É a ciência imitando a natureza em prol de maior segurança, custos e inovações.
Escolhemos três assuntos neste tema.
O Primeiro:
Pontes e viadutos que imitam natureza podem ser indestrutíveis
Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/07/2016
Geração de forma
A professora Wanda Lewis, da Universidade de
Warwick, no Reino Unido, levou ao próximo nível
um processo de design inspirado no mundo natural.
Um nível que promete nada menos que uma nova
geração de pontes, viadutos e outras estruturas
virtualmente indestrutíveis.
O processo de design é conhecido como "busca pela
forma", ou "geração de forma" (form-finding). Ele
permite a concepção de estruturas rígidas que
seguem uma forma natural, ou seja, estruturas que
são sustentadas por uma força pura de compressão
ou tensão, sem tensões de flexão, que são os
principais pontos de fraqueza nas estruturas feitas
pelo homem.
Essa técnica poderá, pela primeira vez, viabilizar o
projeto de pontes e edifícios que arquem com
qualquer combinação de carga permanente sem
gerar tensões complexas, o que lhes daria maior
segurança e maior durabilidade.
Estruturas projetadas pela natureza
A estrutura de uma árvore ou mesmo de uma
folha, a curvatura de uma concha, a forma como
um filme de sabão se sustenta em grandes vãos,
são todos exemplos de projetos naturais de grande
eficiência e resistência.
A professora Lewis desenvolveu agora modelos
matemáticos que analisam esses princípios da
natureza e geram padrões de estresse simples para
cada estrutura. Os princípios que sustentam os
modelos matemáticos são ilustrados usando
experimentos de "geração de forma" que envolvem
peças de tecido ou correntes.
Um pedaço de tecido, por exemplo, é suspenso e
então relaxa na sua forma natural de energia
mínima, puxado apenas pela gravidade. Em
seguida, sua forma final é congelada em um objeto
rígido, e então invertido. Isto produz uma forma
natural - gerada unicamente pela ação da
gravidade - que pode suportar cargas com grande
eficiência.
Estética arquitetônica
Talvez não saia ao gosto dos olhos dos arquitetos,
mas as formas resultantes têm uma resistência que
não encontra equivalentes nos conceitos de
engenharia convencionais.
"A estética é um aspecto importante de qualquer
projeto, e nós fomos programados para ver algumas
formas, como arcos circulares ou cúpulas esféricas,
como estéticas. Nós frequentemente as
construímos independentemente do fato de que
elas geram tensões complexas, e são, portanto,
estruturalmente ineficientes," defende Lewis.
Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=pontes-viadutos-indestrutiveis-devem-imitar-natureza&id=010170160729#.V6H5rlUrK1sO Segundo Tema diz respeito a projetar edificações
antiterremotos.
Coco ajuda a projetar edifícios antiterremoto
Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/07/2016
A estrutura em forma de escada e o ângulo dos vasos do coco ajudam a dissipar a energia de um impacto. [Imagem: Plant Biomechanics Group Freiburg]
Duro na queda
Engenheiros e cientistas dos materiais da
Universidade de Freiburg, na Alemanha, juntaram-
se para tentar explorar a estrutura natural do coco
em benefício da arquitetura e da construção civil.
Coqueiros podem ter 30 metros de altura, o que
significa que, quando os cocos maduros caem no
chão, suas paredes têm de suportar o impacto para
que eles não rachem.
Para proteger a semente lá dentro, o coco tem uma
estrutura complexa formada por três camadas
principais: a casca externa que lembra a estrutura
do couro, um mesocarpo fibroso e um resistente
endocarpo interno em torno da polpa que contém a
plântula em desenvolvimento.
"Analisando o comportamento de fratura das
amostras e combinando isso com o conhecimento
sobre a anatomia da casca obtida por microscopia e
tomografia computadorizada, estamos identificando
as estruturas mecanicamente relevantes para
absorção de energia," explicou Stefanie Schmier,
membro da equipe.
Desvio das fraturas
Os dados revelaram que, dentro do endocarpo -
que consiste principalmente de células altamente
lignificadas - os vasos que compõem o sistema
vascular do fruto têm um design diferente,
parecido com uma escada, responsável por
suportar as forças de flexão.
Cada célula é rodeada por diversos anéis
lignificados, unidos por pontes paralelas - a lignina
é uma molécula associada à celulose na parede
celular para dar rigidez aos tecidos vegetais.
