O Nobel da Engenharia

Alguém sabe qual é o equivalente ao prêmio Nobel na Engenharia? Bem, não existe um prêmio Nobel da Engenharia exatamente, mas se existisse, ou existissem, e fossem valorizados como tal, os que mais se aproximariam disso seriam os prêmios Russ, Gordon e Charles Stark Draper. 

A National Academy of Engineering (NAE) estabeleceu o Prêmio Fritz J. e Dolores H. Russ em outubro de 1999. O prêmio é um reconhecimento aos avanços "de impacto significante na sociedade e que contribuiram para o desenvolvimento das condições humanas mediante sua ampla utilização". Até 2007 o prêmio foi concedido para trabalhos em bioengenharia. A NAE concede o prêmio bianualmente (em anos ímpares), e o laureado recebe 500 mil dólares e uma medalha de ouro. Juntamente com o Prêmio Gordon e o Prêmio Charles Stark Draper, o prêmio Russ constitui o Nobel de Engenharia. O prêmio é denominado em homenagem a Fritz Russ, fundador do Systems Research Laboratories, e sua mulher, Dolores Russ.

Na mesma semana em que os veículos de mídia no Brasil divulgaram massivamente as roupas e jóias usadas na entrega do Oscar 2012, foi dado o prêmio Russ Prize para os engenheiros Earl Bakken e Wilson Greatbatch. Todavia, nenhum comentário sequer apareceu na mídia a respeito disso. E essas importantes personalidades foram os inventores do marca-passo, simplesmente. Graças a esse aparato, atualmente mais de 4 milhões de pessoas estão vivas. São instalados mais de 400 mil marcapassos por ano no mundo.

Isso nos faz refletir sobre a importância dada a Engenharia no Brasil.

Os Dez Mandamentos do Projeto - e algo mais...

No Congresso da FIP, realizado em 1974 em Nova York, foram discutidas as boas práticas de projeto. Alguns dos aspectos levantados estão resumidos a seguir, na forma de dez princípios. Em alguns casos podem ser aplicados tanto a projetos quanto à vida em geral.

Nota: Os 10 primeiros princípios foram compilados da última edição da Revista TQSNews, em tradução livre efetuada pelo eng. Dácio Carvalho de Fortaleza, CE em 15 de novembro de 2011. Os demais princípios foram acrescentados neste Blog.


Princípio 1 - Você não pode ter tudo.
- Cada solução tem vantagens e desvantagens que devem ser ponderadas.

Princípio 2 - Você não pode ter algo por nada.
- Todos, de uma forma ou de outra, pagarão por algo que, aparentemente, lhes chega de forma “gratuita”. Entretanto, não se deve desconsiderar a possibilidade de que a solução “ofertada” possa oferecer algumas vantagens.

Princípio 3 - Nunca é tarde demais!
- Por exemplo, para alterar um projeto ou reforçar uma estrutura antes que esta entre em colapso, ou para ajustar ou mesmo alterar princípios empregados anteriormente à luz de maior conhecimento e experiência.

Princípio 4 - Não há evolução sem risco calculado.
- Embora seja indispensável garantir-se a necessária segurança, o excesso de conservadorismo pode
fazer com que estruturas novas e atípicas nunca sejam adequadamente compreendidas.

Princípio 5 - A “prova do pudim” se faz ao comê-lo!
- Este está em conexão direta com o princípio anterior, indicando a necessidade de ensaios.

Princípio 6 - A simplicidade é sempre uma vantagem, mas cuidado para não pecar por excesso.
- Isto pode, por exemplo, levar a cálculos teóricos que não contemplem todas as condições de contorno do problema.

Princípio 7 - Não generalize e sim tente compreender e adequarse a circunstâncias específicas.
- Mal entendidos graves podem ser causados por generalizações imprudentes.

Princípio 8 - A pergunta importante é: “o quanto é bom” e não “quão barato custa”.
- O baixo preço ofertado por um cliente inexperiente geralmente resulta em trabalho ruim. Semelhantemente, a utilização de ferramentas ainda não testadas e comprovadas pode resultar na necessidade de futuras correções.

Princípio 9 - Vivendo e Aprendendo!
- É sempre possível incrementar seu próprio conhecimento e experiência, embora esse possa já ser
familiar a outros.

Princípio 10 - Nada é completamente novo.
- Nada acontece ou é descoberto de repente, mas sim em um processo de desenvolvimento lento e
gradual.


