Muchos estadios brasileños vienen presentando problemas estructurales en sus gradas, como resultado de vibraciones excesivas en los días de grandes eventos. Estos problemas se deben, en la mayoría de los casos, a un mantenimiento estructural poco frecuente. Además, los estadios no fueron diseñados para soportar las cargas dinámicas a las que han sido sometidos.

En la época en que se construyeron, los esfuerzos dinámicos inducidos por el público eran de mucha menor intensidad y de corta duración, y no como sucede hoy en día durante los grandes espectáculos musicales, cuando las gradas deben soportar, durante mucho tiempo, el ritmo impacto de una audiencia.

Incluso en los casos en que se garantice la seguridad relacionada con el colapso de la estructura, es necesario verificar que los niveles de vibración estén dentro de los límites permitidos por las normas internacionales, para garantizar la comodidad del público, evitando así situaciones de pánico.

El Estadio Cícero Pompeu de Toledo (Morumbi), por ejemplo, fue interceptado por CONTRU – Departamento de la Municipalidad de São Paulo que verifica y aprueba las condiciones de seguridad en los edificios – a principios de 1995, y ha sufrido varias remodelaciones desde esa fecha, con el objetivo de solucionar los problemas estructurales de sus stands.

El São Paulo Futebol Clube, propietario de este estadio, realizó remodelaciones que incluyeron la recuperación del hormigón de las gradas y la contratación de reconocidos consultores brasileños que propusieron algunas alternativas que se están analizando. Para comprobar la eficacia de las reformas realizadas, el São Paulo Futebol Clube contrató a la empresa italiana Ismes Spa, asociada en Brasil a Estudos Técnicos e Projetos ETEP Civil Ltda., de la que somos directores, para realizar la primera prueba dinámica de vibración forzada realizado en Brasil. La obra se realizó en mayo de 1995 y los resultados fueron presentados por el club a Contru que, en junio de 1996, liberó parcialmente el estadio.

Encaminada a determinar las propiedades dinámicas de las estructuras (frecuencias naturales, modos propios de vibración, amortiguamiento) y calcular los niveles vibracionales inducidos por el público, esta prueba consiste en excitar las gradas a través de un generador de vibraciones mecánicas, denominado Vibrodina, que simula la rítmica efecto de la multitud, sin la presencia de la multitud. En el interior de la Vibrodina, dos discos giran en sentido contrario, con dos masas excéntricas en cada disco, que producen una fuerza centrífuga, controlada y gradualmente variada, para reproducir todas las frecuencias que una multitud transmite a las gradas. El ensayo se realiza en tres etapas, que corresponden a la aplicación de la fuerza que produce Vibrodina en los sentidos vertical, horizontal, radial y tangencial horizontal, mediante el reposicionamiento del equipo en el mismo punto.

Una red de 21 sensores, instalados en puntos estratégicos de los stands, capta la respuesta de la estructura a esta excitación y la transmite a un sistema de filtros y amplificadores que depurarán estas señales y las archivarán. Este “archivo de respuesta” es procesado en un software llamado ISA (Ismes Signal Analysis), que convierte esas señales en valores analizados por las empresas asociadas -Ismes y Etep Civil- también encargadas de emitir el informe final. En el caso del Estádio do Morumbi, la prueba en un solo módulo de las gradas fue suficiente para realizar el análisis del comportamiento de la estructura, ya que el estadio está compuesto por 72 pilares de apoyo (“gigantes”) que se repiten. De esta forma, los resultados obtenidos en un solo módulo podrían considerarse representativos de los demás. Además de brindar todas las características dinámicas de la estructura, la prueba probó una alternativa en estudio que buscaba reducir las vibraciones de los stands. Esta alternativa consistía en un pilar metálico ubicado entre el anillo inferior (numerado abajo) y el anillo intermedio (numerado arriba). Así, la prueba se realizó dos veces: con y sin pilar. Después de 10 días de pruebas y cálculos dinámicos, los resultados finales mostraron que:

1) las estructuras de los stands no presentaban deformaciones plásticas; 2) la alternativa que considera el pilar metálico no presentó reducciones significativas de vibraciones; 3) con plena capacidad, los niveles de vibración superan los límites permitidos por las normas internacionales. Para que se respeten estos límites, se deberá cumplir la siguiente condición: ocupación total en los números inferior y superior, que corresponde a 40.000 espectadores, y en las gradas sólo un tercio del aforo, que corresponde a más de 14.000 espectadores.

Actualmente, el estadio está despejado para una capacidad máxima de 34.000 fanáticos, ya que el anillo inferior está en construcción. Otro estadio que utilizó la misma tecnología italiana para probar sus gradas fue Palestra Itália, de Sociedade Deportes Palmeiras. Con los mismos problemas de exceso de vibraciones presentados en el caso anterior, el estadio fue liberado con aforo parcial.

En Palmeiras, fue necesario realizar la prueba en cinco módulos diferentes, ya que las estructuras se construyeron en diferentes momentos, además de no ser repetitivas, como es el caso del estadio Morumbi. Los resultados mostraron que partes de la sección curva de las gradas presentan niveles vibratorios superiores a los permitidos por las normas internacionales.

La misma tecnología utilizada en estos estadios brasileños fue utilizada por Ismes durante la adaptación de varios estadios italianos para la Copa del Mundo de 1990, entre ellos el San Siro de Milán, Delle Alpi de Turín y Olímpico de Roma.

