Dinâmica de Estruturas

Fonte: Roberto Leon, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Virginia Tech, Blacksburg, VA

É raro hoje em dia que um ano inteiro passa sem um grande evento de terremotos causando estragos em algum lugar do mundo. Em alguns casos, como o terremoto da Banda Ache em 2005 na Indonésia, os danos envolveram grandes áreas geográficas e baixas nos seis números. Em geral, o número e a intensidade dos terremotos não estão aumentando, no entanto, a vulnerabilidade do ambiente construído está aumentando. Com o aumento da urbanização não regulamentada em áreas sismicamente ativas, como o "cinturão de fogo" do Circum-Pacífico, o aumento do mar em área costeira de baixa colocação e o aumento das concentrações de produção/distribuição de energia e nós críticos da rede digital/de telecomunicações em áreas vulneráveis, é claro que o design resistente a terremotos é a chave para a resiliência futura da comunidade.

Projetar estruturas para resistir aos danos causados por terremotos progrediu muito nos últimos 50 anos, principalmente através do trabalho no Japão após o terremoto de Niigata de 1964, e nos Estados Unidos após o terremoto de San Fernando Valley em 1971. O trabalho avançou ao longo de três trilhas paralelas: (a) trabalho experimental que visa desenvolver técnicas de construção aprimoradas para minimizar danos e perdas de vidas; b Estudos analíticos baseados em modelos avançados de materiais geométricos e não lineares; e, (c) síntese dos resultados em (a) e (b) em disposições de código de projeto que melhoram a capacidade das estruturas de resistir a cargas inesperadas.

Testes sísmicos em um ambiente de laboratório são muitas vezes difíceis e caros. Os testes são realizados principalmente utilizando as seguintes três técnicas:

1. Testes quase estáticos (QST), onde partes de uma estrutura são testadas usando deformações laterais aplicadas lentamente e equivalentemente predeterminadas com condições de limite idealizadas. Esta técnica é particularmente útil para avaliar os efeitos do detalhamento estrutural sobre a dureza e capacidade de deformação de determinadas partes das estruturas.
2. Testes pseudo-dinâmicos (PSDT), onde as cargas também são aplicadas lentamente, mas os efeitos dinâmicos são levados em conta resolvendo as equações de movimento à medida que o teste progride e utilizando feedbacks de teste direto (principalmente a rigidez instantânea) para avaliar a rigidez real e características de amortecimento da estrutura.
3. Mesas deagitação , onde modelos de escala de estruturas completas são submetidos a movimentos de entrada usando uma base ou fundação acionada hidráulica. As mesas de agitação representam uma técnica de teste mais fiel, já que a estrutura não é artificialmente contida, a entrada é um verdadeiro movimento terrestre, e as forças resultantes são verdadeiramente inerciais, como seria de esperar em um terremoto real. No entanto, os requisitos de energia são enormes, e apenas algumas mesas de agitação capazes de trabalhar em quase grande escala existem em todo o mundo. Globalmente, há apenas uma grande mesa de agitação capaz de realizar testes em estruturas em larga escala, que é a mesa de agitação na instalação de Defesa E no Japão, construída após o terremoto de Kobe de 1985.

Neste experimento, utilizaremos uma pequena mesa de shake e estruturas de modelos para estudar as características dinâmicas de comportamento de alguns modelos estruturais. São essas características dinâmicas, principalmente a frequência natural e o amortecimento, bem como a qualidade do detalhamento estrutural e construção, que tornam as estruturas mais ou menos vulneráveis a terremotos.