Documentação

A noite de quarta-feira foi trágica no centro do Rio de Janeiro, Brasil, com a derrocada em série de um conjunto de três edifícios. Envolvidos no desabamento estiveram o Edifício Colombo, o Edifício Liberdade e um pequeno edifício adjacente a este.

Apesar de ainda ser cedo para se conhecer a real causa do acidente, tudo indica que o mesmo foi despoletado pelas obras não licenciadas que estavam a ter lugar em alguns andares inferiores do Edifício Liberdade. Segundo indicações recentes, nestas obras, houve remoção de elementos estruturais do edifício, que tinha cerca de 20 andares. Esta remoção provocou o enfraquecimento global da estrutura e o consequente desiquilíbrio estático, resultando no colapso e libertação de energia com efeitos catastróficos.

O desabamento do Edifício Liberdade provocou um efeito “baralho de cartas”, originando o colapso em cadeia dos outros dois edifícios. Parte dos escombros do Edifício Liberdade atingiram um segundo edifício adjacente, de menor dimensão, provocando o seu colapso e também do Edifício Colombo, de dez andares, cuja estrutura ficou enfraquecida devido ao embate directo de escombros e aos movimentos horizontais resultantes da onda de choque inicial.

Suspeita-se que os edifícios envolvidos tivessem graves deficiências estruturais, ainda antes do acidente.

Além do perigo remoto de desabamento de outros edifícios adjacentes (como o edifício do Theatro Municipal), teme-se que o acidente tenha repercussões directas na saúde pública, devido à onda de pó que se formou na zona. Este pó pode conter elementos extremamente nocivos para a saúde humana, uma vez que se suspeita que em pelo menos um dos edifícios colapsados, a cobertura era constituída por amianto.

Imagens: Globo
Fontes: Globo, Record

Os Polímeros Reforçados com Fibras são formados por arranjos de fibras de um material resistente ­ o reforço – que são colocados no interior de uma matriz, em material polimérico, cuja resistência mecânica é muito inferior mas capaz de deter a propagação de fissuras. Devido às elevadas propriedades específicas que possuem, superiores às dos materiais de construção mecânica tradicionais (materiais metálicos), juntamente com a sua capacidade de promover simultaneamente resistência e tenacidade tem-lhes sido dedicada uma vasta investigação, com o objectivo de explorar as suas grandes potencialidades.

Os Polímeros Reforçados com Fibras (PRF) oferecem uma larga gama de propriedades físicas e mecânicas vantajosas e, se forem correctamente escolhidos para a utilização em vista, apresentam uma vida longa. No entanto, há um conjunto de factores que têm influência determinante no comportamento e duração em serviço dos PRF:

- As fibras de reforço: tipo, geometria, orientação, quantidade e distribuição;
- A matriz;
- A adesão na interface fibra/matriz,
- O dimensionamento correcto do componente em PRF;
- As técnicas de fabrico (bem controladas para minimizar defeitos).

Se forem adoptados os procedimentos correctos, uma combinação cuidadosamente calculada de polímero, fibra de reforço, projecto e processo de fabrico conduzirá a uma aplicação com propriedades excelentes, nomeadamente:
- Relação resistência/peso;
- Vida longa;
- Resistência à corrosão;
- Baixa (quase nula) manutenção;
- Estabilidade dimensional;
- Resistência às condições atmosféricas;
- Flexibilidade de projecto;
- Poupança de energia;
­ Facilidade de fabrico;
- Competitividade de custos.

As fibras de reforço são as responsáveis por suportar a maior parte das cargas aplicadas ao componente que constituem. Por serem materiais frágeis, não contribuem para a resistência ao impacto. Contudo, por serem mais resistentes e rígidas que a matriz, conferem, entre outras propriedades, a elevada resistência mecânica e rigidez ao compósito.
Para reforçar outro material de forma eficiente, as fibras de reforço devem apresentar as seguintes características:
- Um módulo de elasticidade consideravelmente superior ao do polímero a ser reforçado (pelo menos duas a três vezes);
- Uma tensão de rotura superior à do polímero a ser reforçado,
- Uma geometria conveniente para ser combinado com o polímero,
­ Produzir a melhor adesão possível com a matriz;
- Não se deteriorar em contacto com o polímero e/ou outros constituintes químicos presentes no compósito.
Algumas das características físicas e mecânicas que pretendem ser melhoradas pela adição de fibras de reforço são: a resistência mecânica, a rigidez, a resistência ao desgaste e à corrosão, a resistência à fadiga e à fluência, o coeficiente de dilatação térmica e a condutibilidade térmica. Destas características apenas algumas são melhoradas simultaneamente

