Tanzania’s forests

Uma das características do modelo qualitativo está associada à sua esbelteza. Esta característica é resultado da necessidade de impor deformações mediante aplicação de pequenas cargas. Para respeitar este critério, e tendo presente que se utilizou ferro como material de construção do modelo, foi necessário dimensionar os pilares com secções transversais com uma área que possibilitasse impor deslocamentos horizontais da viga na ordem dos 1cm, através da aplicação de cargas inferiores a 3kg, ou seja, procurou-se que o modelo qualitativo apresentasse uma rigidez a deslocamentos horizontais da sua viga reduzida. Resumidamente, foi necessário que os pilares deste modelo fossem esbeltos. Um problema estrutural comum nas estruturas esbeltas são os fenómenos de instabilidade. Surgiu então a necessidade de desenvolver um segundo modelo que possibilitasse estudar o comportamento estrutural associado a este tipo de problemas.

O estudo da instabilidade estrutural envolve o uso de análises não lineares, naturalmente mais complexas que as análises lineares. Assim, o modelo quantitativo foi desenvolvido com o propósito de expor fisicamente particularidades dos fenómenos de instabilidade estrutural. Mais especificamente, o modelo quantitativo teve o propósito de expor a influência dos carregamentos de compressão nos pilares do pórtico na rigidez a deslocamentos horizontais da sua viga

Replicando a abordagem utilizada na elaboração do modelo qualitativo, neste segundo modelo, realizou-se uma fase de dimensionamento, seguida de uma etapa de construção para finalmente se executar os testes com o modelo.

Antes de se iniciar o dimensionamento do modelo foi necessário definir as condicionantes que o modelo deveria respeitar bem como clarificar os fenómenos estruturais a analisar. Seguiu-se a mesma ordem de ideias desenvolvida para o modelo qualitativo. Deste modo, mais uma vez organizaram-se os critérios e requisitos em três grupos distintos:

i. Condicionantes específicos do presente trabalho.

ii. Requisitos associados a particularidades da resposta estrutural a simular fisicamente. iii. Critérios e condicionantes relacionados com a realização dos ensaios, recolha de dados e

precisão requerida.

Os condicionalismos que se enquadram no primeiro grupo são muitos semelhantes aos que se definiram para usar no modelo qualitativo, destacando-se a questão da transportabilidade, deformações elásticas e mensuráveis, cenário mais preciso, isto é, à escala de 1 mm.

No segundo grupo faz-se menção às particularidades da resposta estrutural que se pretenderam simular fisicamente. Como já foi referido, o objetivo do modelo quantitativo consistiu em expor fisicamente os chamados efeitos de 2ª ordem.

O último grupo engloba os condicionalismos referentes à forma de realização e recolha de dados dos ensaios. Estas limitações impostas condicionaram a vários níveis o modelo quantitativo. Definiu-se neste critério que não se utilizaria instrumentação sofisticada, como células de carga ou extensómetros. Consequentemente foi necessário desenvolver metodologias alternativas para ensaiar o modelo e recolher os respetivos resultados.

As cargas foram simuladas através do uso de pesos, sendo os carregamentos verticais de compressão concretizados através da suspensão dos referidos pesos. Já o carregamento horizontal aplicado ao nível da viga implicou o desenvolvimento de uma estrutura auxiliar.

Esta opção de não utilização de instrumentação sofisticada acarreta naturalmente aspetos negativos, principalmente a perda de precisão dos resultados obtidos. No entanto, optou-se por construir um modelo onde se procurou reduzir os condicionantes e requisitos a uma modelação precisa, de forma a concentrar o foco na análise dos fenómenos estruturais representados via modelação física. A procura de metodologias alternativas pode igualmente ser interpretada como uma forma de estimular o engenho e criatividade.

Com todos os condicionalismos e requisitos definidos, passou-se ao dimensionamento do modelo, definindo-se a sua geometria, condições de apoio, áreas das secções transversais e material a utilizar no modelo. A metodologia de aplicação das cargas e registo dos deslocamentos foi também alvo de um dimensionamento, apesar de mais superficial.

Concluída a fase de dimensionamento iniciou-se a etapa de construção. Nesta fase não só foi necessário contruir o modelo como também as ferramentas para a aplicação das cargas e medição dos deslocamentos horizontais da viga. Com esta fase concluída pôde iniciar-se o processo de validação do modelo, ou seja, averiguar se o modelo cumpre com os requisitos estipulados, ou quantificar o quanto se afasta dos resultados obtidos teoricamente. Para realizar esta validação foi necessário recorrer a um suporte teórico, ou seja, obter dados que possam ser comparados com os resultados experimentais. Estes dados são a relação entre a carga aplicada ao modelo e o deslocamento horizontal da viga resultante. Utilizou-se mais uma vez a modelação computacional, mais especificamente o software de cálculo estrutural Robot Structural Analysis 2016 (Autodesk, 2016), como forma de obter as previsões teóricas do comportamento do modelo para os casos de carga definidos. Ficaram então reunidas todas as condições para iniciar o procedimento experimental. Foram definidos 12 casos de carga sendo que para cada caso executaram-se três ensaios, o que dá um total de 36 ensaios. Optou-se por fazer três medições por carregamento de modo a reduzir erros nas leituras e despistar erros grosseiros.

Relativamente aos resultados obtidos, pôde concluir-se que o efeito dos carregamentos de compressão fez-se notar. Em todos os casos de carga, os deslocamentos horizontais aumentarem quando aplicadas as cargas de compressão. Contudo importa frisar que se registaram desvios significativos face ao previsto, 4mm no cenário mais gravoso.

No entanto estes desvios eram expectáveis. O critério referente à instrumentação aliado às técnicas de construção não permitiu dispor de uma precisão milimétrica. Assim, se o objetivo for uma demostração dos fenómenos estruturais com um pendor qualitativo, mas aliado a um suporte numérico onde o rigor não seja um aspeto preponderante, a metodologia desenvolvida neste trabalho mostra-se adequada. Por outro lado, se a precisão for o principal requisito, é inevitável fazer uso de instrumentação e técnicas de fabrico mais robustas e precisas.

No âmbito do presente trabalho, mais especificamente para o modelo qualitativo, o resultado final é algo ambíguo. O objetivo de desenvolver uma metodologia prática que permita expor os efeitos da instabilidade estrutural foi cumprido. Contudo os resultados obtidos apresentaram um desvio considerável face à teoria, o que afetou negativamente a avaliação do modelo.

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