Home » BIM e cálculo estrutural » Dispositivos Anti-Sísmicos: o que são, tipos e vantagens

Dispositivos Anti-Sísmicos: o que são, tipos e vantagens

Os dispositivos anti-sísmicos melhoram a resposta sísmica de estruturas novas ou existentes. Tipos, aplicações e benefícios.

Um dos objetivo principais do projeto estrutural é, sem dúvida, a segurança sísmica das obras, especialmente aquelas localizadas em áreas de alto risco.

Os dispositivos anti-sísmicos desempenham um papel crucial na mitigação do risco sísmico, oferecendo proteção adicional às estruturas durante um terremoto, absorvendo, dissipando ou desviando a energia sísmica para reduzir a amplitude das solicitações transmitidas à estrutura.

Vamos então explorar juntos quantos e quais tipos de dispositivos de proteção sísmica existem!

O que são os dispositivos anti-sísmicos e quais benefícios oferecem

Os dispositivos anti-sísmicos são componentes ou sistemas projetados para reduzir os efeitos de um terremoto em edifícios, pontes e outras estruturas. Esses dispositivos aplicam os princípios da engenharia para absorver, dissipar ou desviar a energia sísmica, reduzindo assim as solicitações transmitidas à estrutura e melhorando sua resistência aos eventos sísmicos (dutabilidade estrutural).
Existem 3 principais tipos de dispositivos anti-sísmicos (isoladores sísmicos, dissipadores sísmicos e dispositivos de vínculo temporário), cada um com características e mecanismos de funcionamento específicos.

Os dispositivos anti-sísmicos oferecem uma série de benefícios significativos que contribuem para melhorar a segurança e a resistêcia das estruturas durante um terremoto. Vamos examinar mais de perto esses benefícios:

  • melhoria da segurança estrutural: o benefício mais evidente dos dispositivos anti-sísmicos é a melhoria da segurança estrutural. Esses dispositivos são projetados para absorver e dissipar a energia sísmica, reduzindo assim a amplitude das solicitações transmitidas à estrutura. Isso reduz o risco de danos estruturais e o colapso do edifício, garantindo a segurança habitantes;
  • redução dos danos: ao usar dispositivos anti-sísmicos, é possível reduzir significativamente os danos às estruturas durante um terremoto. Isso significa que os edifícios são capazes de suportar melhor as forças sísmicas sem sofrer danos estruturais irreversíveis. Isso se traduz em menores custos de reparação e tempos de inatividade pós-sísmica;
  • continuidade operacional: as estruturas equipadas com dispositivos anti-sísmicos têm maior probabilidade de manter sua funcionalidade durante e após um terremoto. Isso é particularmente importante para infraestruturas críticas como hospitais, centros de transporte e instalações industriais, que precisam permanecer operacionais mesmo em situações de emergência;
  • prolongamento da vida útil das estruturas: o uso de dispositivos anti-sísmicos ajuda a prolongar a vida útil das estruturas, reduzindo o desgaste e a deterioração causados pelos terremotos. Isso significa que as estruturas podem manter seu desempenho ao longo do tempo, reduzindo a necessidade de reparos e reformas caros.

Quais são os principais dispositivos de proteção sísmica?

Os dispositivos de proteção anti-sísmica são sistemas tecnológicos cujo objetivo é fortalecer a resposta sísmica de um edifício novo ou melhorá-lo ou adaptá-lo no caso de um edifício existente.
As diferentes técnicas de isolamento sísmico compartilham o princípio fundamental sobre o qual se baseiam, ou seja: introduzir uma descontinuidade ao longo do desenvolvimento vertical da estrutura. Introduzir uma descontinuidade na estrutura permite dividir-la em diferentes “seções” e assim reduzir a dispersão das ações sísmicas ao longo do seu desenvolvimento vertical.

As técnicas de proteção sísmica se distinguem em:

  • técnicas de controle passivo: os dispositivos baseados nessa técnica são instalados na base da estrutura – entre as fundações e a estrutura – permitindo desacoplar a estrutura do edifício do movimento do terreno e reduzir a transmissão da energia sísmica;
  • técnicas de controle ativo: nesse caso, o controle ativo é garantido através dispositivos controlados eletronicamente que se ativam em caso de terremotos de intensidade superior a um determinado limite. Ao serem ativados, os dispositivos aplicam à estrutura forças sísmicas “dinâmicas” opostas às do terremoto, contrariando e minimizando assim as oscilações;
  • técnicas de controle híbrido (ou misto): combinam o controle ativo com o controle passivo de acordo com as necessidades de projeto.

