As colunas de concreto reforçado com aço que suportam muitas das pontes do mundo são projetadas para resistir a terremotos, mas sempre exigem inspeção e muitas vezes reparos quando algum tremor termina.
Esses reparos geralmente envolvem a substituição de concreto solto e barras de aço fraturadas e a adição de materiais extras ao redor da área danificada para fortalecê-la ainda mais contra cargas futuras.
Para tornar o planejamento desses reparos mais eficaz, engenheiros da Escola de Engenharia da Universidade de Rice e da Universidade de Texas A&M desenvolveram uma estratégia de modelagem computacional inovadora.
O estudo foi publicado recentemente na revista científica Engineering Structures, e demonstra modelos simulam como as colunas provavelmente responderão globalmente (em termos de cisalhamento de base e deslocamento lateral) e localmente (com tensão e deformação) em futuros terremotos ao usar vários métodos de reparo.
“Quando projetamos pontes e outras estruturas para terremotos, o objetivo é a prevenção do colapso”, disse DesRoches, um dos engenheiros, ao site da Rice. “Mas particularmente em terremotos maiores, esperamos que eles sejam danificados. Neste estudo, mostramos analiticamente que esses danos podem ser reparados de forma que o desempenho original, ou próximo ao original, possa ser alcançado.”
Os modelos também preveem os efeitos do escorregamento e flambagem das barras de reforço na resistência e ductilidade dos pilares antes e após o reparo.
O mais interessante é que esses modelos serão disponibilizados gratuitamente por meio do software de análise estrutural de código aberto OpenSees para ajudar os engenheiros ao redor do mundo a entender quais tipos de reparos são preferíveis.
Como funciona a simulação
O concreto e o aço em pilares armados são representados nos modelos por elementos de “fibra”. Os modelos preveem como eles responderão ao carregamento arbitrário considerando os comportamentos não lineares tensão-deformação de pilares e materiais de reparo.
Após o carregamento inicial para simular um certo nível de dano, explica o engenheiro Salehi, outro autor do artigo, disse que os modelos permitem que os engenheiros manipulem as fibras do modelo e analisem o desempenho das colunas reparadas sob cargas sísmicas.
As ferramentas de modelagem de deslizamento de barra e flambagem, exclusivas do software, foram validadas em relação aos dados experimentais existentes. Salehi também validou a estratégia geral de modelagem usando dados de testes em pilares reais de pontes de concreto armado antes e depois de vários métodos de reparo, incluindo revestimento de polímero reforçado com concreto e fibra de carbono.
Fonte:
New models assess bridge support repairs after earthquakes. EurekAlert. 18 de janeiro, 2022.