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Desempenhando um papel nas soluções sísmicas

Centro de P&D da Nestlé Índia em Manesar, Haryana, Índia

O conhecimento sobre o desempenho sísmico dos sistemas de concreto pré-moldado está crescendo internacionalmente. Na Índia, onde uma população em rápido crescimento destaca o desafio representado pelo risco sísmico, está havendo um bom progresso no projeto de edifícios.

Com o aumento da população e da urbanização, mais pessoas passarão a viver e trabalhar em regiões sismicamente ativas. Esse é um grande desafio para os engenheiros. Para ajudar a proteger a vida e a propriedade, o projeto de edifícios resilientes depende não apenas de análises sofisticadas, mas também de opções avançadas e confiáveis de materiais e sistemas estruturais, incluindo a tecnologia de concreto pré-moldado.

Estima-se que mais da metade da Índia seja vulnerável à sismicidade. Outras áreas com grandes populações que enfrentam desafios devido à sismicidade incluem a China, as Américas do Sul e do Norte, as Filipinas, o Japão e a Nova Zelândia.

O desafio representado pelo risco sísmico está aumentando nas áreas de rápido crescimento, mas está havendo um bom progresso na introdução de novas opções, como o uso da tecnologia de concreto pré-moldado na Índia.

Desafiando o projeto estrutural

O projeto estrutural em áreas sísmicas é mais complexo e exigente do que em edifícios comuns.

"Na Índia, a maioria dos clientes e o setor de construção não estão familiarizados com o desempenho sísmico da tecnologia de concreto pré-moldado. Portanto, eles podem ter preocupações que podem se tornar o fator decisivo na escolha de um sistema de construção", diz Prakash Shah, chefe de suporte técnico da Elematic India.

"No entanto, há um grande - e continuamente crescente - corpo de conhecimento internacional sobre o desempenho sísmico dos sistemas de concreto pré-moldado. A tecnologia tem um desempenho pelo menos tão bom, e até melhor, do que a construção de concreto moldado no local." Na Índia, a tecnologia de concreto pré-moldado deu um grande passo à frente como parte de um projeto de construção em uma área sísmica. O grande centro de P&D recentemente construído pela Nestlé é um bom exemplo disso

Solução sísmica oferece grande espaço

O projeto do centro de P&D da Nestlé Índia em Manesar, Haryana, na Região da Capital Nacional (NCR), está distribuído em cinco andares (incluindo o subsolo). O prédio fica em uma área de 91 m x 70 m.

Os principais critérios de projeto para o centro de P&D foram grandes áreas abertas para máxima flexibilidade, pisos de grande vão capazes de suportar cargas pesadas de maquinário (até 15kN/m2) e, é claro, a capacidade de resistir a terremotos. A região tem sismicidade de Zona 4 (um pico de aceleração do solo (PGA) de 2,4 m/s2) com condições de solo macio, de acordo com os requisitos do código nacional de construção que rege os terremotos, IS-1893. Outros pontos de projeto foram a qualidade da construção para suportar o alto desempenho higiênico durante a vida útil do edifício e a capacidade de construção rápida.

Para satisfazer esses critérios, o concreto pré-moldado foi uma opção óbvia e estratégica. Elematic teve a oportunidade de apresentar a tecnologia, explicando seu escopo e possibilidades para o edifício, incluindo as opções de sistemas estruturais, layout, simetrias e grades. Embora o pré-moldado fosse o foco, outros elementos integrais, como o concreto moldado no local, foram levados em conta.

O projeto conceitual foi desenvolvido pela Elematic India Pvt Ltd, e os grandes espaços abertos do edifício exigiam lajes de 12 metros de comprimento. Nesse caso, no entanto, não foram usadas lajes alveolares protendidas; os rigorosos requisitos de higiene do cliente e qualquer risco de crescimento de fungos significavam que os sistemas estruturais que envolviam espaços vazios e quaisquer furos associados para suporte de serviço não poderiam ser empregados. O projeto se concentrou em lajes sólidas e protendidas.

