Sistema de alvenaria integral – baixo custo e resistência a terremotos

Técnicas cada vez mais modernas vêm sendo desenvolvidas visando à proteção contra terremotos. Os japoneses são os principais responsáveis pelos investimentos em altas tecnologias com esta finalidade já que o país está constantemente sofrendo os impactos dos abalos sísmicos. Porém, países com menos recursos continuam sujeitos à devastação causada por eles, como é o caso do Haiti que ainda se recupera do grande tremor ocorrido em 2010.

Foi pensando em criar uma alternativa de baixo custo, acessível a regiões mais pobres, que engenheiros da Universidade Politécnica de Madri, na Espanha, projetaram e construíram casas de baixo custo resistentes a terremotos utilizando um sistema que recebeu o nome de Sistema de Alvenaria Integral (IMS, sigla em inglês para Integral Masonry System).

O Sistema

São usadas treliças pré-fabricadas feitas com barras de aço ou vergalhões (os mesmos usados para a construção de lajes e concreto armado), leves e de fácil instalação. Esses suportes se conectam em três direções para construir as paredes e pisos, criando uma malha muito resistente aos tremores.

Um aspecto interessante do sistema é que não há necessidade de materiais especiais. Os suportes de aço são preenchidos com materiais de construção disponíveis na obra, e que podem ser encontrados mesmo em áreas muito pobres (ex: adobe, tijolos furados, blocos de concreto e até rejeitos).

Na parte de cima, uma única laje comum é suficiente para dar rigidez a toda a construção.

Vantagens

Além do baixo custo há também a vantagem da fácil manutenção das construções. Já que, após o tremor, basta que as eventuais trincas sejam consertadas para que a construção retorne ao seu nível original de resistência.

Os resultados dos testes, feitos com protótipos que utilizavam o sistema, confirmaram o potencial desse sistema de construção.

Fontes: PINIweb, Inovação Tecnológica

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As construções tortas da Cidade do México

Será que essa foto está assim tão torta?

Mas engana-se quem pensa que o problema é da câmera. Ou do fotógrafo. Na Cidade do México, tudo está um pouco fora de prumo.

Solo

No século 14, os astecas construíram a capital de seu império, chamada Tenochtitlán, em uma ilha no lago Texcoco. Com a conquista dos espanhóis, em 1521, a capital asteca foi destruída e, assim, iniciou-se a expansão territorial sobre o lago. As conseqüências do aterramento do Texcoco são sentidas hoje em dia, porque o solo se tornou frágil com o peso da cidade. Em outras palavras, há pontos que estão afundando, como é o caso da Basílica de Guadalupe e alguns monumentos. Tudo isso é reflexo de um crescimento urbano incrível sobre um aterro alagadiço.

A terra não suporta o peso das construções e vários prédios, igrejas, monumentos e até mesmo as ruas apresentam desnível e rachaduras. Os danos se estendem por toda a cidade. No Paseo de la Reforma, por exemplo, o monumento a la Independencia submerge 2 cm por ano e já afundou 36 metros. Quando foi erguido, em 1910, a base ficava à beira da rua. Com o desnível, o governo começou a colocar degraus de pedra embaixo do monumento para retardar seu afundamento.

Resta-nos a pergunta: quem é louco o suficiente para construir uma capital colonial em pântanos enlameados, em terreno instável cercado por vulcões, sentado em uma linha de falha tectônica? Os governantes espanhóis da época descartaram a topografia, confiantes na sua convicção de o homem do século 16 poderia conquistar a natureza com facilidade. Sua grande catedral começou a afundar assim que o telhado foi assentado, mas eles estavam ocupados demais subjugando outros reinos para se preocuparem com isso.

Agora o problema está piorando. O crescimento desenfreado da população esgota os aqüíferos subterrâneos, e várias partes da cidade estão afundando ainda mais rápido, prejudicando os sistemas de drenagem e enfraquecendo fundações de edifícios. Muitas das restaurações históricas retém apenas a fachada: o resto já está muito quebrado e torto para salvar.

Equipes de construção estão a todo o momento ocupadas cavando buracos que serão utilizados na restauração, mas parece que vai levar mais de concreto e guindastes para acertar estes edifícios em linha reta novamente.

