CONTROLE VIBRACIONAL EM ESTRUTURAS

Tem sido cada vez mais difícil quantificar todas as variáveis que impactam o comportamento dinâmico de uma estrutura. Locomoção de pessoas, vento, chuva, terremoto são exemplos de variáveis externas que podem ocasionar vibrações nas estruturas e consequentemente, o surgimento de desgaste, fadiga, trinca, dentre outros problemas. Por esse motivo, diversos estudos estão abordando técnicas de controle vibracional para estruturas das mais variáveis formas. No entanto, cada técnica de controle vibracional apresenta particularidades de projeto que podem resultar em limitações variacionais de controle. Uma das técnicas de controle mais utilizada é a de absorvedor dinâmico de vibrações (ADV), também conhecido como absorvedor massa-mola-amortecedor. O ADV se mostra muito eficiente para atenuar vibrações previamente estipuladas, visto que o mesmo só promoverá atenuação na frequência natural condizente com a relação de massa e rigidez do absorvedor. Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram uma disposição construtiva aplicada a amortecedor de massa sintonizada com controle de variação da massa, da rigidez e do amortecimento.

APARATO PARA CONTROLAR A VIBRAÇÃO EM ESTRUTURAS QUE SUPORTAM MOVIMENTOS HUMANOS

A presente invenção refere-se à disposição utilizada na construção de dispositivos de controle de vibração estrutural. Particularmente, refere-se à construção de amortecedores de massa sintonizados para o controle de vibrações verticais, produzidas principalmente por movimentos do corpo humano ao se locomoverem sobre um piso.

VANTAGENS

• Eficiência: Promove controle de vibração sintonizado em estruturas, mais especificamente, em estruturas com vibrações produzidas por locomoções humanas;
• Versatilidade: Como é compacto, pode ser acoplado sobre o forro do teto (laje) com possibilidade de ajuste de dimensões;
• Segurança: Previne o aparecimento de trincas, fadiga e demais eventos que podem vir a comprometer a saúde estrutural.

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A CLIMATIZAÇÃO E O PLANEJAMENTO

A climatização de ambiente é a definição dada ao processo de fazer com que um ambiente comercial permaneça numa faixa confortável a seus habitantes. Nesse contexto, podem ser empregados diferentes maquinários para se atingir esse objetivo, como ar-condicionado, purificadores de ar, aquecimento, ventilação, desumidificação, umidificador, etc. Um bom planejamento, dimensionamento e execução do projeto garante que as máquinas operarão dentro da sua eficiência desejada e não haverá problemas devido ao mau uso. Ademais, a manutenção é planejada, tornando a ocorrência de imprevistos muito menor.
Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram um programa de computador, denominado PRAVAC (programa de relatórios para aquecimento, ventilação e ar-condicionado), que permite a criação de relatórios, memorial descritivo, com caderno de especificação incluso, e plano de manutenção, operação e controle (PMOC) para projetos de climatização diretos e indiretos. O programa é direcionado para projetistas e engenheiros que participam de projeto de climatização com intuito de tornar mais fácil, prático e rápido o processo de geração dos documentos. Desde sua concepção, o presente software foi pensado para ser integrado à metodologia BIM (Building Information Methodology), por isso também pode ser de interesse de desenvolvedores de aplicações interessados em integrá-lo a ela automatizando as etapas de inserção de dados.
Possui menus de acordo com tópicos de projeto: “Inicial”, “Empresa”, “Carga Térmica”, “Equipamentos”, “Tubos”, “Dutos” e “Anexos e Desenhos”. Neles, há campos de inserção de dados manuais pelo usuário que ficam disponíveis em caixas de visualização. O programa conta com um banco de dados próprio em forma de planilha onde estão armazenadas a lista de opções das caixas de seleção e os textos-base que são usados e editados para composição do documento final de acordo com as opções inseridas pelo usuário.

VANTAGENS

• Eficiência: Auxílio da equipe de projeto, em especial o responsável pela redação do memorial;
• Versatilidade: Permite exportar diferentes relatórios nos formatos “.doc” e “.xls, permitindo posterior edição; Pode ser empregado como base para integração com softwares BIM.