A contribuição das fibras de reforço, para as propriedades finais do compósito, depende não só das suas propriedades físicas e mecânicas, mas também do comprimento, quantidade e orientação das mesmas.

A resistência mecânica destes materiais depende da eficácia na transferência de carga da matriz para as fibras. O comprimento das fibras e a adesão na interface fibra/matriz, quantificada pela tensão de corte, são factores determinantes para a transferência de carga. De facto, aquando do dimensionamento de componentes reforçados com fibras curtas, é imprescindível que o projectista conheça previamente o comprimento mínimo que as fibras devem possuir para que haja lugar a uma transferência eficaz de esforços e estas cumpram, efectivamente, a função de elemento reforçador. Estudos mostram que, quando o comprimento das fibras é inferior ao comprimento mínimo, designado de comprimento crítico, as fibras descolam-se da matriz e a rotura do compósito ocorre para níveis de tensão baixos. A presença de fibras, neste caso, gera pontos de fragilidade no compósito. Para comprimentos superiores ao comprimento crítico, o compósito suporta níveis de tensão elevados que conduzem à rotura das fibras e não da matriz. Estas constatações confirmam que, quando se utilizam fibras muito curtas, não ocorre transferência significativa de carga para as fibras, sendo a matriz o elemento que suporta as cargas aplicadas.

O comprimento mínimo das fibras depende do diâmetro e da resistência à tracção das fibras, assim como da tensão de corte na interface fibra/matriz. Assumindo que não há qualquer tensão directamente aplicada à fibra, a tensão transferida pela matriz para a fibra aumenta de zero (nas extremidades da fibra) até ao valor da resistência à tracção da fibra, para um certo comprimento crítico.

Autor: Cristina Maria Nogueira Romão
Excerto Adaptado
Imagens: AGC

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De entre as operações de caracterização geológico e geotécnica mais frequentes e ricas em conteúdo informativo contam-se as sondagens de furação envolvendo ensaios SPT. O desenvolvimento de qualquer base de dados informática, para sondagens geotécnicas, envolve uma definição de estruturas de armazenamento de informação e a existência de mecanismos sofisticados para a manipulação dessa informação.

Nos grandes centros urbanos, o desenvolvimento tem acarretado as mais diversas obras de Engenharia Civil como edifícios, escavações, túneis, obras de arte, instalação de infra-estruturas (saneamento, abastecimento de água, gás, etc.), com crescentes exigências de qualidade, segurança e economia, incluindo neste último aspecto prazos de execução em geral muito curtos.
Além do mais, essas obras têm vindo a exigir uma componente geotécnica cada vez mais importante, não apenas pelas razões atrás apontadas, mas também porque muitas delas implicam profundas alterações na própria geometria e nos estados de tensão e de deformação dos maciços, como as escavações subterrâneas (túneis rodoviários, linhas de metropolitano, galerias para infra-estruturas, etc.) e a céu aberto (escavações para caves de edifícios, passagens viárias inferiores, etc.). É ainda de salientar que se procura que esta intervenção intensiva no espaço subterrâneo tenha a maior parte das vezes implicações tão pequenas quanto possível no exterior, seja por exemplo no condicionamento do tráfego, seja nas deformações no maciço envolvente que possam causar danos em estruturas e infra-estruturas vizinhas.

As exigências destas obras reflectem-se como é óbvio nos respectivos projectos e estes na caracterização geotécnica dos maciços por aquelas envolvidos. Verifica­se pois, em especial nos grandes centros urbanos, a necessidade de mais e melhores campanhas de caracterização geotécnica, sem esquecer que as obras já antes realizadas, e tantas foram, exigiram elas próprias também a caracterização dos respectivos locais.