Imagens

Via Portal São Francisco, Perceptive Travels – Unbalanced in the Sinking City, by Tim Leffel

Japão em reconstrução

Os japoneses são conhecidos por sua competência e habilidade em tudo o que fazem e mostraram isso mais uma vez após o terremoto que atingiu o país no dia 11 de março de 2011. Uma rodovia na região de Naka que ficou parcialmente destruída após o abalo, foi totalmente e perfeitamente reconstruída em apenas seis dias e mostrou que eles estão realmente dispostos a reerguer seu país no menor tempo possível. A empreitera NEXCO foi a responsável por reconstruir os 150 metros de pista danificados até onde se sabe em tempo recorde.
As obras no local, que fica numa das regiões mais afetadas pela tragédia, começaram no dia 17 de março e na noite do dia 23, já haviam sido finalizadas. Abaixo segue as fotos que mostram a estrada destruída pelo terremoto e após sua recuperação.

Fontes: Car Magazine, Folha.com

Estruturas Inteligentes – Parte 2

Em meio à destruição causada pelo terremoto seguido de tsunami que atingiu a costa leste do Japão dia 11 de março de 2011, o maior da história do país, prédios continuam em pé apesar do forte tremor.  O que explica isso são as altas tecnologias de engenharia civil desenvolvidas há anos pelos japoneses para minimizar os prejuízos e mortes causados pelos desastres naturais. “Eles concebem o prédio como um elemento dinâmico, já que ele estará sempre sujeito a movimentos em qualquer direção”, explicou André Dantas, engenheiro civil especialista em logística de desastres e professor associado da Universidade de Canterbury (Nova Zelândia).

Os estudos sobre construções resistentes a terremotos começaram fora do Japão na década de 70. Dois pesquisadores, Robert Park e Thomas Paulay, iniciaram estudos na Nova Zelândia sobre como desenvolver elementos de construção, como o pilar e a laje, mais resistentes aos abalos sísmicos. Depois do terremoto de Kobe, em 1995, que matou cerca de 6,5 mil pessoas, os japoneses passaram a investir mais em novas tecnologias na construção civil.

No último post, Estruturas Inteligentes – Parte 1, você ficou por dentro das mais novas tecnologias de resistência a terremotos. E as tecnologias que já existem? Confira abaixo os detalhes das construções que ficam em pé, não importa a sacudida. E ainda, para um maior embasamento teórico sobre o assunto, cheque a matéria Resistência a Terremotos.


Ao construir um novo prédio, a preocupação começa na fundação, parte do edifício que fica em contato com o solo. Os prédios ganham alicerces com suspensão para absorver o impacto gerado pelo terremoto. Nos prédios como os do governo japonês, são instalados amortecedores eletrônicos, que podem ser controlados à distância. Em prédios mais simples são usados amortecedores de molas que funcionam de um jeito parecido à suspensão de veículos. Os engenheiros também colocam um material especial para amortecer as junções entre as colunas, a laje e as estruturas de aço que compõe cada andar. “Esse material ajuda a dissipar a energia quando a estrutura se movimenta em direções opostas, assim o prédio não esmaga os andares intermediários”, explica Dantas. Todos os andares possuem, além de paredes de concreto, uma estrutura de aço interna, que ajuda a suportar o peso do prédio.

Pêndulo

Uma das partes mais importantes dos prédios com tecnologias mais modernas contra terremotos é o sistema de contrapeso inercial: instalada na parte mais alta, uma bola pesada o bastante para movimentar o prédio no sentido contrário às vibrações do solo atenua o movimento e permite que o prédio se mantenha 40% mais estável durante um terremoto.

Os vidros das janelas, uma das partes mais sensíveis da construção, são envolvidos por borracha, para que não fiquem em contato direto com a esquadria de aço. Com isso, enquanto o prédio sacode, o vidro também se movimenta, porém de maneira controlada.

Este conjunto de tecnologias permite que os prédios mais modernos do mundo passem por terremotos sem comprometer a estrutura física da construção.

Leis para construção

Além do japão, outros países foram recentemente abalados por terremotos violentos.

Se as construções chilenas tivessem sido erguidas obedecendo às atuais normas vigentes no país, nenhum prédio teria desmoronado com o terremoto que atingiu o país em fevereiro do ano passado, deixando mais de 700 mortos. Essa é a opinião do chileno Rodrigo Vidal, arquiteto doutor em urbanismo e professor da Universidade de Santiago do Chile.