Para a resistência à carga lateral (forças sísmicas e de vento), foi escolhido um sistema de construção composto: paredes de cisalhamento fundidas no local para a resistência lateral, com a carga de gravidade sendo assumida por colunas pré-moldadas, vigas pré-moldadas protendidas e lajes.

Os elementos de concreto pré-moldado e fundido no local se combinam para fornecer o projeto estrutural completo e a rigidez necessária e para satisfazer os critérios rigorosos de manutenção, como limites de deflexão e oscilação. Mas, ao mesmo tempo, as soluções proporcionam a ductilidade estrutural necessária - a capacidade de ceder um pouco, em medida controlada, conforme projetado.

Todas as áreas do piso têm coberturas moldadas no local, permitindo que as partes de concreto pré-moldado e moldadas no local se tornem uma massa horizontal monolítica que pode fornecer a forma de diafragma necessária para transferir cargas laterais para os caminhos de carga verticais para a fundação.

Os elementos de concreto pré-moldado do edifício também incluem paredes de contenção do solo do porão, painéis de fachada, paredes do poço do elevador e escadas.

Usando o sistema industrializado de produção de concreto pré-moldado da Elematic, os elementos do edifício foram moldados de forma fácil e rápida, ajudando a reduzir a mão de obra e os materiais, fornecendo conexões de componentes com excelente capacidade de construção e permitindo uma rápida construção no local. Elematic forneceu serviços de engenharia, uma planta de produção de pré-moldados (cujo equipamento principal foi fornecido da Finlândia), apoio ao projeto, treinamento e supervisão da montagem.

O porão do centro de P&D (para maquinário) e dois andares foram construídos, conforme planejado, no início de 2013, proporcionando à Nestlé 15.000m2 de espaço. O projeto completo tem mais dois andares, acrescentando mais 5.000m2.

Centro de P&D da Nestlé Índia em Manesar, Haryana, Índia
Prakash Shah

Prakash Shah

Força e forma

Os terremotos liberam grandes quantidades de energia que se espalham em pulsos longitudinais e transversais, percorrendo a crosta em diferentes velocidades, atingindo em diferentes momentos e de diferentes maneiras, causando diferentes movimentos do solo. A geologia local também afeta as cargas dinâmicas resultantes nos edifícios.

Os edifícios sofrem tremores de alta frequência e, embora respondam elasticamente, sua inércia causa um atraso no acompanhamento das oscilações do solo; consequentemente, os andares mais altos sofrem acelerações ainda maiores, como um efeito chicote.

A análise estrutural estuda uma série de cargas dinâmicas de terremotos - ondas de compressão, bem como forças horizontais e de torção com componentes horizontais. O foco principal está nas forças horizontais. O desafio do projeto também leva em conta a simetria do edifício e a taxa de ciclo de resposta natural, ou frequência de ressonância, da massa estrutural.

As cargas induzidas precisam ser transferidas através da estrutura para as fundações. As conexões entre os elementos são fundamentais para criar a continuidade estrutural necessária para isso, e podem ser paredes de cisalhamento interligadas ou paredes de canto, como no edifício de concreto do novo centro de P&D da Nestlé Índia.

Em geral, as opções de projeto para sistemas de construção são:
- Sistemas de estrutura rígida (portais; ou colunas, vigas e lajes)
- Paredes de cisalhamento e estruturas de colunas, vigas e lajes
- Sistemas de estrutura de parede contínua

A compreensão e a análise de todos os sistemas alternativos de construção geral e das variáveis em elementos e conexões determinarão o desempenho de uma estrutura em um grande terremoto. Nas soluções de projeto estrutural, o concreto pré-moldado pode desempenhar um papel importante. Em todo o mundo, os países têm suas próprias regras sobre como analisar, projetar e construir estruturas em zonas sísmicas.