Arco de Wembley: como um arco de 315 m segura o teto do estádio

O arco de Wembley tem 315 metros de vão e 133 metros de altura, e existe por um motivo prático: segurar o teto do estádio por cima, com cabos, para que nenhum dos 90.000 lugares tenha um pilar na frente. Ele é uma treliça de tubos de aço com 7,4 m de diâmetro, larga o bastante para um trem do Eurotúnel passar por dentro, na comparação do próprio estádio, inclinada 22 graus para fora do prumo.

Este artigo explica como o arco trabalha, por que ele é inclinado, como 1.750 toneladas de aço foram montadas deitadas no chão e giradas até a posição final, e onde os números das fontes divergem. Os dados vêm do site oficial do estádio, do banco de dados Structurae, da revista Engineering News-Record (ENR) e da DLT Engineering, que projetou o içamento.

O arco de Wembley em números

O site oficial descreve o arco como a mais longa estrutura de cobertura de vão único do mundo. É uma afirmação do próprio estádio; não encontramos homologação por terceiros nem confirmação de que o recorde continua valendo.

Como o arco segura o teto

Um teto de estádio convencional se apoia em pilares ou em grandes vigas em balanço que saem de trás das arquibancadas. Em Wembley, a maior parte do peso sobe: cabos de aço ligam a cobertura ao arco, que leva a carga até duas bases no chão, fora do estádio. Segundo o site oficial, o arco sustenta todo o peso da cobertura norte e 60% do peso da cobertura sul. O resultado é que não há pilares dentro da arena.

Um arco é eficiente porque trabalha quase só comprimido, como as pedras de uma ponte romana. A carga dos cabos desce pela curva e chega às bases como um empurrão inclinado, para baixo e para fora. Por isso as fundações precisam resistir também ao esforço horizontal. As estacas do estádio chegam a 35 m de profundidade, segundo o site oficial, e o Structurae registra 4.000 estacas na obra inteira.

A seção do arco é uma treliça redonda: anéis de aço ligados por tubos em espiral. Um tubo maciço com 7,4 m de diâmetro seria pesado demais; a treliça põe o material longe do centro, onde ele mais contribui para a rigidez, e deixa o vento atravessar. A mesma lógica de pôr o aço onde ele rende mais aparece nos cabos da ponte Akashi Kaikyo e nos estais do Viaduto de Millau.

Por que o arco é inclinado

O arco não fica em pé sobre o estádio. Ele nasce do lado norte e se inclina 22° para fora da vertical. Com 133 m de altura, a conta dá o deslocamento do topo em relação à linha das bases:

133 m × tangente de 22° = 133 × 0,404 = cerca de 54 m

Essa inclinação é mantida pelos próprios cabos. De um lado, os cabos do teto puxam o arco; do outro, cabos de retenção o seguram. Arco e cobertura se equilibram, e nenhum dos dois ficaria na posição sem o outro.

Outra conta ajuda a ter noção do tamanho. A revista Building dá 450 m para o comprimento medido ao longo do arco. Uma parábola com 315 m de vão e 133 m de flecha tem cerca de 430 m, pelo cálculo que fizemos com a fórmula do comprimento de arco. A diferença é compatível com uma curva um pouco mais cheia que a parábola. Dividindo 1.750 t por 450 m, o arco pesa perto de 3,9 t por metro.

Como o arco foi erguido

Montar uma treliça de 133 m de altura no ar exigiria andaimes do tamanho de um prédio de 40 andares. A solução foi montá-la deitada. Segundo a ENR, as seções fabricadas pela Cleveland Bridge, em Darlington, foram unidas no chão do futuro gramado a partir do outono europeu de 2003, e em 2004 o arco inteiro foi girado em torno das suas duas bases articuladas.

A DLT Engineering, responsável pelo projeto do içamento, registra o giro de 1,63° até 112°, medido a partir do chão. Os 112° são os 90° da vertical mais os 22° da inclinação final: o arco passou do prumo e desceu para o outro lado. Até a vertical, macacos hidráulicos puxavam cabos presos a cinco torres auxiliares. Depois dela, o trabalho se inverteu, e outros macacos foram soltando cabo devagar para o arco não cair.

A DLT informa 20 macacos de tração de 418 t e 5 de retenção de 580 t. A conta da tração: 20 × 418 = 8.360 t de capacidade, para uma massa girada de 2.831 t, que inclui cabos e peças provisórias. A ENR fala em 12.000 t de capacidade somada. Juntando os macacos de retenção, 8.360 + 5 × 580 = 11.260 t, valor próximo; é uma hipótese nossa para a diferença.

O estádio em volta do arco

O novo Wembley substituiu o estádio de 1923, das torres gêmeas. O projeto de arquitetura é de Foster + Partners e HOK Sport (hoje Populous), a estrutura é de Mott MacDonald, Sinclair Knight Merz e Aurecon, e a construtora foi a australiana Multiplex, conforme o Structurae. As obras começaram em 2002, e a abertura oficial foi em maio de 2007, com atraso em relação ao plano. O Structurae registra dois valores de custo, £ 789 milhões e £ 798 milhões.

A cobertura tem partes móveis, com painéis que deslizam para deixar o sol chegar ao gramado. À noite, o arco é iluminado e serve de marco na paisagem de Londres. Para comparar com um estádio de outra geração, veja como foi projetado o Maracanã.

Wembley entra numa família de obras que estouraram prazo e orçamento justamente na parte que nunca tinha sido construída antes. A Sydney Opera House foi orçada em A$ 7 milhões e custou A$ 102 milhões, e a geometria das cascas da cobertura era o problema que ninguém sabia calcular quando a obra começou. O Aeroporto de Denver abriu com 16 meses de atraso por causa do sistema automático de bagagens. Em Wembley, a peça sem precedente era o próprio arco.

Perguntas frequentes

Para que serve o arco de Wembley?

Para sustentar o teto por meio de cabos. Segundo o estádio, ele carrega toda a cobertura norte e 60% da cobertura sul, o que elimina os pilares dentro da arena.

Qual a altura do arco de Wembley?

133 m, com 315 m de vão entre as bases.

Quanto pesa o arco de Wembley?

A fonte mais citada dá 1.750 t de aço. Outras falam em 1.490 t a 1.600 t, conforme o que contam como parte do arco.

Por que o arco de Wembley é inclinado?

Porque nasce de um lado do estádio e se projeta 22° para fora da vertical, equilibrado entre os cabos do teto e os cabos de retenção.

Como o arco foi colocado no lugar?

Foi montado deitado no chão e girado em torno das bases, em 2004, com macacos hidráulicos e cabos, até 112° a partir do solo.

O arco de Wembley mostra que a forma mais vistosa de uma obra pode ser também a mais útil: a curva que virou símbolo do estádio é a mesma que tira os pilares da frente do torcedor. Outras estruturas medidas pelos números estão em maiores obras de engenharia.