“Com um terremoto de magnitude 8,8 [na escala Richter, os edifícios] não deveriam cair. Se o Chile já registrou um terremoto em 1960 de grau 9,5, temos de supor imediatamente que nenhuma construção pode colapsar com tremores menores que 9,5”, afirma Vidal. O especialista chileno cita a queda de dois edifícios localizados em Concepción, a cidade mais afetada pelo tremor. Um deles, de 14 andares e 80 apartamentos, tinha sido construído há apenas um ano. A presidente do Chile calculou que cerca de 500 mil casas foram destruídas em todo o país.

Segundo explica o especialista, a partir das lições aprendidas, o Chile aprovou leis que obrigam que se estude a estrutura da construção e o terreno levando em conta a possibilidade de ocorrências de terremotos.

Os padrões de construção podem fazer uma grande diferença no dano sofrido durante um terremoto. Parte do motivo pelo qual o terremoto que atingiu o Haiti em janeiro de 2010 ceifou mais de 200 mil vidas é que os edifícios do país caribenho não foram construídos com as mesmas regras rígidas que o Chile agora exige.

Muitos dos prédios que formam o perfil de Santiago foram construídos usando sistemas estruturais que usam concreto reforçado – ou seja, concreto com barras de ferro ou malhas de aço embutidas. O concreto reforçado permite que as estruturas suportem as movimentações geradas pelos terremotos. O concreto propicia a proteção contra compressão, enquanto a malha de aço permite resistir à tração. A combinação é projetada para permitir que os edifícios modernos suportem os tremores violentos causados pelos terremotos. Prédios construídos com estruturas modernas geralmente não desabam durante um terremoto, porque pilares e vigas no núcleo do prédio apoiam cada andar.

Levando em consideração as catástrofes mundiais, apesar de o Brasil ser um país que não costuma registrar terremotos, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) aprovou uma norma em 2006 que fixa requisitos para a construção de edifícios no país levando em conta a ação de sismos.

Fontes: Último Segundo – IG; G1, Notícias UOL, Sinduscon-DF

Veja o Pêndulo do Edifício Taipei em “funcionamento” durante um terremoto na China:  A Esfera de Taipei e o Pêndulo de Foucault

Estruturas Inteligentes – Parte 1

Diferentemente de muitas forças letais da natureza, os terremotos quase sempre atacam sem aviso prévio. Essa força destrutiva e devastadora é capaz de fazer cidades ruírem em questão de segundos, deixando para trás nada mais do que escombros e tragédia. Além disso, os terremotos não se limitam a uma área do mundo ou a uma estação do ano e, embora a maioria deles sejam apenas pequenos tremores, basta um para causar a perda de milhões de dólares em danos a propriedades e milhares de mortes. Por este motivo, os cientistas continuam a correr atrás de novas tecnologias para limitar a destruição que os terremotos podem causar.

Nos laboratórios da Lord Corporation, em Cary, no estado da Carolina do Norte, pesquisadores acreditam ter desenvolvido, juntamente com pesquisadores da Universidade de Notre Dame, o mais recente produto para reduzir os danos causados por terremotos. A Lord é uma das maiores produtoras de uma substância bem diferente, chamada fluido magneto-reológico (fluido MR), que está sendo usada dentro de grandes amortecedores para dar estabilidade a prédios, durante terremotos. O fluido MR é um líquido que muda para um estado quase sólido ao ser exposto a uma força magnética, voltando ao estado líquido quando essa força é retirada.

Durante um terremoto, o fluido MR, dentro dos amortecedores, irá mudar de sólido para líquido e vice-versa, conforme os tremores ativam uma força magnética no interior de cada amortecedor. Usar estes amortecedores em prédios e em pontes irá criar estruturas inteligentes que, automaticamente, reagirão à atividade sísmica, limitando a quantidade de danos causada por terremotos.

Fluido MR

Olhado em um béquer, o fluido MR não parece ser uma substância revolucionária. Trata-se de um líquido cinza e oleoso, cerca de três vezes mais denso do que a água. Realmente, nada empolgante à primeira vista. No entanto, ele é incrível quando o vemos em ação.

