Estádios de Aço e Arenas Esportivas — Estruturas de Telhados de Grande Vão para Multidões e Transmissão

O imperativo do vão livre. Um estádio de futebol com capacidade para 40.000 pessoas tem um diâmetro de arquibancada de aproximadamente 200-250 m; o telhado deve ultrapassar a arquibancada superior com um vão de 60-100 m no lado curto e 120-180 m na diagonal. Colunas internas não são uma opção — elas obstruiriam a visão, o posicionamento das câmeras de transmissão e a saída do público em caso de incêndio. As formas estruturais resultantes — cascas em treliça espacial, treliças de tubo soldadas, híbridos estaiados ou em treliça, e sistemas de telhado retrátil — são todas membros da mesma família: sistemas eficientes de força axial em que o aço trabalha em pura tração ou compressão, em vez de flexão.

O vento é um problema de levantamento, não de pressão. Um telhado de estádio com beirais em balanço de 30-50 m se comporta como uma asa: a superfície inferior é pressurizada pelo fluxo de ar ascendente vindo da arquibancada, e a superfície superior sofre sucção, produzindo uma elevação líquida que pode chegar a 2,0 kN/m² na borda frontal. As pressões do vento de projeto seguem a GB 50009, com os coeficientes de pressão do estádio medidos em testes de túnel de vento para a geometria real do telhado — uma tabela simples de valores do código não é suficiente para um aerofólio. O resultado: os elementos do telhado são frequentemente governados pela tração, e toda a viga anelar na borda externa se torna o elemento primário de tração (em sistemas sustentados por cabos) ou um arco de compressão (em sistemas de casca).

Acústica e transmissão determinam a geometria. Um telhado que reflete o ruído da torcida cria um tempo de reverberação de 1,2-2,5 segundos que prejudica o som da transmissão. A superfície inferior do telhado é tratada com absorvedores acústicos (painéis de lã mineral, bandejas de aço perfurado com 30-40% de perfuração) reduzindo o RT para 1,0-1,5 s, enquanto o espaçamento da grade estrutural de 3-5 m é escolhido para acomodar módulos acústicos padrão sem desperdício.

Incêndio e evacuação são críticos para a estrutura. Escadas e vómios de escape são protegidos por uma construção com classificação de fogo de 1,5 a 2,0 h, mas a estrutura do telhado em si é tipicamente protegida entre 60 e 120 minutos conforme o GB 50016, dependendo da capacidade de assentos e da altura da bacia. Quando o telhado está a 25-40 m acima do campo, o aço do telhado é tratado com revestimento intumescente ou protegido por camadas antifogo atrás do teto acústico, verificado pelo cálculo da curva de fogo do código.

Quando nossos engenheiros dizem "construímos estádios", os casos de carga por trás dessa frase são: elevação do vento da copa de 60 m/s, neve de 1,0 kN/m² com acumulação no anel do parapeito, coeficiente sísmico de 0,08-0,16 g em intensidade 7-8, uma passagem e carga de dutos de 1,0 kN/m ao nível do telhado, e uma sequência de construção que ergue uma treliça circular de 300 m com tolerância de fechamento de ±20 mm. O estádio é a maior prova da profissão de que uma estrutura pode ser tanto monumental quanto precisa.

Locais esportivos são uma linha de produto central da Permanent Steel Structure. Nosso trabalho entregue inclui o Estádio do Centro Esportivo Olímpico de Baotou — um sistema de telhado espacial em grade cantilever que cobre toda a arquibancada com um vão livre sem colunas; o Centro de Pentatlo Moderno da China (local do Jogos Olímpicos da Juventude de Nanjing 2014), um complexo de duas arenas cujo telhado com treliça tubular soldados abrange vãos livres de 25 m sobre os pisos de competição; e o Centro de Intercâmbio Cultural Tai Chi de Jiaozuo, uma cúpula de grade espacial com funções integradas de exposição e performance.

Esses locais acomodam de 5.000 a 40.000 espectadores, foram erguidos com a tolerância de fechamento de ±20 mm que nossos engenheiros de montagem exigem, e carregam a mesma assinatura de escritório de engenharia que nosso galpão de carvão de 229 m e ponte coberta de 748 m — a diferença é apenas a multidão, a transmissão e a geometria. Quando o telhado de um estádio é descrito em nossas propostas, ele é definido pelo seu vão, peso do aço, testes de coeficiente de vento e classificação contra incêndio, porque esses números são o que um proprietário de estádio, um transmissor e um segurador realmente precisam acreditar.