Qual a diferença entre dispositivos sísmicos passivos e ativos?

No parágrafo anterior, introduzimos os três macrogrupos nos quais as técnicas de proteção sísmica são divididas. Agora vamos ver em detalhe como os dispositivos sísmicos passivos se distinguem dos ativos e alguns exemplos concretos de ambas as categorias.
Os dispositivos sísmicos ativos são tecnologias inteligentes que reagem ao terremoto ativando-se apenas em caso de tremores acima de um determinado limite. Esses dispositivos desenvolvem uma força modulada com base nas acelerações, contrariando e minimizando as oscilações. A característica principal desses dispositivos, que os diferencia dos dispositivos de controle passivo, é que apresentam custos de instalação e manutenção reduzidos, principalmente porque não requerem intervenções invasivas para serem instalados no edifício. Alguns deles, por exemplo, são instalados no telhado do edifício e realizam um autocontrole periódico de suas próprias performances.

Os dispositivos sísmicos passivos, por outro lado, desacoplam a superestrutura do edifício do movimento do terreno, reduzindo a transmissão da energia sísmica. Dentro dos dispositivos sísmicos de controle passivo, encontramos mais duas macrocategorias:

  1. isoladores sísmicos: são aplicados na base da estrutura, caracterizados por uma alta rigidez vertical e baixa rigidez horizontal. Uma estrutura isolada sísmicamente é mais flexível e, consequentemente, o período próprio da estrutura se desloca para valores mais altos. As principais tipologias de isoladores sísmicos são:
    • isoladores elastoméricos;
    • isoladores deslizantes, incluindo os de pêndulo deslizante.

  1. dissipadores sísmicos: têm a função de dissipar a energia sísmica absorvida. Dentro desta categoria, encontramos várias tipologias (viscosas, histéricas e de massa acordada);
  2. dispositivos de vínculo temporário (fusíveis ou dinâmicos): esses dispositivos são usados para forçar movimentos em uma ou mais direções de forma diferenciada, dependendo do tipo e da magnitude da ação. Entram em funcionamento e cessam de agir quando ocorrem e cessam os terremotos.

Os dispositivos sísmicos passivos e a modelagem de estruturas isoladas sísmicamente

Durante o projeto de estruturas novas com dispositivos sísmicos passivos, é essencial considerar vários fatores críticos para garantir a eficácia e a segurança de todo o sistema. Abaixo estão algumas considerações fundamentais a serem levadas em conta:

    • tipo e características dos dispositivos sísmicos: a escolha do tipo depende das características específicas da estrutura, incluindo sua forma, massa, altura e localização geográfica;
    • integração com outros elementos estruturais: os dispositivos sísmicos devem ser integrados de forma harmoniosa com outros elementos estruturais da construção, como vigas, colunas e fundações. É importante considerar os efeitos da presença dos dispositivos sísmicos na estrutura aos eventos sísmicos e garantir que não haja interferência com outros componentes estruturais;
    • análise e verificação estrutural: é fundamental realizar uma análise estrutural cuidadosa para avaliar o impacto do sistema de dissipação sísmica em toda a estrutura. Verificações detalhadas são necessárias para garantir que a presença dos dispositivos sísmicos não comprometa a integridade estrutural ou a capacidade de carga da construção.

    O projeto de estruturas requer uma compreensão aprofundida das dinâmicas sísmicas, das tecnologias de dissipação de energia e dos regulamentos do setor. É fundamental adotar uma abordagem integrada que leve em consideração todos os fatores mencionados acima para garantir a máxima eficácia e a segurança do sistema de dissipação sísmica.
    O projeto estrutural é obviamente extremamente delicado e requer grande responsabilidade e conhecimento, especialmente quando realizado em áreas de alto risco sísmico. O projeto sísmico requer, antes de tudo, a salvaguarda da vida humana e, para algumas construções estratégicas como hospitais ou edifícios destinados à proteção civil, é necessário não apenas garantir a evacuação das pessoas, mas também que permaneçam operacionais imediatamente após o terremoto.

Um projeto estrutural e sísmico assim tão delicado, encontra suporte em software de cálculo estrutural que definitivamente se recomenda implementar em fase de projetação. Você pode experimentá-lo gratuitamente por 30 dias!

 

edilus
edilus