A equipe acredita que é o ângulo desses vasculares
que ajuda a "desviar" a trajetória das fissuras -
quanto mais tempo uma rachadura tem que viajar
para dentro do endocarpo, mais provável é que ela
vai parar antes de chegar ao outro lado.
Prédios antiterremoto
A equipe acredita que essa angulação especial dos
feixes vasculares no endocarpo do coco pode ser
aplicada ao arranjo de fibras têxteis no interior do
concreto para permitir a deflexão de fendas e
rachaduras, evitando o colapso da estrutura.
"Esta combinação de uma estrutura leve com uma
elevada capacidade de dissipação de energia é de
interesse crescente para proteger edifícios contra
terremotos, quedas de rochas e outros perigos
naturais ou provocados pelo homem", disse
Stefanie.
O Terceiro assunto correlato se refere ao uso do bambu na
construção.
Bambu para toda obra
Com informações da Unesp - 28/03/2016
O Brasil não fabrica máquinas capazes de processar o bambu. [Imagem: Juliana Cortez Barbosa]
Olhos para o bambu
Para muitos agricultores brasileiros, deparar-se com
uma moita de bambu no seu terreno costuma ser
má notícia. A planta da subfamíliaBambusoideae é
conhecida pela capacidade de se espalhar
rapidamente, assim como por sua resistência ao
roçado.
Mas é possível que, nos próximos anos, a má-fama
dê lugar a uma imagem favorável. É que estudos
sobre o uso comercial do bambu estão se
multiplicando no mundo todo. É o caso das
pesquisas desenvolvidas pela professora Juliana
Cortez Barbosa, da Unesp (Universidade Estadual
Paulista).
Juliana acaba de receber a patente para um
método que aproveita o bambu para reforçar
placas feitas de outras madeiras, o que permite seu
uso para fazer pisos e móveis.
Painéis EGP com bambu
A pesquisa permitiu a produção de um compósito -
um material feito a partir da combinação de
diferentes elementos - que alia o bambu à madeira
reflorestada de pinus.
O pinus é abundante e comumente usado na
confecção de painéis do tipo EGP (Edge Glued
Panel). Também conhecido como painel de colagem
lateral ou painel de sarrafo, o EGP é feito de
lâminas coladas lateralmente, e bastante utilizado
em projetos arquitetônicos e na fabricação de
móveis.
O pinus tem pouquíssima resistência mecânica,
mas os testes mostraram o poder da sua
combinação com o bambu.
"Os resultados mostraram que a resistência
mecânica do EGP cresceu entre 100% e 200%,"
conta Juliana. Também houve uma grande melhoria
na propriedade conhecida como rigidez superficial:
dos cerca de 50 g/cm2 que são comumente
encontrados no pinus, chegou-se a cerca de 90
g/cm2.
Só para comparar, a densidade obtida pela dupla
pinus-bambu é semelhante àquela encontrada em
madeiras de lei como a tatajuba e a garapa,
utilizadas em marcenarias, na construção naval e na
fabricação de itens de construção civil como vigas,
caibros e assoalhos.
O segredo para tamanha solidez é a proporção
entre pinus e bambu. "Na verdade o compósito
patenteado é quase todo de bambu", diz Juliana.
"Só que uma parte dele está em lâminas, e outra é
feita de material particulado."
Pisos de bambu
Hoje, já existem pisos de bambu disponíveis no mercado
brasileiro. São tão valorizados por sua beleza e resistência
que custam até R$ 250 por m2, e são importados.
O que não deixa de ser paradoxal, uma vez que no
sudoeste da Amazônia existem 160 mil km2 de florestas
conhecidas como tabocais, onde a ocorrência da planta é
grande. Só no Acre, os tabocais recobrem 38% de todo o
território.
Em países como a China e a Colômbia, erguem-se casas
e até edifícios de vários andares usando o bambu na
estrutura. Mas Brasil ainda carece até mesmo de
maquinário especializado para lidar com o bambu.
"Não há oferta comercial de máquinas. As duas que
usamos na universidade foram produzidas especialmente
para nossos projetos," conta Juliana, acrescentando que o
ideal seria também contar com plantios específicos, que
forneçam bambu apenas para atividade econômica.
Fonte:
Todos créditos dados a revista eletrônica Inovação
Tecnológica em cada artigo acima.
J.A.
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