DESAFIO DO CLIENTE
O crescimento global da população representa desafios especiais para os engenheiros civis. As cidades maiores exigem edifícios mais altos, sistemas de trânsito de massa maiores e pontes mais longas e tudo isso deve ser projetado para resistir a terremotos e outros desastres. Tongji, uma das mais antigas e prestigiadas universidades da China, está liderando o caminho neste campo, utilizando novos métodos de teste para ajudar os engenheiros a melhorar seus projetos.
A Faculdade de Engenharia Civil da Universidade de Tongji abriga tanto o Departamento de Engenharia de Pontes quanto o State Key Laboratory of Disaster Reduction in Civil Engineering. Aqui, o Dr. Cheng Yu Yang é um professor fundamental na divisão de pesquisa para o projeto sísmico de pontes, conduzindo testes que ajudam a reduzir os efeitos de terremotos devastadores em pontes, edifícios, túneis e muitas outras estruturas.
"Um de nossos maiores desafios é realizar testes em mesas vibratórias para modelos de pontes de longo alcance", afirma o Dr. Yang. "Se você tiver apenas uma mesa, mesmo uma que seja de seis por seis metros, o modelo da ponte deve ser relativamente pequeno, descendo para a escala 1:100 ou 1:200."
O problema é que quanto menor o modelo, menos úteis são os resultados. Os modelos menores simplesmente não reagem da mesma forma que as estruturas de ponte reais, tornando mais difícil extrapolar dados de teste para a estrutura em escala real. E se a estrutura em questão é a Ponte Taizhou de Jiangsu, que se estende por 62 quilômetros, o problema torna-se especialmente assustador de ser resolvido.
SOLUÇÃO DA MTS
Para completar os testes sísmicos para modelos de grande escala, incluindo uma réplica da Ponte Taizhou, a equipe do Dr. Yang trabalhou com a MTS para encomendar uma solução única de mesa vibratória que pode ser disposta em múltiplas configurações e suporta modelos que pesam até 200 toneladas. A solução, alojada no Laboratório de Vibração Multifuncional de Tongji (MFST), incorpora quatro mesas dentro da maior instalação de testes sísmicos multimesas do mundo.
As mesas vibratórias utilizam atuadores hidráulicos para reproduzir as forças e movimentos experimentados pelas estruturas durante um terremoto ou outro evento sísmico. O MFST Lab de Tongji apresenta duas mesas vibratórias de 70 toneladas e duas mesas vibratórias de 30 toneladas que podem ser dispostas em múltiplas configurações em qualquer lugar dentro de duas trincheiras adjacentes. Uma vala de 70 metros de comprimento pode acomodar todas as quatro mesas, e uma vala de 30 metros de comprimento pode acomodar duas mesas. Todas as quatro mesas podem ser posicionadas e ancoradas em incrementos de dois metros, permitindo ao laboratório acomodar amostras de teste maiores e mais longas, incluindo as que se estendem por ambas as trincheiras
Mais importante, o movimento de todas as quatro mesas pode ser sincronizado para replicar ondas sísmicas como se fossem uma plataforma muito grande, ou as mesas podem ser operadas de forma independente. Usando uma aplicação de memória compartilhada em tempo real e de alta velocidade, a solução permite que todas as mesas "vejam" os dados de todas as outras mesas. Todos os dados são integrados em um controlador mestre que interpreta os comandos e o feedback para manter tudo em sincronia. Isto dá ao laboratório um controle mais amplo sobre todo o ambiente de testes.
"Nenhum outro laboratório no mundo tem tecnologia de mesa vibratória que possa ser usada desta forma, nesta escala", afirma o Dr. Yang. "Não conseguimos colocar o Laboratório MFST no centro de Xangai, perto do restante de Tongji devido ao seu tamanho. Tivemos que construí-lo em um novo campus. O prédio do laboratório tem 100 metros de comprimento e 88 metros de largura"
Embora a solução utilize a tecnologia tradicional de mesa vibratória desenvolvida pela MTS nos últimos 30 anos, ela é personalizada para atender às especificações da equipe do Dr. Yang. Os engenheiros da MTS e da Tongji trabalharam juntos para desenvolver uma solução com uma combinação sem precedentes de tamanho, capacidade e flexibilidade.
BENEFÍCIOS PARA O CLIENTE
Quando o Laboratório Tongji MFST realizou testes sísmicos no modelo em escala da Ponte Taizhou, o tamanho e a configurabilidade da solução de mesa vibratória proporcionaram vantagens distintas.
"Agora podemos usar um modelo à escala 1:40 que tem 65 metros de comprimento em vez de três metros de comprimento", disse o Dr. Yang. "Podemos projetar nosso modelo e configurar as mesas de acordo com o teste, em vez do contrário". É muito conveniente para nossos pesquisadores. Eles podem obter os dados que mais desejam, em vez de se contentar com o melhor que conseguem."
Ao testar modelos maiores, a equipe do Dr. Yang cria um ambiente de teste muito mais próximo das condições do mundo real, o que ajuda os pesquisadores a prever melhor as respostas reais do sistema. Testes mais realistas ajudam a verificar modelos virtuais e torná-los mais precisos, o que melhora o projeto de grandes estruturas. A solução da MTS também cria oportunidades para que o Laboratório MFST busque novos tipos de testes.
"Acabamos de terminar os testes de um túnel ligando a China Continental, Hong Kong e Macau", disse o Dr. Yang. "Antes, colocaríamos um modelo de uma seção de túnel em uma caixa de solo de quatro por quatro metros". Agora podemos fazer o mesmo teste com uma caixa de 40 metros de comprimento. Isto nos permite avaliar as conexões de segmentos usando excitação não uniforme, o que é crítico porque as ondas sísmicas atingem diferentes partes de grandes estruturas de forma diferente. Esta é uma pesquisa única"
A solução é apenas mais um exemplo de uma relação de 30 anos entre a Tongji e a MTS, uma relação que se torna mais forte a cada projeto.
"Todas as pessoas da MTS são profissionais que trabalham duro, desde as vendas até os engenheiros e técnicos", elogia o Dr. Yang. "No meio deste ano, eu tinha uma pergunta sobre um teste, então enviei um e-mail no domingo à tarde, que teria sido no meio da noite de sábado nos Estados Unidos. Na manhã seguinte, tive respostas de várias pessoas diferentes na MTS, tanto nos Estados Unidos como na China. Esse é apenas um exemplo de como eles são sensíveis às nossas necessidades."