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TELHADO COM COLETOR SOLAR E SUA APLICAÇÃO

As telhas, em seus mais variados tipos, são concebidas para cobrir edificações, protegendo-as contra, sol, chuva e demais intempéries. Contudo, algumas varações de telhas são desenvolvidas para exercerem funções de proteção melhores do que outras, como por exemplo, as telhas que promovem isolamento térmico, acústico e hidráulico. Em paralelo as telhas, coletores solares costumam ser utilizados sobre os telhados com o objetivo de aproveitar a radiação solar para aquecer fluidos, em especial a água. Dentre os coletores solares existentes podemos destacar os planos e os concentradores. Os planos são os mais baratos e mais difundidos, no entanto os concentrados são, em geral, os mais eficientes para atingir temperaturas mais elevadas. Embora as telhas e os coletores solares sejam instalados quase sempre superpostos, as construções do coletor e do telhado são realizadas separadamente, o que remete, quase sempre, a uma adaptação que inviabiliza a estética e a eficiência do telhado e do coletor. Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram uma nova geometria que uni a telha e o coletor solar para aquecer um fluido qualquer, de forma otimizado

TELHA COM COLETOR SOLAR CONCENTRADOR

A presente invenção refere-se a uma geometria para telhas instaladas em coberturas de edificações em geral, que podem ser utilizadas como refletores de um coletor solar concentrado para aquecimento de um líquido qualquer. Em outras palavras, a presente invenção consiste em uma telha tipo calha simples ou múltipla, fabricada com materiais refletivos ou não, em que a calha possua a geometria de um refletor de um coletor solar concentrador.

VANTAGENS

• Versatilidade: Além de promover a cobertura e a proteção de edificações em geral, também permite aquecer um fluido utilizando a captação de energia solar concentrado;
• Eficiência: Permite um isolamento térmico interno mais eficiente do que as telhas convencionais;
• Custo benefício: Não onera os projetos de telhados preexistentes.

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INTERAÇÃO DO METAL COM O CONCRETO

Na engenharia, entende-se que a associação dos metais com o concreto é feita para complementar das características destes materiais, possibilitando o aproveitamento dos pontos positivos de cada um destes, associando a resistência do aço aos esforços normais de tração, e a resistência do concreto aos esforços de compressão. A interação entre os metais e o concreto acontece por meio de forças longitudinais de cisalhamento, as quais se manifestam por meio da aderência natural entre os dois materiais, pelas forças de atrito presentes na região de contato entre estes, e pelos conectores de cisalhamento, que são dispositivos mecânicos de transferência de esforços. Geralmente, as parcelas de aderência natural e forças de atrito não são levadas em consideração no cálculo das estruturas mistas, pois, depois de rompidas, não podem ser mais alcançadas, sendo necessário, portanto, o uso de conectores de cisalhamento para transmitir o cisalhamento na interface metal-concreto.Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram um conector de cisalhamento treliçado para aumentar a resistência a esforços de cisalhamento e o valor da carga resistente da estrutura mista.

CONECTOR DE CISALHAMENTO TRELIÇADO

A presente invenção refere-se a um conector de cisalhamento treliçado para a utilização em estruturas mistas de aço e concreto armado de pontes e edificações em geral. Esta se relaciona com o campo de dispositivos utilizados na construção civil com objetivos de elevar a carga máxima resistente e segurança aos esforços de cisalhamento, suportados por elementos estruturais, compostos por perfis metálicos e lajes de concreto armado, por meio da conexão efetiva entre esses dois elementos, e a segurança destas estruturas.

VANTAGENS

• Segurança: Promove uma conexão segura em estruturas do tipo metal-concreto;
• Eficiência: Fornece uma maior resistência a esforços de cisalhamento em comparação com os conectores existentes; Permite aumentar o valor de carga resistente da estrutura mista.

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TRELIÇAS ESPACIAIS DE AÇO PARA TELHADOS

A utilização de treliças especiais de aço tem apresentado uma usabilidade considerável para construções de telhados em grandes áreas abertas com poucas ou nenhuma coluna interna, como em salas de exposição, auditórios, pavilhões de feiras e coberturas estruturais temporárias.

Neste contexto, a grande usabilidade de telhados com treliças espaciais é justificada visto a capacidade estrutural ser, em muitos aspectos, superior aos telhados que utilizam materiais mais convencionais, como ferros comuns, e madeiras. Além disso, a demanda de treliças de aço no Brasil recebeu um aumento considerável devido às leis ambientais que restringem a utilização de madeiras para construção.

Logo, sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília desenvolveram um dispositivo para promover ligações esféricas de treliças espaciais sem excentricidade, a fim de impor uma melhoria tecnológica e econômica ao mercado que engloba a produção e a utilização de treliças especiais de aço.

