Notícia

Nova centrífuga de pesquisa geotécnica na Europa poderá simular efeitos de desastres naturais

Fonte

ETH Zurique | Instituto Federal de Tecnologia de Zurique

Data

quarta-feira, 21 abril 2021 07:20

Áreas

Engenharia Civil. Geociências.

A centrífuga de pesquisa geotécnica de maior capacidade da Europa está sendo construída no campus Hönggerberg do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH Zurique). O equipamento permitirá aos pesquisadores simular estruturas geotécnicas, como fundações, barragens e túneis, e os efeitos de desastres naturais, como terremotos, deslizamentos de terra, inundações e tsunamis. A própria centrífuga foi instalada no último dia 14 de abril em um procedimento que exigiu muita precisão.

Depois do início do processo de instalação em agosto de 2020, agora o elemento-chave da nova unidade de pesquisa do Instituto de Engenharia Geotécnica do ETH Zurique foi implantado: a centrífuga, pesando cerca de 20 toneladas, foi baixada para a câmara de concreto usando um guindaste móvel. O desafio era colocar a centrífuga exatamente no centro da câmara de concreto, garantindo a verticalidade de seu eixo. E essa posição tinha que ser precisa em milímetros.

A câmara é sustentada por molas de aço especial que absorvem as vibrações da centrífuga e evitam que se espalhem pelo subterrâneo do campus. Essa instalação não será apenas a centrífuga geotécnica de maior capacidade da Europa, mas também a primeira em todo o mundo a ser isolada contra vibrações.

Modelagem para aumentar a sustentabilidade e resiliência aos perigos naturais

A nova centrífuga fará parte de um centro de pesquisa para modelagem centrífuga no Departamento de Engenharia Civil, Ambiental e Geotécnica do ETH Zurique e permitirá aos pesquisadores simular terremotos, movimentos de solo (por exemplo, deslizamentos de terra) e riscos relacionados à água (por exemplo, inundações ou tsunamis) em relação às estruturas geotécnicas. Essas simulações serão usadas para otimizar o projeto de novas estruturas e retrofit de estruturas existentes (como pontes, edifícios e barragens), reduzindo os riscos potenciais representados por desastres naturais para estruturas e infraestrutura, minimizando o uso de recursos naturais e o pegada de carbono associada.

A própria centrífuga tem uma estrutura simples, consistindo essencialmente em um braço giratório de 9 metros de comprimento com dois balanços acoplados, nos quais os modelos de estrutura de solo são instalados. Ao girar, a centrífuga pode desenvolver uma aceleração centrífuga de 250 vezes a aceleração gravitacional (g), tecnicamente conhecida como “250 g”.

A centrífuga tem uma capacidade de 500 gtoneladas, o que significa que pode carregar até 2 toneladas de espécime em um campo gravitacional aumentado de 250 g (2 toneladas multiplicadas por 250 g = 500 gtoneladas). O próximo passo será equipar a instalação com um simulador de terremotos, capaz de simular movimentos reais de terremotos.

O campo de gravidade aprimorado é indispensável para obter uma modelagem realista do solo no ambiente de laboratório em escala reduzida. O comportamento do solo depende muito do nível de estresse. Os modelos que apenas reduzem a escala geométrica do problema real (protótipo com profundidade da camada do solo, dimensões da estrutura) não podem fornecer resultados realistas. Ao aumentar o campo gravitacional, a centrífuga atinge a escala de tensão correta.

Assim, os pesquisadores poderão usar a centrífuga para simular de forma realista o desempenho de estruturas de grande escala e movimentos de solo. Para isso, eles colocarão os modelos do terreno, incluindo as camadas de solo e a estrutura, nos balanços e os acelerarão até a aceleração centrífuga desejada. Por exemplo, 30 cm de solo na centrífuga acelerada a 100 g correspondem a uma profundidade de 30 metros na realidade. O simulador de terremotos tem capacidade de carga de até 700 kgf.

Assista ao vídeo da instalação do equipamento:

Acesse a notícia completa na página do ETH Zurique (em inglês).

Fonte: Florian Meyer. ETH Zurique. Imagem: Instante da montagem da centrífuga. Fonte: Reprodução, ETH Zurique.