Estudar estruturas de membrana para construção civil e buscar novos modelos para simular o comportamento de um materialsão os principais objetivos do projeto de Marianna Lorencet, professora da UDESC Joinville (Universidade do Estado de Santa Catarina). A pesquisa será realizada em conjunto com Peter Gosling, da Universidade de Newcastle, da Inglaterra. A proposta foi uma das quatro de Santa Catarina escolhidas para receber apoio do Fundo Newton e da FAPESC (Fundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Estado de Santa Catarina).
A parceria com os pesquisadores do Reino Unido começou porque as pesquisas realizadas pelos dois grupos são complementares. “Tive acesso aos artigos científicos do prof. Peter Gosling e entrei em contato com ele para saber se ele não gostaria de participar de um projeto de parceria internacional. Eu expliquei o trabalho que eu estava desenvolvendo no Brasil e ele se interessou”, conta Marianna Lorencet. A oportunidade de concretizar a cooperação aconteceu com o Fundo Newton, iniciativa do governo britânico para incentivar pesquisas conjuntas com países emergentes. O acordo entre britânicos e brasileiros foi firmado em 2014, com representação do CONFAP (Conselho Nacional de Fundações Estaduais de Amparo à Pesquisa), do qual faz parte a FAPESC.
Serão aplicados 9 milhões de libras esterlinas por ano, por um período de três anos, somando mais de 33 milhões de reais. Em 2014 foi lançada a primeira chamada do Fundo Newton no Brasil, entre o RCUK (Conselho de Pesquisa do Reino Unido) e o CONFAP, disponibilizando ao todo R$ 24 milhões.
As estruturas de membrana são utilizadas, em geral, para cobrir grandes áreas, como arenas, teatros e estádios de futebol. Suas principais características são a leveza e a flexibilidade arquitetônica, que levam a uma melhor eficiência estrutural. Exemplos de seu uso são o estádio Allianz Arena, localizado em Munique, na Alemanha, e o Projeto Éden, complexo ambiental em larga escala que possui grandes estufas e fica na Cornualha, Inglaterra.
Imagem panorâmica do Projeto Eden. (Foto: Divulgação/ Eden Project)
Membranas são películas que têm espessura considerada muito fina, em torno 0,2 mm. As estruturas de membrana empregadas em coberturas são formadas principalmente por folhas flexíveis e resistentes por causa da forma, das características físicas e da resistência à tração. Para sua construção podem ser utilizados plásticos, PVC com fibras, PVC com carbono ou kevlar (fibra sintética). “As estruturas de membrana possuem características que contribuem para o desenvolvimento sustentável, como a utilização de luz natural, ventilação e a possibilidade de reutilização”, explica a coordenadora da pesquisa no Brasil.
Outro objetivo da pesquisa conjunta é a construção de uma máquina de ensaio biaxial, baseada em ensaios realizados na Universidade de Newcastle.Essa máquina tem a capacidade de esticar a membrana em suas extremidades em relação ao eixo x e ao eixo y, de maneira perpendicular. Os dados obtidos sobre tensão e deformação nos ensaios biaxiais vão possibilitar a construção de superfícies NURBS que serão aplicadas a uma metodologia já desenvolvida, obtendo o comportamento do material. “Essa metodologia tem a vantagem de se adaptar aos resultados experimentais e ser uma alternativa aos materiais que não podem ser modelados com modelos clássicos de materiais ou que exigem um número muito grande de parâmetros”, diz Marianna. As superfícies NURBS são modelos matemáticos que podem ser utilizados para representar uma geometria em três dimensões, sendo utilizadas na área de design para simular, modelar e desenhar objetos com maior precisão, para obtenção de curvas e superfícies mais suaves.
A necessidade de encontrar novos métodos para simular o comportamento das membranas decorre de que os métodos clássicos não podem ser aplicados a alguns materiais das estruturas de membrana. O motivo é que o comportamento desses novos materiais é complexo e não segue a formulação dos métodos já consolidados (chamados de modelos clássicos), usados pela maioria dos engenheiros. “Essas simulações permitem que o engenheiro saiba como essa estrutura vai se comportar. Por exemplo, eu posso simular uma ponte considerando o fluxo de carros (carregamento) que vai passar por ela”, conta Marianna.
Fonte: Jéssica Trombini – FAPESC