Júlio Bernardes / Agência USP de Notícias
A Escola Politécnica (Poli) da USP e Universidade de Princeton, nos Estados Unidos, são parceiras em um projeto inicial de pesquisa que envolve o projeto de estruturas leves, como as membranas, as cascas e as estruturas espaciais, sistemas que se caracterizam por menor consumo de materiais. Esse tipo de estrutura pode contribuir decisivamente para a redução do consumo energético e de materiais associado às obras de infraestrutura, especialmente as grandes coberturas. O projeto é coordenado pelos professores Ruy Marcelo Pauletti, da Poli, e Sigrid Adriaenssens, de Princeton, nos EUA, no âmbito da parceria Estratégica estabelecida entre as duas universidades.
O professor Pauletti afirma que as estruturas leves, apesar das vantagens de baixo consumo de material, têm um processo de projeto bastante peculiar. “A otimização do comportamento estrutural envolve em geral um processo de ‘busca da forma’, expresso matematicamente por sistemas não-lineares, que requerem métodos numéricos para sua solução. Também a resposta estrutural é relativamente complexa, mais uma vez demandando análises não-lineares”, afirma. “Nesta fase inicial da pesquisa, o objetivo é explorar a complementaridade das pesquisas dos dois grupos no campo dos métodos numéricos para a solução destes sistemas”.
De acordo com o professor da Poli, em todo o mundo a redução do consumo de energia e dos materiais no setor das grandes construções é uma questão estratégica. “No Brasil, o setor da construção civil é responsável por 45% do consumo nacional de energia. O crescimento da infraestrutura urbana nos próximos anos demandará um aumento de geração de energia, e a participação das usinas de combustíveis fósseis deverá aumentar, uma vez que os recursos hídricos se aproximam do esgotamento”, conta. “Portanto, reduzir o consumo de energia e de materiais envolvidos nas construções tem como consequência a redução do uso de combustíveis fósseis, das associadas emissões de CO2 e dos impactos ambientais ligados à extração de matéria-prima”.
Formas eficientes
O projeto de pesquisa pretende buscar formas eficientes para as estruturas leves e obter a resposta estrutural deste tipo de sistema. “Os conhecimentos complementares dos dois grupos, no campo do método da relaxação dinâmica, serão utilizados para a resolução de problemas não lineares de equilíbrio, aplicados tanto à busca da forma como à análise do comportamento estrutural das estruturas de membrana, cabos, cascas e outros sistemas espaciais”, diz Pauletti.
“Este método consiste, basicamente, na resolução de um sistema dinâmico amortecido, até que este alcance uma condição de repouso, que é entendida como a solução do problema não-linear de equilíbrio”, explica o professor. “Como se tratam de análises dinâmicas fictícias, os parâmetros físicos podem ser calibrados para acelerar a convergência do processo. Serão testados novos critérios para garantir a estabilidade do processo de resolução numérica”.
O projeto inicial tem duração prevista de dois anos, com a perspectiva de ser renovado, com objetivos mais amplos, como o estabelecimento de um laboratório junto à Poli, dependendo dos resultados deste período. Atualmente, os pesquisadores da USP colaboram em uma seção especial “progressos no campo da relaxação dinâmica”, para o Congresso ‘Structural Membranes 2015’ que acontecerá no próximo ano, em Barcelona (Espanha). “O grupo também irá editar um número especial sobre o tema, na revista ‘International Journal of Space Structures’”, acrescenta Pauletti.
No mês de setembro, a professora Sigrid Adriaenssens e outro pesquisador de seu grupo, Landolf Rhode-Barbarigos, devem visitar a Poli e proferir um seminário sobre busca da forma de sistemas estruturais leves. No ano que vem, o professor da Poli oferecerá em Princeton um seminário sobre critérios de estabilidade numérica para o método de relaxação dinâmica, o qual ambos os grupos empregam no projeto das estruturas leves. “Numa próxima fase, de objetivos mais amplos, pretendemos estabelecer na Poli um laboratório para a pesquisa das estruturas leves, tomando por base a experiência já adquirida pelo ‘Form Finding Lab’ dr Princeton”, conclui o professor.
Mais informações: email pauletti@usp.br, com o professor Ruy Marcelo Pauletti