I MPACTOS EM ESTRUTURAS E EQUIPAMENTOS

Os impactos em estruturas e ou equipamentos com origem em vibrações podem ser agrupados em dois domínios distintos, nomeadamente, impactos permanentes que podem afetar a integridade estrutural e os impactes transitórios, relacionados na sua maioria com questões de conforto dos utilizadores.

No primeiro grupo encontram-se as situações extremas, as vibrações provenientes de fontes como os sismos, inserindo-se na generalidade dos problemas da engenharia sísmica, estando em causa o estado limite último de resistência das estruturas. Este tipo de ações exteriores adversas pode induzir danos estruturais significativos, sendo alvo de preocupação ao nível da segurança estrutural, que em última análise, pode levar estruturas ao colapso, sendo naturalmente uma área preocupante para a comunidade científica, face ao impacto social e económico que resulta dos efeitos catastróficos dos sismos.

No segundo grupo, mais comuns, estão as situações relacionadas com condições de conforto, nomeadamente a fissuração ou fendas em paredes, tetos, a excitação de componentes estruturais e não estruturais, o ruído e o desconforto dos utilizadores. Estas situações estão relacionadas com o cumprimento do estado limite de utilização das estruturas, nomeadamente quanto à satisfação dos limites impostos para as vibrações excessivas.

Muito do conhecimento e metodologias aplicadas à análise sísmica de estruturas pode ser aplicado no estudo da resposta às vibrações por explosões, tendo em consideração as diferenças significativas no domínio das frequências, duração e intensidade das vibrações. É também importante referir que os métodos de avaliação da resistência aos sismos são tratados em níveis de destruição que são muito mais severos (Figura 2.8), que as consequências provenientes de vibrações resultantes de explosões, usualmente muito mais subtis, face à quantidade de energia que é transmitida a partir do epicentro do sismo.

Figura 2.8 - Ponte Showa após o terramoto de Niigata em 1964, na costa noroeste de Honshu, Japão (adaptado de Kramer, 1996).

Contrariamente às estruturas superficiais, as estruturas enterradas que estão rodeadas pelo meio de propagação de vibrações, são excitadas na sua totalidade. Dependendo da relação entre a sua rigidez e a rigidez do terreno circundante, acompanham os deslocamentos e as deformações ocorridas no mesmo, não sofrendo

efeitos de amplificação como as estruturas superficiais. Contudo, uma vez que, as características mecânicas do maciço rochoso melhoram com a profundidade, as estruturas enterradas profundas são capazes de serem sujeitas a ações de maior intensidade.

As vibrações são de extrema relevância perante a vulnerabilidade do betão fresco, uma vez que o avançar da obra pode ficar condicionado. O módulo de elasticidade e a resistência do betão são nulas quando este ainda se encontra fresco, aumentando com a sua cura. Um maior módulo de elasticidade corresponde a maiores valores de tensões induzidos pela vibração, mas a resistência também aumenta, o que por sua vez diminui a vulnerabilidade do betão. Como as propriedades do betão, a sua forma de aplicação e as características de vibração diferem de estrutura para estrutura, cada caso pode necessitar de um estudo experimental específico (Resende, 2010).

Os edifícios recentes, com estrutura em betão armado, embora mais resistentes, transmitem melhor as solicitações, o que explica porque as estruturas formadas por materiais de maior impedância sofrem, por vezes, mais danos cosméticos do que outras de materiais de baixa impedância (madeira, por exemplo), quando sujeitas às mesmas velocidades de vibração (Bernardo, 2004).

Os danos como as fissuras, são denominados de danos cosméticos, estes ainda que apresentem uma espessura de tamanho capilar, são visualmente observáveis e suscetíveis de reclamações. Segundo Dowding (1996) devem-se principalmente ao não cumprimento dos limites regulamentares para as vibrações induzidas nos níveis mais baixos. Este autor concluiu através de um estudo comparativo, que uma família ativa é capaz de produzir tensões nas paredes de uma habitação, com velocidades vibratórias entre 2,5 e 12 mm/s, semelhantes às que resultam da detonação de explosivos, comparando os resultados com as tensões necessárias para provocar fissuras nos materiais de revestimento. Desta forma, é difícil a distinção entre as fissuras cosméticas provocadas por vibrações com origem em explosões e as de ocorrência natural, sendo essencial a realização de um registo de danos estéticos e/ou estruturais, antes do início das operações de desmonte de rocha com o recurso a explosivos, para isolar os casos provenientes das explosões.

Bernardo (2004) organiza por ordem crescente da distância ao desmonte, os efeitos das vibrações em estruturas, ocorrendo distorções estruturais, aumento da quantidade ou propagação de fissuras pré-existentes, queda de objetos, danos cosméticos, afetação de instrumentos sensíveis, perceção humana e nas maiores distâncias apenas o ruído.

A sensibilidade das indústrias, equipamentos eletrónicos, informáticos, equipamentos de saúde, entre outros, é extremamente variável e é definido normalmente pelo fabricante. Os hospitais e os laboratórios são os casos mais comuns onde é solicitado que as vibrações nos patamares do suporte sejam mínimas. Desta forma, é normal que este tipo de indústrias se encontre em instalações isoladas, longe das fontes de vibração ou estruturalmente isoladas das mesmas.

Os impactos em estruturas localizadas nas imediações de áreas de desmonte de maciço rochoso com recurso a explosivos, podem ser classificados segundo autores como Dowding (1996), Edwards & Northwoord (1960) entre outros e citados em Bernardo (2004) por ordem crescente de severidade e da distância ao desmonte (Figura 2.9):

• Graves (distorções permanentes) – intenso enfraquecimento da integridade da estrutura, do qual resultam fendas de considerável abertura, perda do prumo das paredes, e/ou assentamentos diferenciais das fundações (resultantes da redistribuição das cargas na superestrutura, devida à distorção);

• Moderados (abertura de fissuras) – danos superficiais, nos elementos mais frágeis (e não solidários com a estrutura) do edifício, como janelas de vidro, paredes e revestimentos exteriores ou interiores (especialmente de estuque);

• Mínimos – prolongamento de fissuras pré-existentes (cosméticas) e oscilações de objetos soltos (candeeiros, móveis, etc..).

Figura 2.9 - Danos estruturais devidos a várias intensidades de vibração (Bernardo, 2004).