidade do Rio de Janeiro registra ventos com mais de 60 km/h em média de 40 vezes ao ano. No dia 09/03/13 foi registrado na cidade ventos de 106 km/h, sem apresentar danos à estrutura; nos dias 06/05/13 e 07/05/13 foram registrados ventos de 96 e 90 km/h, respectivamente, sem danos à estrutura; nos meses de fevereiro, março e abril de 2013 foram registrados ventos com mais de 60 km/h em seis datas, também sem danos à estrutura da cobertura do estádio, segundo Inmet. Portanto, apesar de a Prefeitura adotar o laudo alemão, é fácil perceber que este não representa fielmente a realidade, haja vista que a estrutura já suportou a ventos maiores que o limite calculado pela empresa alemã, tornando-se assim, um posicionamento que claramente não deveria ser seguido. Como o reforço estrutural está sendo executado conforme o laudo alemão é seguro dizer que o reforço está superdimensionado, implicando assim num custo consideravelmente maior. Posteriormente, analisando os parâmetros utilizados pela empresa inglesa BRE e pela canadense RWDI, para cargas tanto de vento quanto da estrutura, percebe-se que há uma maior aproximação da realidade, pelo fato de considerar a estrutura em

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três fases de carregamento. Como a empresa canadense utilizou parâmetros das normas brasileiras, seus resultados apresentados têm uma maior aproximação da realidade também. Caso o reforço estrutural fosse executado de acordo com o relatório da RWDI, este seria, obviamente, menos oneroso que o atual projeto, proje to, bem como mais adequado à região do estádio. Outro fator a ser considerando, é o fato de a obra ter sido executada em caráter de urgência. Para estes casos, a Lei 8666/93, que discorre sobre licitações, dispensa o projeto executivo da obra. Com isso, como a cobertura do estádio foi feita em caráter emergencial (pois houve alteração de projeto), esta foi executada ainda em seu projeto básico. Isso implicou em uma série de fatores que contribuíram para o problema maior, como por exemplo constantes correções durante a construção, ajustes em algumas peças (mesmo por questões de milímetros), entre outros, além de elevar vertiginosamente os custos iniciais da obra. Houve também um descumprimento do Acordo de Responsabilidades e Obrigações para o Pan, assinado em 2002 pela ODEPA (Organização Desportiva Pan-americana), pela prefeitura do Rio de Janeiro e pelo Ministério dos Esportes, que exigia que todas as instalações estivessem em condições de uso três meses antes da competição. A proximidade dos jogos fez surgir um expressivo número de contratações e convênios, que acelerou o ritmo das obras, e revelou a falta de planejamento e um certo grau de improviso na construção do estádio. Sem o projeto executivo, o consórcio construtor não deveria nem sequer iniciar a obra, pois assim minimizariam as chances de erros e gastos exorbitantes. Outro fato a ser lembrado é que o engenheiro Flávio D ’Alambert é o responsável pelo projeto de cobertura dos estádios Arena Castelão, em Fortaleza, e Arena Pantanal, em Cuiabá. Apesar de serem estruturas tão complexas quanto a estrutura do Engenhão, estes não apresentaram nenhum problema estrutural, certamente pelo fato de ter sido feito um projeto executivo para cada um, atestado a eficiência do engenheiro e de sua equipe. O engenheiro também é responsável pelo

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projeto de cobertura do estádio do Morumbi, em São Paulo, e a concepção estrutural deste estádio é bem parecida com o do Estádio João Havelange. Mais um fato a ser considerado é a afirmação do conselheiro do CREA-RJ, o engenheiro Antonio Eulálio, onde ele conclui que no Engenhão “(...) foi utilizado um aço 50% menos resistente às tensões e à corrosão. Isso, em função de uma economia vilmente ridícula, ínfima – entre 10 e 15% ”. Portanto, colocando em cheque algumas escolhas feitas sob pressa, eliminando o projeto executivo, o que contribuiu certamente para a problemática.

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9. Referências bibliográficas 

REVISTA TÉCHNE, edição 123;



LAUDO FINAL da Comissão Especial de Avaliação do Engenhão;



MARTINS, Juliana. Artigo da Piniweb. 07/06/2013.



LANCELOTTI,

Silvio.

Opinião

técnica,

acessada

em:

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