CONEXÃO ESFÉRICA PARA TRELIÇA ESPACIAL SEM EXCENTRICIDADE

A inovação da presente tecnologia trata de um novo mecanismo de união de peças para formar treliças espaciais de aço sem excentricidade. Esse mecanismo é do tipo esférico, formado a partir da união de oito gomos que são encaixados com sistema macho e fêmea, e mantidos unidos através de um parafuso com extremidade cônica formando a esfera oca. Por sua vez, as barras são conectadas à esfera por meio de uma luva cônica que é soldada na barra e mantida na esfera por meio de um parafuso sextavado de alta resistência.

Assim, vale destacar que a tecnologia permite aumentar o número de combinações de formatos de treliças espaciais, podendo variar os ângulos entre as barras das diagonais, possibilitando a variação planimétrica e altimétrica da treliça espacial. Logo, a presente tecnologia promove um sistema mais compacto e com uma distribuição harmônica dos esforços axiais.

VANTAGENS

• Versatilidade: Promove uma flexibilidade arquitetônica para a estrutura, permitindo a utilização de perfis leves e fáceis de transportar. Possui capacidade de variação planimétrica e altimétrica, ou seja, pode representar diferentes planos com diferentes angulações;
• Segurança: Possui resistência à tração, compressão e demais forças típicas da estrutura;
• Facilidade de Uso: Apresenta facilidade de instalação e pode ser montado no local da obra;
• Eficiência: Permite comportar até 12 acoplamentos de barras em uma única conexão.

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TRELIÇAS ESPACIAIS DE AÇO PARA TELHADOS

A utilização de treliças especiais de aço tem apresentado uma usabilidade considerável para construções de telhados em grandes áreas abertas com poucas ou nenhuma coluna interna, como em salas de exposição, auditórios, pavilhões de feiras e coberturas estruturais temporárias.

Neste contexto, a grande usabilidade de telhados com treliças espaciais é justificada visto a capacidade estrutural ser, em muitos aspectos, superior aos telhados que utilizam materiais mais convencionais, como ferros comuns, e madeiras. Além disso, a demanda de treliças de aço no Brasil recebeu um aumento considerável devido às leis ambientais que restringem a utilização de madeiras para construção.

Logo, sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília inventaram um dispositivo para promover ligações esféricas de treliças espaciais sem excentricidade, a fim de impor uma melhoria tecnológica e econômica ao mercado que engloba a produção e a utilização de treliças especiais de aço.

ENGATE RÁPIDO NA CONEXÃO DE TRELIÇAS ESPACIAIS

A inovação da presente tecnologia trata de um mecanismo de ligação prático para formar treliças espaciais de aço. Esse mecanismo compreende um conector de encaixe rápido usinado e parafusado na esfera metálica responsável pela ligação das barras. O conector inovador é formado por um sistema de engate com plugue macho e fêmea, e um parafuso interno que une a barra da treliça por meio da luva cônica com o sistema fêmea do engate. Assim, essas configurações de encaixe tornam o sistema mais compacto e com uma melhor distribuição dos esforços axiais.

Em termos de porcentagem, a carga de colapso da conexão proposta foi de 95,36% maior em relação à conexão típica, já o deslocamento da nova conexão foi de 24,75% menor em relação à ligação típica. Logo, entende-se que a presente tecnologia é tecnicamente viável para aplicações de estruturas que necessitem de níveis de segurança aceitáveis. Ademais, salienta-se que devido à praticidade da montagem, a presente tecnologia é passível de proporcionar reduções de gastos consideráveis no que diz respeito a soldagem, mão de obra, transporte e armazenamento.

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VANTAGENS

• Versatilidade: Promove uma flexibilidade arquitetônica para a estrutura, permitindo a utilização de perfis leves e fáceis de transportar;
• Segurança: Possui resistência à tração, compressão e demais forças típicas;
• Facilidade de Uso: Apresenta facilidade de instalação e pode ser montado no local da obra, sem utilização de ferramentas, apenas conectando os elementos.
• Custo-benefício: Redução de custos relacionados a soldagem, mão de obra, transporte e armazenamento.