Uma simples demonstração, por David Carlson, um físico do laboratório da Carolina do Norte, mostra a capacidade que o líquido tem de se transformar em sólido em questão de milésimos de segundo. Ele derrama o líquido no copo e o mexe com um lápis para mostrar que está líquido. Então, coloca um ímã na parte inferior do copo e o líquido instantaneamente vira um quase sólido. Para confirmar que a transformação foi real, ele segura o copo de cabeça para baixo, sem que caia uma única gota do material.

Fluido MR, antes da magnetização.

O fluido já sólido, após a magnetização.

 

O fluido MR comum consiste nestas três partes:

  • partículas de ferrocarbonila – de 20 a 40% do fluido é composto por essa partículas maleáveis de ferro, com apenas 3 a 5 micrômetros de diâmetro. Essas partículas são tão finas que um pacote de partículas de ferrocarbonila secas parece farinha negra;
  • um líquido transportador – as partículas de ferro ficam suspensas em um líquido, normalmente o óleo de hidrocarboneto. Já nas demonstrações, a água costuma ser usada;
  • aditivos patenteados – o terceiro componente do fluido MR é um segredo, mas a Lord diz que esses aditivos são colocados para inibir o depósito gravitacional das partículas de ferro, promover sua suspensão, aumentar a oleosidade, modificar a viscosidade e diminuir o desgaste.

Quando se aplica um ímã ao líquido, as partículas de ferrocarbonila se alinham para fazer com que o fluido endureça e fique sólido, fenômeno causado pelo campo magnético de corrente direta, que faz as partículas se imobilizarem em uma polaridade uniforme. O quanto a substância endurece depende da força do campo magnético. Caso se retire o ímã, as partículas ficam livres imediatamente.

Amortecedores

Arranha-céus e pontes longas são suscetíveis à ressonância criada por ventos fortes e atividades sísmicas. Para diminuir o efeito de ressonância, é importante colocar grandes amortecedores no seu desenho para interromper as ondas ressonantes. Se estes equipamentos não forem colocados, tanto os prédios como as pontes podem tremer até cair: um fenômeno bastante visto quando acontece um terremoto.

O tamanho dos amortecedores depende do tamanho do prédio. Há três classificações para os sistemas de amortecimento:

  • passivo – um amortecedor sem controle que não requer entrada de energia para funcionar. É simples e geralmente barato, mas não consegue se adaptar a necessidades diferentes;
  • ativo – os amortecedores ativos são geradores de força, que empurram a estrutura ativamente para contrabalancear as perturbações. São totalmente controláveis e necessitam de uma grande quantidade de energia;
  • semi-ativo – combina características dos amortecedores ativos e passivos. Em vez de empurrar a estrutura, eles contrapõem o movimento com uma força de resistência controlada para reduzi-lo. São totalmente controláveis, mas precisam de um mínimo de alimentação de energia. Ao contrário dos amortecedores ativos, eles não têm o potencial para sair de controle e desestabilizar a estrutura. Os amortecedores com fluido MR são dispositivos semi-ativos que modificam seu nível de amortecimento variando a quantidade de corrente fornecida para um eletromagneto interno, que controla a vazão do fluido MR.

Dentro do amortecedor com fluido MR, uma bobina eletromagnética é enrolada ao redor de três seções do pistão e, aproximadamente, 5 litros de fluido MR são necessários para encher a câmara principal do amortecedor. Durante um terremoto, os sensores presos ao prédio irão avisar o computador para fornecer carga elétrica aos amortecedores, magnetizando a bobina e fazendo o fluido MR solidificar-se. Agora, o eletromagneto, provavelmente, irá pulsar conforme as vibrações ondulam pela estrutura do prédio, fazendo com que o fluido MR alterne entre os estados líquido e sólido milhares de vezes por segundo, além de também poder fazer a temperatura do fluido se elevar. Um acumulador de expansão térmica é preso no topo do invólucro do amortecedor para permitir que o fluido se expanda conforme se aquece. A função desse acumulador é impedir uma perigosa elevação na pressão durante a expansão do fluido.

Prédios equipados com amortecedores de fluido MR.

Dependendo do tamanho do prédio, poderia haver centenas de amortecedores possíveis, com cada um deles sendo posicionado no piso e preso por braçadeiras soldadas em uma viga cruzada de aço. Conforme a construção começa a tremer, os amortecedores se movem para trás e para frente para compensar a vibração do choque. Ao receber força magnética, o fluido MR aumenta a quantidade de força que os amortecedores podem exercer.

Fonte: HowStuffWorks, Folha Online