Considerando que "alguns anos" já se passaram desde que tais princípios foram elencados, de forma respeitosa, seria interessante acrescentar alguns outros, que acreditamos possam ajudar em certas decisões.


Princípio 11 - Entre duas ou mais possíveis explicações para um determinado problema, a solução mais provável é, em geral, a mais simples.
- Não adianta complicar demais uma solução, especialmente quando a mais simples se tornar a mais elegante e funcional.


Princípio 12 - O que é estranho ou feio em geral está errado.
- Soluções que não respeitam princípios como estética, especialmente proporção e simetria, geralmente conduzem a perdas de material e, por vezes, soluções inseguras.

Princípio 13 - Deve-se usar um material conforme suas características.
 - Não existe um material melhor sempre, ou melhor que outro. A melhor escolha é feita quando se adequa as características de um dado material às suas funções. Assim, leveza, resistência, rigidez e durabilidade devem ser consideradas características estruturais importantes.

Princípio 14 - Deve-se gastar mais onde há maiores solicitações.
- Seguindo o exemplo da natureza, um galho é mais grosso junto a árvore, onde as solicitações oriundas de seu peso se integram. Assim, em elementos estruturais otimizados onde o emprego do material deve ser pensado conjuntamente a forma da peça.

Princípio 15 - A forma e a função devem andar de mãos dadas.
- A forma buscada para uma estrutura ou produto deve ser precedida da escolha de suas funções, assim como na natureza, a melhor forma é aquela que se ajusta a função. As pernas são mais grossas que os braços por conta do maior peso que carregam, decorrente do processo de evolução do homem, que passou a se movimentar em duas pernas.

Princípio 16 - O melhor caminho para o encaminhamento dos esforços em geral é o mais curto e simples.
- Por que complicar a forma de uma estrutura a tal ponto que o caminho de um carregamento seja o mais complicado possível? O melhor é abreviar o caminho vertical das cargas, em respeito as forças gravitacionais.

Princípio 17 - Nunca confie a segurança de algo a um único elemento.
- As ligações entre elementos é um ponto delicado quando se trata de segurança, pois são elos únicos. A redundância neste caso deve ser vista como aliado à segurança.


Princípio 18 - O arranjo eficiente geralmente distribui seus esforços por todos os seus elementos, evitando concentrações ou ausência de solicitações.
- Quanto mais otimizado é um arranjo de uma estrutura ou produto, maiores as contribuições que todos os seus elementos podem trazer.

Princípio 19 - A eficiência de uma estrutura ou produto também depende da natureza das solicitações a que são submetidas.
- As solicitações podem ter características estáticas ou dinâmicas, por exemplo, e influenciar fortemente o desempenho do produto.


Princípio 20 - Entre caminhos alternativos, as solicitações caminham geralmente pelos mais rígidos.
- Isso acontece nas estruturas, em geral, quando o número de soluções ultrapassa o número de equações de equilíbrio.

Concreto Armado - A estrutura interna do material

Por Ricardo Alvim

Nesta série de postagens, pretende-se explorar o material Concreto Armado, suas principais características e aspectos relativos ao emprego desse material nas estruturas. O texto a seguir foi retirado da Dissertação de Mestrado Avaliação da Rigidez Efetiva das Vigas de Concreto Armado, Alvim, R.C., EPUSP, 1997.

A estrutura interna do concreto pode ser interpretada como sendo constituída por uma matriz de argamassa homogênea onde se encontram embebidos os grãos de agregado, figura 2.1 (a).

Nos concretos de baixa e média resistência, até cerca de 50 MPa a 60 MPa, quando comprimidos numa determinada direção, figura 2.1 (b), na interface matriz-grão, surgem tensões de tração perpendicularmente ao campo de compressão externo . Isto se deve à maior rigidez dos grãos de agregado em relação à matriz de argamassa. O resultado é uma microfissuração generalizada, figura 2.1 (b), com fissuras orientadas segundo a direção do campo de compressão atuante, com uma tendência de desintegração da estrutura interna do material.

STROVEN (1973) detectou fenômeno análogo ao ensaiar outros materiais. O mesmo mecanismo de ruptura ocorre em materiais heterogêneos compostos por grãos mais rígidos envolvidos por uma matriz mais deformável. (STROVEN, P. Some Aspects of the Micromechanics of Concrete, Stevin Laboratory,  Technological University of Delft, 1949).

A microfissuração do concreto promove uma perda progressiva de rigidez que caracteriza a não linearidade do ramo ascendente do diagrama tensão-deformação.