Esta grande quantidade de informação gerada sobre áreas relativamente restritas é naturalmente preciosa, desde que seja concentrada, devidamente armazenada e, posteriormente, tratada. Infelizmente, ela actualmente encontra-se em grande parte dispersa pelas mais diversas empresas e entidades, apesar de existirem disposições legais que em princípio visariam a sua concentração num organismo oficial. Mas ainda que tal se verificasse, o seu armazenamento de modo a tornar fácil e rápida a respectiva consulta é naturalmente fundamental. Se estes dois aspectos forem concretizados – a concentração e o armazenamento adequados ­ aquela informação assumirá plenamente a sua utilidade quer, digamos, directamente para novas obras a edificar em locais já caracterizados ou nas imediações destes, quer, em sentido mais lato, porque constituirá base de trabalho para documentos ­ cartas geotécnicas, estudos de síntese, correlações entre parâmetros, etc. ­ que visem aprofundar o conhecimento mecânico dos terrenos e, portanto, incrementar a fiabilidade dos projectos e das obras.

Autor: Isabel Maria Alvim Teles
Excerto Adaptado
Imagens: Rockware

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A protecção de estruturas fluviais e marítimas envolve frequentemente o estudo de solicitações hidrodinâmicas em elementos estruturais de configuração cilíndrica, imersos num escoamento.

Citam-se os seguintes exemplos:
- Pilares de pontes rodoviárias;
- Estacas e pilares de pontes-cais;
- Duques d’Alba;
- Estruturas off-shore para exploração petrolífera;
- Faróis;
- Apêndices de veículos flutuantes (navios, submarinos, pontões);
- Pipelines;
- Exutores submarinos.

Em muitas situações é possível considerar que as citadas estruturas são solicitadas por um escoamento predominante médio permanente ou por um escoamento oscilatório, predominantemente bidimensional, respondendo com uma resistência hidrodinâmica e sofrendo fenómenos de vibração. Noutras situações, o escoamento é altamente complexo, de difícil caracterização, com interacção de correntes e agitação, efeitos tridimensionais e condições fronteiras muito instáveis no fundo e à superfície.

A quantificação das incertezas na avaliação das solicitações exige a caracterização de cada uma das variáveis envolvidas, por exemplo em termos de valor médio, variância e função de distribuição, pelo que são necessários métodos teóricos e resultados experimentais apoiados numa boa compreensão dos aspectos físicos dos fenómenos.
As variáveis coeficiente de resistência e coeficiente de massa, que traduzem adimensionalmente componentes das forças hidrodinâmicas em jogo, têm sido tradicionalmente determinadas para superfícies lisas e desta forma utilizadas pelos projectistas.
Porém, as acções de natureza electroquímica, biológica e mecânica que o meio ambiente exerce ao longo da vida de estrutura, provocam efeitos corrosivos e incrustantes, que poderão introduzir um comportamento hidraulicamente rugoso.

É importante ter presente no dimensionamento de estruturas cilíndricas circulares imersas num escoamento de velocidade média U (corrente fluvial ou marítima) que se estas estruturas ficarem sujeitas e não protegidas em relação a uma acção agressiva do meio e/ou a incrustações por acção dos seres vivos, os quais provoquem ao longo de vida da obra um aumento significativo da rugosidade relativa e até eventual alteração do diâmetro.

Do ponto de vista de vibrações, a situação de um protótipo nas condições anteriormente indicadas exige normalmente a exploração de modelos físicos e matemáticos: particularizados para a estrutura em estudo.

O projectista terá de fazer face à possibilidade de agravamento da força de resistência ao longo da vida de estrutura optando por uma das atitudes:

- Prevendo meios de protecção adequados contra a corrosão;
- Dimensionando a estrutura considerando uma rugosidade previsível no horizonte do projecto.

A possibilidade de extrapolação dos resultados obtidos com escoamentos não oscilatórios para situações em que o escoamento seja predominantemente oscilatório, como acontece em estruturas marítimas, tem sido defendida por alguns autores, como consequência de falta de dados experimenteis e de protótipos adequados.