Actualmente, Ismes (Istituto Sperimentale Modelli e Strutture), considerado el mayor centro tecnológico de ingeniería del mundo, viene desarrollando servicios e investigaciones en las áreas de tecnología de la información, grandes estructuras y defensa del suelo y el medio ambiente. Con sede en Bérgamo, Italia, desde 1947 Ismes ha acumulado una amplia experiencia en el área de proyectos de mantenimiento, monitoreo automático y recuperación estructural de túneles, puentes, monumentos históricos, estadios, presas, movimiento de tierras y edificios. Entre sus principales trabajos se encuentran el monitoreo automatizado de la Torre de Pisa, la cúpula de Bruneleschi en Florencia, la catedral en la Ciudad de México, el Puente Humber en Gran Bretaña, el puente atirantado Zárate-Brazo Largo en Argentina, 300 represas italianas y 11 represas para la Autoridad de Generación de Electricidad de Tailandia (Egat). Al inicio de sus actividades, Ismes se dedicaba exclusivamente a controlar la seguridad de las represas italianas para servir a su accionista mayoritario, Enel (Ente Nazionale per l’Energia Elettrica).

En Brasil, las obras realizadas durante el gran impulso de la construcción civil, a partir de los años 50, comenzaron a mostrar signos de deterioro por el tiempo de uso, falta de mantenimiento, agresividad del medio ambiente y, al igual que los estadios, por estar sometidos a esfuerzos más allá de aquellos para los que fueron diseñados.

Estos hechos, combinados con las preocupaciones, exigencias y mayor conciencia de la seguridad de los usuarios, llevaron a Etep civil, empresa del Grupo Etep, que desde 1966 actúa en el campo de la consultoría de ingeniería en Brasil, a buscar una sociedad con Ismes, con el fin de traer para Brasil tecnologías que son ampliamente utilizadas en Europa y que sólo recientemente encontraron condiciones para ser aplicadas en nuestro país. El objetivo principal de la asociación es realizar la ingeniería preventiva y el mantenimiento de las obras existentes, brindando condiciones para su uso sobre bases sólidas y seguras.

Esta colaboración entre Ismes y Etep Civil comenzó en noviembre de 1994, con nuestra visita a Italia para conocer las obras realizadas en estadios, presas y monumentos italianos. En octubre de 1995, los ingenieros Paolo Pezoli y Paolo Panzeri, directores de Ismes y profesores del Instituto Politécnico de Milán, estuvieron una semana en Brasil visitando los estadios de São Paulo, así como empresas y organismos públicos de las áreas de Energía y Transporte. Durante la visita a Brasil, los ingenieros de Ismes participaron del “I Simposio Internacional de Caracterización Dinámica y Seguridad de Estructuras”, organizado por Etep Civil en el Instituto de Ingeniería de São Paulo, con el apoyo de Ibracon. En esa ocasión, se presentaron los problemas y soluciones adoptados en los estadios italianos, así como las principales técnicas experimentales en el área de la dinámica estructural. La consolidación de la sociedad se dio con las obras realizadas en los estadios Morumbi y Palestra Itália.

Actualmente, Ismes y Etep Civil están formando una empresa mixta que contará con financiamiento de la Comunidad Europea para la implementación de un Centro Tecnológico que se llamará Ismes do Brasil. La inversión inicial será de US$ 1 millón y el inicio de operaciones está previsto para el primer semestre de 1997. Este Centro Tecnológico estará dotado de equipos especiales, como los que se utilizan para realizar las pruebas dinámicas de vibración forzada antes mencionadas. Además de estas pruebas dinámicas en estadios, el Centro también pretende dar servicio a otro tipo de estructuras, como grandes presas, puentes, viaductos y túneles. El seguimiento para previsión y situaciones de riesgo, en cuanto a deslizamientos, es otro ámbito en el que pretende actuar el Centro. Particularmente en el área de las presas, Ismes ha desarrollado el software Midas, que es el sistema inteligente para monitorear la seguridad de las estructuras implementado en numerosas presas, dentro y fuera de Italia. Este sistema consiste en organizar, analizar e interpretar las lecturas periódicas, manuales o automáticas, que toman los sensores instalados en las estructuras y cimentaciones de una presa y activar señales de alerta en caso de situaciones anómalas.

La amplia experiencia acumulada en casi 50 años de existencia permite a la empresa italiana evaluar la eficiencia de la red de sensores instalada en las presas y redimensionarla, si es necesario, aumentando o reduciendo el número de instrumentos existentes. A través del sistema Midas, también es posible desarrollar modelos estáticos, que utilizan lecturas tomadas a lo largo de la vida de la presa, y modelos deterministas calibrados, que parten de hipótesis matemáticas relacionadas con su geometría y las características de sus materiales. Así, por un lado, están los parámetros resultantes de los modelos teóricos y, por otro lado, las lecturas, manuales o automáticas, obtenidas de los instrumentos instalados. A través de la comparación entre los resultados, teóricos y observados, se definen eventuales comportamientos anómalos y se disparan señales de alerta.

Además, este sistema se “autodiagnostica” revisando periódicamente los instrumentos, definiendo así si una lectura discrepante se debe a una falla en el sensor o si es un indicio de algún comportamiento anómalo de la estructura.

Toda esa tecnología estará disponible en Brasil, desde principios de año, en el nuevo Centro Tecnológico Ismes do Brasil, que pretende operar en toda América del Sur.

Ing. Liana Becocci e Ing. marco juliani

EL CONTRATISTA – Abril/1997 – Nº 343