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A Engenharia do Estdio Municipal de Braga

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Estdio Municipal, Braga

Escrever sobre o Projecto de Engenharia do Estdio no falar da gravidade, da anulao dos momentos, da traco e da compresso. Escrever no falar da empatia entre duas disciplinas, a Arquitectura e a Engenharia, que foram sempre uma s, mas de um projecto de vida e no sobre a vida de um projecto. Durante 3 anos Engenheiros e Arquitectos propuseram-se alterar o lugar de uma pedreira, para que aquele stio, que era para ns o mundo todo, pudesse ficar melhor. Eduardo Souto de Moura, Arquitecto

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Histria

O 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

deu-nos 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.

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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.

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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.

Prmios

Prmio Secil Arquitectura 2004

Prmio Secil Angenharia 2005

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Arquitectura e Engenharia

O 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 ajuizasse 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.

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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.

Descrio Geral

O 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.

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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

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A Cobertura

A 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.

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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.

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A anlise e o efeito do vento

Na 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).

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O clculo da resposta da estrutura aco dinmica do vento descrita pelo historial de presses anteriormente obtido foi

realizado de duas formas distintas.

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 casca

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.

Velocidades mximas do vento - Anemmetro em Merelim e em Obra (Julho 2003)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

dia

velo

cid

ade d

o v

ento

(m

/s)

Obra (velocidade mxima)

Merelim (velocidade mxima)

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.

14

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 pr-

esforo, distribuies no uniformes da temperatura, fluncia diferencial).

Considera-se 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 pluviais

O 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.

15

O processo de construo

O 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.

16

Controlo de geometria e monitorizao

O 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.

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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.

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A Bancada Nascente

Percorendo 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.

19

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, mantendo-se 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.

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A Bancada Poente

A 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.

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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 pr-fabricados 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.

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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 pr-esforadas 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.

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O Relvado

A 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

localiza-se 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).

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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).

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Escavao geral e conteno

Para 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

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Infra-estruturas

O 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 Gerais

Empreitada de Escavao Agosto 2000 a Fevereiro 2002 Volume de rocha escavada 1.013.515m Volume de saibro escavado 698.496 m

Empreitada de Conteno de Taludes Agosto 2000 a Fevereiro 2002 Ancoragens 5.504 m Pregagens 724 m

Empreitada de Estruturas Fevereiro 2002 a Setembro 2003 Beto 88.958 m Ao A500 em armaduras ordinrias 14.722.495 kg Ao em perfis e chapas 1.006.81 kg Ao Inox 107.296 kg Cofragem 230.580 m Cabos em Full Locked Coil na cobertura 1.3.736 m (517.657 kg)

Arranjos Exteriores Junho 2003 a Setembro 2003 reas pavimentadas 37.530 m reas ajardinadas 9.800 m

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Anexo Galeria de Desenhos

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