Autor: Fernando Francisco Machado Veloso Gomes
Excerto Adaptado
Imagens: LORC

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Vai ter início em Fevereiro, em Coimbra, a construção da primeira Turbo-Rotunda em Portugal. Este conceito de intersecção rodoviária giratória, tem características inovadoras que correspondem a um aumento significativo da capacidade da rotunda, da segurança rodoviária e do conforto para o condutor, em comparação com as rotundas tradicionais.

A Rotunda do Choupal foi a escolhida para ser alvo de um projecto, que nasceu de uma parceria da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra e da Câmara Municipal de Coimbra e resultou da necessidade de dar resposta ao aumento significativo do tráfego rodoviário naquela zona da cidade.
Entre os técnicos envolvidos, está a Profª. Drª. Ana Bastos da Universidade de Coimbra, que é uma das coordenadoras do projecto. Esta docente de Vias de Comunicação é considerada uma das grandes especialistas mundiais no traçado de rotundas.

O conceito de turbo-rotunda apareceu, pela primeira vez, na Holanda, no final dos anos 90 do século passado, com o objectivo de atenuar os problemas de segurança na circulação, associados às rotundas com mais de uma via. O traçado das turbo-rotundas elimina uma parte dos pontos de conflito no interior da rotunda o que resulta num aumento da segurança rodoviária e um acréscimo significativo da sua capacidade, em comparação com as rotundas multi-via ‘tradicionais’.

O que muitas vezes se nota nas rotundas tradicionais de duas vias é uma grande dificuldade por parte do condutor que circula pela via mais interior, no acesso com segurança, à saída desejada. Este problema é ainda mais relevante em países, entre os quais se inclui Portugal, nos quais por questões culturais e de deficiências generalizadas no ensino da condução, alguns condutores utilizam sempre a via mais exterior, independentemente do destino desejado.

Nas turbo-rotundas, os condutores recebem informação da via a utilizar, ainda antes de entrarem na rotunda, sendo depois encaminhados para a saída correcta, através de sinalização horizontal adequada, que delimita circuitos em espiral. São estes circuitos pré-delimitados, que permitem evitar o entrecruzamento de veículos no interior da rotunda, eliminando assim uma parte significativa dos pontos de conflito.

Na Holanda, o sucesso do programa piloto de construção de turbo-rotundas foi tão grande, que desde o início do século, a quase totalidade das rotundas multi-vias construídas, utilizaram esta configuração.

Imagens: Northeastern University, Nijmegen Artk (com fins ilustrativos, não correspondendo ao projecto português)
Fontes: Turbo roundabouts as an Alternative to two lane roundabouts – J.C. Engelsman e M. Uken; DEC-FCTUC.

Um Sistema de Informação Geográfica (SIG) é um sistema capaz de gerir informação respeitante aos objectos ou temas geo-referenciados enfatizando três conceitos: o processamento de mapas, as bases de dados e a análise espacial. Os SIG utilizados em Engenharia Civil incluem disciplinas como fotointerpretação, fotogrametria e processamento de imagem, cartografia, planificação urbana e regional, arquitectura paisagística, navegação e planeamento de transportes, cadastro, energia e serviços domiciliários, minas e geologia, florestas e parques naturais, ambiente e planeamento ecológico, agricultura e planeamento do solo, estratégia militar e protecção civil, recursos hídricos e saneamento básico, construção civil e comunicações.

Um Sistema de Informação Geográfica pelo seu próprio nome engloba dois conceitos básicos a compreender:

1 – Sistema de informação;
2 – Informação geográfica.

Um sistema de informação pode distinguir-se de acordo com muitos critérios como domínio, funcionalidade, objectivos e meios. Mas é essencialmente caracterizado por dois componentes: um conjunto de dados e um conjunto de meios técnicos, procedimentos e regras capazes de estruturar, relacionar e interpretar esses dados dando-lhes significado e valor, isto é, transformando-os em informação.
Actualmente, a tecnologia informática está na base e é garantia do desempenho e desenvolvimento de qualquer sistema de informação com um nível mínimo de complexidade. A informação é actualmente, e cada vez mais, um valor disponível e imprescindível no desenvolvimento da nossa sociedade.

