Sede do time de futebol mais famoso do planeta, esse coliseu icônico e moderno é uma maravilha arquitetônica e geotécnica.
O Dr. Gregory e a equipe de revisão usaram métodos clássicos para atender aos critérios rigorosos de desenvolvimento do projeto de fundação dos arcos com deflexão máxima de 1,27 centímetro. Quando o desafio do projeto foi reexaminado posteriormente usando o PLAXIS, foram obtidos resultados precisos em pouco tempo.
As pessoas dizem que “tudo é maior no Texas”, e o Dallas Cowboys Stadium não é uma exceção. Agora, conhecido como AT&T Stadium, ele é o maior local coberto do mundo, com capacidade para até 100 mil torcedores.
Para oferecer ao público uma visão clara de 360 graus, o teto retrátil está sustentado por dois arcos idênticos gigantes que se estendem além da extensão do estádio. Ambos estão a uma altura de 91 metros acima do campo de jogo, com um vão livre total de quase 396 metros.
“Um dos aspectos de engenharia mais desafiadores foi a criação das fundações para sustentar os arcos”, explicou o Dr. Garry H. Gregory, da Gregory Geotechnical (GREGEO), com sede em Stillwater, Oklahoma, EUA.
Com mais de 50 anos de experiência em engenharia civil/geotécnica e gerenciamento de construção, a experiência do Dr. Gregory ajudou a solucionar desafios enfrentados no desenvolvimento e na construção de uma infinidade de projetos complexos de infraestrutura.
Cada arco de aço do estádio pesa mais de 3.000 toneladas e distribui cerca de 8 milhões de quilos de pressão longitudinal em cada uma das quatro fundações maciças em forma de caixa na subsuperfície.
Os critérios para desenvolvimento do projeto eram rigorosos, com uma deflexão máxima inferior a 1,27 centímetro, com variações de solo em cada ponto de entrada da fundação dos arcos, o que aumenta a complexidade.
O Dr. Gregory, com o Sr. Clyde Baker e a equipe de projeto dos consultores especializados em geotécnica e estrutura, foram chamados para ajudar a encontrar uma solução eficiente dentro desses parâmetros rigorosos.
Usando o PLAXIS, Gregory posteriormente revisou o projeto original da fundação para comparar como os métodos clássicos de mecânica do solo se comportavam.
O software inovador para modelagem em 2D e 3D permite projetar e realizar análises avançadas de deformação de solo e rochas com elementos finitos.
“Quando usamos o PLAXIS, foi extremamente gratificante descobrir uma correspondência quase idêntica com o projeto original”, comentou ele.
As fundações dos arcos de aço idênticos foram projetadas com precisão para o teto retrátil do estádio.
(Crédito da imagem: GREGEO)
Resolução de um megadesafio de engenharia para criação de uma megaestrutura
O Dallas Cowboys iniciou a sua primeira temporada no novo estádio de Arlington, Texas, em 2009. A construção começou em maio de 2006 e levou mais de três anos para ser concluída, a um custo de US$ 1,4 bilhão.
O teto do domo de vão único tem uma seção retrátil que, quando o tempo está bom, abre em 12 minutos.
No entanto, essa característica arquitetônica atraente foi o que também tornou o projeto da fundação dos arcos um grande problema.
“A pequena tolerância de deflexão combinada com a grande pressão longitudinal do teto nos deixou com pouco espaço de manobra”, afirmou Gregory.
As soluções potenciais inicialmente consideradas incluíam grandes grupos de dutos perfurados ou inclinados, grupos de microestacas ou grandes fundações de blocos.
No entanto, elas foram consideradas inaceitáveis devido às grandes deflexões calculadas ou às dificuldades extremas de construção, como o desaguamento substancial.
“A nossa equipe geotécnica usou métodos clássicos de mecânica do solo, testes de carga em painéis de sacrifício e o método observacional para melhor atender aos critérios de deflexão”, explicou.
Depois de eliminar inúmeras opções, eles optaram por fundações de parede diafragma em massa semifluida.
“Cada um dos dois arcos se conecta a uma fundação, em forma de caixa em cada extremidade, que fica a cerca de 21 metros na subsuperfície. E, com menos de 0,63 centímetro de deflexão, o desempenho é eficiente durante o período de monitoramento desde a conclusão no fim de 2008”, explicou Gregory.
Os arcos estão sustentados por blocos maciços de reação construídos sobre fundações em forma de caixa na subsuperfície.
(Crédito da imagem: GREGEO)
Digitalização dos desafios geotécnicos para criar vários cenários rapidamente
No início de 2008, o Dr. Gregory migrou da sua empresa tradicional de engenharia geotécnica para atuar em Conselhos de revisão técnica, realizar revisões por pares e prestar serviços de consultoria geral em projetos complexos ou especializados.
Sua tenacidade em engenharia inspirou o estudo comparativo de 2013 do projeto original da fundação dos arcos, dessa vez usando a análise com o método de elementos finitos (MEF) no PLAXIS.