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ANÁLISE VIBRACIONAL PARA MONITORAMENTO DE RIGIDEZ

A análise vibracional de um elemento/material é imprescindível para estabelecer um índice de usabilidade e segurança estrutural. Ao conhecer as frequências naturais de uma estrutura é possível estimar o seu módulo de elasticidade e, consequentemente, quais os seus comportamentos dinâmicos e estáticos em algumas condições pré-determinadas. Diversas onerosidades estão associadas ao desconhecimento vibracional de uma estrutura. A geração de trinca, flambagem, desgaste mecânico, ruído e a diminuição de vida útil são alguns exemplos dessas onerosidades que poderiam ser evitadas ou atenuadas por meio de uma análise vibracional. Contudo, alguns materiais como o concreto, em fase de endurecimento ou em transição fluido-sólido, apresentam grande dificuldade para serem analisados de forma vibracional, visto a sua condição física não permitir o acoplamento perfeito de sensores ou atuadores vibracionais. Neste contexto, pesquisadores da Universidade de Brasília desenvolveram um dispositivo de monitoramento do módulo de elasticidade de materiais cimentícios e outros materiais que passem por uma fase de endurecimento ou transição fluido-sólido, como resinas.

MONITORAMENTO DO MÓDULO ELASTICIDADE DE MATERIAIS EM TRANSIÇÃO FLUIDO-SÓLIDO

A inovação da presente tecnologia trata de um dispositivo de monitoramento do módulo de elasticidade de materiais cimentícios desde as primeiras idades, e outros materiais que passem por uma fase de endurecimento ou transição fluido-sólido. A tecnologia se baseia nos métodos tradicionais de frequência ressonante, utilizados amplamente para o aferimento do módulo de elasticidade de diferentes materiais. Contudo, o dispositivo desenvolvido reproduz especialmente a execução do método de ensaio EMM-ARM, o qual consiste em monitorar continuamente a vibração de um corpo de prova composto por um tubo preenchido com o material ensaiado.

VANTAGENS

• Acompanhamento: Permite o monitoramento vibracional de materiais cimentícios, ou outros materiais em fase de endurecimento ou em transição fluido-sólido;
• Diagnóstico: Com o monitoramento, inclui-se a possibilidade de medição das frequências naturais e dos modos de vibrar do material;
• Resistência: Com o monitoramento, inclui-se a possibilidade de medição da rigidez da estrutura, por meio do módulo de elasticidade;
• Eficácia: Permite um controle de qualidade imediato aos materiais, visto que a rigidez pode ser correlacionada à resistência à compressão.

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VARIAÇÕES DE DEFORMAÇÃO E TEMPERATURA EM ESTRUTURAS DE CONCRETO

Ao analisar uma estrutura de concreto é absolutamente necessário entender o porquê do surgimento de falhas e/ou problemas na “saúde” do material. Algumas características como a deformação e a temperatura são decisivas para proporcionar níveis aceitáveis de segurança e garantir a vida útil de uma estrutura de concreto.

As deformações, quase sempre, estão relacionadas com a imposição de forças ou cargas ao longo da estrutura. Contudo, a predefinição de rigidez e plasticidade do material também são determinantes para com a deformação sofrida/absorvida. Além disso, mudanças de temperatura podem acarretar em dilatações térmicas passíveis de comprometer uma estrutura.

Dito isso, entende-se que a prática de avaliação, monitoramento e controle das estruturas deve ser um procedimento rotineiro durante toda vida útil da estrutura. Contudo, observar a deformação, temperatura, posição, topografia e orientação da estrutura não é uma prática de realização fácil no âmbito de prevenção e manutenção da estrutura de concreto.

Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFP), Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Goiano (IFG) e Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Brasília (IFB) e Universidade Federal de Goiás (UFG) desenvolveram um dispositivo que realiza a medição da deformação e da temperatura em estruturas de concreto e em solo por meio de sensores óticos.

MONITORAMENTO DE DEFORMAÇÃO E TEMPERATURA EM ESTRUTURAS DE CONCRETO E SOLO

A presente invenção refere-se a um dispositivo de monitoramento estrutural que realiza a medição da deformação e da temperatura de estruturas por meio de sensores ópticos quase-distribuídos de redes de Bragg, protegidos por canal reto cilíndrico metálico, exibindo os dados para o usuário, a partir da conexão entre o leitor de fibra ótica e um computador, podendo, instalados em série ou em paralelo, utilizando quantos dispositivos de monitoramento estrutural forem necessários para o monitoramento do ambiente.

VANTAGENS

• Eficácia: Permite monitorar a deformação e a temperatura de estruturas de concreto e do solo;

• Monitoramento: Proporciona monitoramento em tempo real e com alta velocidade ótica;

• Segurança: Permite garantir uma segurança estrutural e uma fiscalização de vida útil.

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