Nota do editor: O seguinte artigo foi publicado na edição de julho da Carga Seca Internacional.
Por Zane Wells para Tecnologia Dome
Construir uma cúpula durável para armazenamento a granel requer muito mais do que inflar uma forma de ar abobadada e colocar concreto usando o método de concreto projetado dentro da cúpula. Também requer que a cúpula seja projetada para as tensões que encontrará ao longo de sua vida útil.
Para garantir uma estrutura duradoura, os engenheiros da Dome Technology utilizam a análise de elementos finitos para determinar como a cúpula se comportará quando as cargas forem aplicadas. Essas cargas incluem peso próprio, neve, vento e sísmica, além das cargas de pressão do material armazenado. Todas essas cargas afetam as tensões na cúpula de maneiras únicas.
Imagine isso: uma cúpula é dimensionada com base no volume de armazenamento necessário para o material armazenado e uma espessura inicial é assumida com base na experiência anterior. Os engenheiros usam uma metodologia de forma fechada baseada na teoria clássica da engenharia para identificar a espessura e o reforço corretos para a estrutura. É o ponto de partida do design, se você quiser. A solução de forma fechada identifica as tensões na casca devido às cargas aplicadas.
A geometria é então desenhada e a espessura e a quantidade de armadura necessárias são especificadas nos planos. Os códigos de construção locais definem os critérios de tensão e deflexão para uma estrutura, ou como uma estrutura deve ser projetada para resistir às cargas aplicadas. Os códigos de construção são escritos em torno de estruturas típicas de estrutura e parede de rolamento. Essas estruturas se comportam de uma maneira muito bem compreendida. As cascas de concreto, incluindo cúpulas e silos, não resistem às cargas da mesma maneira que as estruturas da estrutura e da parede do mancal, portanto, análises adicionais são feitas para garantir a conformidade com o código e a segurança do sistema.
A análise de elementos finitos determina como uma cúpula se comportará quando as cargas forem aplicadas.
Um modelo de computador da cúpula é criado no software FEA. O software então quebra o modelo em pedaços menores – os elementos finitos. As cargas são aplicadas ao modelo de cúpula e o software analisa a cúpula para determinar as tensões e deflexões devido aos vários carregamentos. Essas tensões são usadas para verificar a armadura especificada e quaisquer áreas de concentração de tensões são investigadas. As deflexões do sistema são usadas para identificar as áreas com maior probabilidade de flambar em situações de carga do mundo real. Com esses pontos identificados, estrutura adicional pode ser especificada nos planos.
Esta ferramenta é inestimável para os clientes porque as áreas de alta tensão são identificadas e as ações são tomadas para projetar a estrutura de concreto para resistir às cargas na cobertura do domo. Aqui estão três maneiras pelas quais os clientes se beneficiam da FEA:
Maior vida útil da estrutura
]Ao identificar quais partes da cúpula suportarão o peso da pressão e das cargas por dentro e por fora, a cúpula é reforçada onde for necessário, o que significa que a estrutura terá força onde precisar por décadas.
Por exemplo, um cliente pode solicitar uma abertura maior para acessar o produto armazenado; A FEA mostrará quais materiais de construção são necessários para tornar a cúpula forte o suficiente para suportar a abertura. A FEA também é uma maneira importante de determinar como um domo se comportará quando um headhouse ou transportador for apoiado no vértice do dome.
Eliminação de gastos desnecessários
Isso também funciona ao contrário. Às vezes, um engenheiro pode assumir que um determinado ponto da cúpula pode ser comprometido com cargas adicionais e sugerir que mais reforços sejam adicionados lá. Mas o software FEA elimina o trabalho de adivinhação (e matemática manual) identificando se esse é realmente o caso. Quando isso acontece, o reforço extra desnecessário é eliminado – assim como os gastos desnecessários.
Melhor preparação para eventos climáticos
Como a FEA analisa como as pressões de tornados, terremotos, furacões e cargas de neve pesada irão interagir com a concha da cúpula, a própria cúpula pode ser projetada para resistir melhor a desastres naturais. Em áreas de ventos fortes, como Tornado Alley nos Estados Unidos, ou áreas de alta sísmica, como Chile na América do Sul, isso é especialmente benéfico.