Na sua funcionalidade, os sistemas de informação têm um número de atributos gerais importantes, nomeadamente, nas facilidades de recolha, armazenamento, manipulação, acesso e apresentação da informação.

Quanto às tarefas efectuadas, dois tipos de sistemas de informação podem ser identificados:

a) sistemas de processamento de transações com ênfase na gravação e manipulação da ocorrência de dados e operações;

b) sistemas de suporte de decisão com ênfase na manipulação, análise e modelação para propósitos de decisão.

Finalmente, um factor importante a ser assinalado num sistema de informação é o chamado ‘liveware’ ou a capacidade humana de con-ceptualizar, implementar e usar o sistema.

Os SIG são, pois, sistemas de informação com as características gerais acima descritas, mas são por outro lado um caso especial pela sua aplicação à informação geográfica o que lhes confere características, desafios tecnológicos e interesses novos.

Os SIG são sistemas que, não só, incorporaram e motivaram o desenvolvimento de praticamente todas as técnicas de sistemas de informação já existentes, como também, levantaram e procuraram resolver novas técnicas e novos modelos de informação. Assim, os SIG partilham e relacionam—se, sem, no entanto, se identificarem, com os seguintes sistemas:

- CAD, através da grande capacidade de representação gráfica;
- Cartografia por computador, com a digitalização e produção de mapas;
- Detecção Remota, com o armazenamento, manuseamento e visualização do grande volume de dados ‘raster’.
- Bases de Dados, com estruturação e acesso a atributos não espaciais.

A maior característica do SIG é a capacidade de relacionar e analisar os dados espaciais. A habilidade de um SIG para a analisar dados espaciais é frequentemente vista como um elemento chave na sua definição e tem sido muitas vezes usada como uma característica que distingue os SIG de outros sistemas cujo primeiro objectivo é a produção de mapas.

Evolução

A expressão Sistema de Informação Geográfica ou SIG foi empregue pela primeira vez nos anos 1960, todavia com dois significados bem diferentes. Roger Tomlinson, considerado por muitos como o pai do SIG/GIS pelo seu papel na criação do ‘Canada Geographic Information System’ em 1966, usou o termo para descrever um sistema que permitisse o Governo do Canadá processar e analisar uma vasta quantidade de dados geográficos coligidos pelo “Canada Land Inventory”. Fazendo uso da tecnologia digital em desenvolvimento, pretendeu solucionar com menor custo e eficiência os problemas de tratamento dos grandes volumes de informação, como sobrepor mapas de diferentes temas e medir áreas, soluções que seriam dispendiosas e difíceis manualmente. Além disso, suportaria um conjunto de pesquisas definidas pelo utilizador.
Por outro lado, nos Estados Unidos, Duane Marble, integrado numa equipa de geógrafos e engenheiros de transportes, usou o termo para descrever um sistema formado por software e dados que pudesse desenvolver e efectuar métodos quantitativos no estudo de transportes urbanos em grande escala.

Desde esses anos, o termo SIG tem continuado a ser definido mais pelas suas aplicações e tecnologia do que por quaisquer bases teóricas definidas. Sobretudo nos Estados Unidos, ocorreram, com ou sem sucesso, várias iniciativas independentes e com características diferenciadas que de uma forma mais ou menos indefinida procuravam dar um tratamento automatizado aos dados geográficos.

A tecnologia computacional desses primeiros anos, ainda que rudimentar, sofreu um crescente desenvolvimento com novas capacidades e melhoria importante da relação qualidade/preço, o que esteve na origem da opção do tratamento automático versus manual.

Os Sistemas de Informação Geográfica são relativamente novos e em rápido desenvolvimento. O seu campo não é novo no contexto das ciências humanas, onde os SIG nascem como uma nova ferramenta tecnológica, mas é, certamente, novo como disciplina, isto é, quanto aos objectivos, métodos, conteúdo e extensão. A definição exacta desta nova tecnologia ou disciplina não é pois tarefa fácil, pois o seu desenvolvimento rápido e com as mais diversas aplicações impediu muitas vezes uma análise daquilo que realmente estava em causa.

Autor: Óscar Ciríaco Teixeira
Excerto Adaptado
Imagens: Esri

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