Como parte do portfólio geotécnico da Seequent, esse software inovador para dados em 2D e 3D é capaz de calcular vários conjuntos de dados com facilidade.
“Acreditamos que o nosso estudo poderia ser útil para engenheiros geotécnicos ao considerarem métodos de análise de futuros sistemas complexos de fundação”, enfatizou Gregory.
Gregory defende enfaticamente o uso de vários tipos de software para ajudar a verificar a deformação crítica do solo, a estabilidade de taludes ou os desafios relacionados a fluxo de água em todos os projetos.
“A rapidez com que pudemos executar todos os parâmetros do projeto original da fundação dos arcos, para contemplar vários cenários, foi o que nos impressionou no uso do PLAXIS”, afirmou.
Francisco Diego, diretor de gestão de produtos e análise geotécnica da Seequent, explicou: “o nosso software permite resolver um problema geotécnico com rapidez em comparação com os métodos tradicionais, como resolver formulações manualmente ou trabalhar com uma planilha do Excel.”
“O que poderia levar três dias, uma semana ou um mês, pode ser computado em questão de horas”, afirmou Diego. “Além disso, é possível considerar diferentes condições ou vários cenários com facilidade.”
Construção de muros de solo com grampos para suportar a escavação de 15 metros de profundidade.
(Crédito da imagem: GREGEO)
Solução dos desafios de desenvolvimento de projetos complexos de infraestrutura
Outro desafio de engenharia do projeto da fundação dos arcos foi a abertura do teto retrátil.
Todos os três mecanismos de resistência à carga (cisalhamento lateral, cisalhamento da base e resistência passiva de extremidades) devem ser mobilizados ao mesmo tempo.
“Com o nosso método clássico original de mecânica do solo, não podíamos modelar isso diretamente.
Em vez disso, foi necessário calcular cada mecanismo distinto de resistência e aplicar fatores de segurança com base no julgamento e na experiência da engenharia para obter a mobilização simultânea de cada um deles”, explicou Gregory.
Tudo isso é essencial para atender aos requisitos do projeto com o critério de deflexão de 1,27 centímetro.
“Teria sido maravilhoso ter o PLAXIS em nossa caixa de ferramentas na época em que realizamos a análise original”, explicou Gregory.
“Cada mecanismo distinto teria sido considerado de forma fácil e integrada para nos ajudar a entender melhor a resistência em desenvolvimento.
A revisão do nosso projeto usando o PLAXIS mostrou que poderíamos ter sido menos conservadores com ele”, afirmou.
Diego entende que os engenheiros geotécnicos querem se concentrar no problema em questão em vez de tentar adivinhar a precisão do software.
“Usando o PLAXIS, os engenheiros têm a tranquilidade de saber que os resultados são obtidos com rapidez e precisão para que se concentrem em resolver as diferentes complexidades dos seus projetos da melhor forma possível.”
O software PLAXIS permite projetar e realizar análises avançadas de elementos finitos de deformação de solo e rochas.
(Crédito da imagem: GREGEO)
Integração da construção na superfície à subsuperfície oculta
“Uau!”, essa foi a resposta de Diego quando Gregory explicou que o estádio do Dallas Cowboys é semelhante a um iceberg com uma grande parte da estrutura construída na subsuperfície.
“Se toda essa estrutura imponente fosse construída acima do solo, ela ultrapassaria o limite que as normas exigem nesse ambiente urbano construído”, explicou Gregory.
Os engenheiros geotécnicos sabem que compreender as condições na subsuperfície é essencial para reduzir os riscos na superfície.
“A menos que você esteja construindo a Estação espacial internacional, todas as estruturas do planeta dependem de uma compreensão clara do comportamento do solo para suportar as cargas impostas”, destacou Diego.
“É necessário garantir níveis aceitáveis de deformação ou deslocamento do solo durante a vida útil da estrutura, que pode ser de 50 ou 100 anos dependendo do projeto”, exemplificou.
“É extremamente importante ter esse entendimento. Não é apenas uma questão de estabilidade, mas também de resiliência e segurança, como em um terremoto.”
Usando o PLAXIS, como parte de um fluxo de trabalho com dados geotécnicos integrados, os engenheiros podem tomar decisões com base em informações, reduzir erros e aumentar a eficiência do processo de desenvolvimento de projetos e construção.
Isso é especialmente importante para projetos de grande escala que estão expostos a condições complexas de subsuperfície.
O Dr. Gregory concluiu: “esperamos que uma correspondência precisa dos resultados da nossa análise de acompanhamento, usando o PLAXIS, em comparação com o nosso projeto original possa ajudar engenheiros geotécnicos e de estrutura a enfrentar vários desafios e também afetar positivamente futuros projetos complexos de infraestrutura.”
O estádio do Dallas Cowboys (agora AT&T) em Arlington, Texas, quase concluído em 2009.
(Crédito da imagem: GREGEO)
Leia o artigo do Dr. Garry Gregory aqui