A relação tensão-deformação do concreto comprimido   
     
O ensaio de compressão do concreto permite relacionar a não-linearidade do diagrama tensão-deformação com o processo de formação de microfissuras. Este processo apresenta quatro fases :

A primeira fase corresponde a um baixo nível de tensão, até cerca de 30% da carga de ruptura, figura 2.2. 

Nesse nível as fissuras estão limitadas às já existentes no concreto antes do carregamento, em virtude da exudação do excesso de água de amassamento e poucas decorrentes do carregamento na interface pasta-agregado. É uma fase em que o diagrama tensão-deformação do concreto comprimido apresenta um comportamento quase linear.

Na segunda fase, que atinge até cerca de 70% da carga de ruptura,  ocorre um crescimento na quantidade de microfissuras na interface pasta-agregado e surgem microfissuras na pasta. Nesta fase ocorre o início do comportamento não-linear.

A terceira fase caracteriza-se pela formação de microfissuras intergranulares. É uma fase crítica, onde o diagrama tensão-deformação indica uma queda significativa da rigidez do material, porém sem perda da capacidade resistente.

Finalmente, na quarta fase, em que se processa um crescimento acelerado das fissuras, representada pela linha pontilhada da figura 2.2, o concreto apresenta uma queda da sua capacidade resistente devido à instabilidade da estrutura da pasta promovida pela fissuração contínua até a ruptura.

Segundo a NBR-8522 (1984), no ensaio de compressão para a determinação do módulo de deformação do concreto deve-se traçar o diagrama tensão-deformação a partir do  gráfico de carregamento no tempo.

Os métodos de determinação do módulo de deformação do concreto variam internacionalmente, mas todos utilizam ciclos de carga e descarga a fim de eliminar a deformação residual do concreto.

A norma brasileira prescreve a caracterização do  módulo de deformação tangente e secante do concreto, figura 2.3.

O módulo de deformacão tangente, Etg, é dado pela inclinação da reta tangente ao diagrama tensão-deformação do concreto num ponto genérico. O módulo de deformação tangente inicial recebe a designação E0, quando a reta tangente é tomada a partir da origem do diagrama.

O módulo secante de deformação, Esec, é dado pela inclinação da reta secante em dois pontos do diagrama tensão-deformação. O inicial é fixado no valor 0,5 MPa e o segundo é determinado segundo o plano de carga de interesse.

A relação tensão-deformação do concreto tracionado

Por meio de um ensaio de deformação controlada pode-se obter o diagrama tensão-deformação do concreto tracionado, figura 2.4.

Uma análise a nível microscópico mostra uma relação entre o início da microfissuração e o afastamento do comportamento linear. Este afastamento ocorre com uma tensão da ordem de 75% da resistência à tração do concreto, figura 2.4.

Depois de atingida a tensão máxima de resistência à tração do concreto, o processo de microfissuração torna-se mais acentuado, reduzindo drasticamente a resistência do material.

O ensaio de deformação controlada mostra que, à custa da diminuição da rigidez, o concreto tracionado pode suportar deformações até quatro vezes maiores que a deformação correspondente a tensão máxima, figura 2.5.

Do comportamento inelástico do concreto pode-se dizer que, qualquer que seja o nível de tensão aplicado ao concreto, a deformação correspondente é constituída de uma parcela elástica, cujas deformações se anulam com o descarregamento, e outra parcela inelástica que mantém  deformações  residuais depois de descarregado o corpo de prova.

Com o início da fissuração a perda da elasticidade do concreto tracionado torna-se aparente.

A realização de ciclos de carga-descarga no ramo descendente do diagrama tensão-deformação permite constatar uma grande redução do módulo de deformação, atingindo-se no final do ensaio um valor da ordem de 1/15 do valor inicialmente obtido, figura 2.6. Isso é especialmente importante quando deseja-se conhecer, ou estimar, as condições de envelhecimento das estruturas, sob os diferentes ciclos de carregamentos enfrentados ao longo de suas vidas úteis.

WTC 1 é a torre mais alta de NY

O World Trade Center 1 se tornou a torre mais alta de Nova York, batendo o Empire State Building por 21 polegadas de diferença, tendo atingido 381 m de altura. Isso foi alcançado esta semana com a colocação de mais um conjunto de pilares. A torre, ao fim da construção, deve atingir 1776 pés (541 m, aproximadamente) de altura, um número simbólico por ser o ano da independência dos Estados Unidos. A obra está prevista para ser finalizada ao fim de 2013.
As fotos a seguir, e outros videos, podem ser vistos em: Huffington Post, The