Uma solução inovadora para proteger edifícios de grandes rupturas de superfície: polímeros

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A ruptura das superfícies durante terremotos é um risco significativo para qualquer estrutura construída ao longo de uma zona de falha que possa estar ativa, além de qualquer risco de tremor do solo.

Essas fendas podem afetar grandes áreas de terreno e podem danificar todas as estruturas nas proximidades.

Embora os códigos sísmicos atuais restrinjam a construção nas proximidades de falhas tectônicas ativas, encontrar a localização exata do afloramento da falha é frequentemente difícil.

Em muitas regiões ao redor do mundo, estruturas de engenharia como barragens de terra, edifícios, dutos, aterros, pontes, estradas e ferrovias foram ou estão sendo construídas em áreas muito próximas aos segmentos de falha ativa.

Por isso, uma equipe de pesquisadores liderada pelo Professor Behzad Fatahi da Escola de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade de Tecnologia de Sydney (Austrália), encontrou recentemente uma solução inovadora para proteger edifícios assentados em fundações profundas sujeitas a grandes deformações no terreno devido à ruptura causadas por falhas de deslizamento.

Representação esquemática de (a) interação de ruptura de falha deslizante com uma jangada empilhada convencional e (b) fundação composta com geotêxtil. Note que as estacas podem se mover livremente quando o geotêxtil separa as duas partes. Fonte: Habib e colaboradores (2021)

“A ruptura da falha de deslizamento pode danificar significativamente estruturas como edifícios e infraestruturas como pontes”, disse o professor Fatahi. “O desempenho inaceitável de fundações profundas convencionais sob ruptura de falha de deslizamento é devido a um alto nível de forças de cisalhamento na jangada e à grande deformação e momento fletor nas estacas que sustentam as estruturas.”

Fatahi e sua equipe propuseram um novo sistema de fundação composta usando materiais poliméricos baratos para proteger estruturas assentadas em fundações profundas.

Como funciona

“Nesta nova técnica de mitigação, as estacas são desconectadas do edifício usando uma camada interposta de solo que é reforçada com camadas de geotêxtil”, disse o professor.

“Geotêxtis são materiais poliméricos feitos de polipropileno ou polietileno, que são fabricados em grandes placas que podem ser facilmente transportados para canteiros de obras.

Os geotêxtis embutidos na areia compactada e no cascalho atuam como isolantes e reduzem o impacto de grandes deformações do solo devido à ruptura por falha. “

A equipe desenvolveu um modelo computacional tridimensional avançado para avaliar o desempenho de estacas conectadas comumente usadas e a fundação composta proposta como uma nova técnica de mitigação.

Suas descobertas, publicadas esse ano no Jornal oficial da Sociedade Internacional de Geossintéticos, Geotextiles and Geomembranes, provaram que a nova técnica de mitigação usando camadas de geotêxtil tem um desempenho superior sobre o sistema de fundação por estaca comumente usado sob ruptura de falha de deslizamento.

“Considerando o aumento da população mundial e a necessidade de construir mais infraestrutura, como pontes e edifícios, este novo sistema de fundação pode melhorar significativamente a segurança da infraestrutura e diminuir substancialmente a fatalidade e os danos devido a grandes deformações do solo”, disse o professor o Fatahi.

A equipe agora está estudando estender a solução para proteção de estruturas afetadas por afundamento de solo devido a atividades de mineração e escavação de túneis.

Fontes:

A groundbreaking solution? Polymers can protect buildings from large fault ruptures. EukerAlert. Fevereiro de 2021.

Habib Rasouli et al. Geosynthetics reinforced interposed layer to protect structures on deep foundations against strike-slip fault rupture, Geotextiles and Geomembranes (2020).

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