Avaliação de vulnerabilidade e capacidade estrutural de fachadas históricas de vidro sob Bird

Data: 31 de agosto de 2023

Autores: Chiara Bedon e Maria Vittoria Santi

Editor Acadêmico:Francesco Zammori

Fonte: Problemas Matemáticos em Engenharia, vol. 2022, Artigo ID 6059466, 20 páginas, 2022, Hindawi

DOI:https://doi.org/10.1155/2022/6059466

A análise de colisão com pássaros é de particular relevância para aplicações de engenharia aeronáutica, onde os principais componentes da asa ou da fuselagem podem sofrer uma possível colisão durante a fase de vôo e resultar em sérios danos estruturais. Para este objetivo, os Regulamentos Federais de Aviação exigem testes e certificações dedicados de avaliação de resistência a colisões com aves. Em aplicações de construção, o vidro também é amplamente utilizado em componentes de suporte de carga verticais e horizontais. Nesse tipo de contexto de projeto estrutural, é dada maior atenção à pressão do vento, às cargas sísmicas, ao impacto devido a multidões e ao corpo humano (ou seja, para evitar quedas), ou mesmo a explosões, e uma consideração nula é colocada para colisões com pássaros. análise, devido às suas forças de impacto e efeitos limitados esperados no vidro.

Este artigo investiga tal tópico, evidenciando a resposta dinâmica de uma fachada de vidro existente construída na década de 60 como parte de um museu na Itália. A análise de vulnerabilidade é realizada com modelos numéricos de Elementos Finitos (FE) computacionalmente eficientes e de uso consolidado para colisões com aves, baseados também na caracterização mecânica preliminar de experimentos de inspeção geométrica em campo e de Análise Modal Operacional (OMA). Os efeitos dinâmicos locais e globais devido ao impacto localizado de pássaros na fachada de vidro examinada são discutidos com base na análise numérica paramétrica do método Lagrangiano Euleriano Acoplado (CEL).

A análise de colisões com pássaros e a previsão de danos são de particular relevância para aplicações de engenharia aeronáutica, onde os principais componentes das asas dos componentes da fuselagem podem sofrer possíveis colisões com pássaros durante a fase de vôo e resultar em sérios danos estruturais aos componentes da aeronave. Para este efeito, os Regulamentos Federais da Aviação (FAR) fornecem indicadores de desempenho de referência para componentes voltados para a frente e exigem uma avaliação dedicada da resistência ao impacto de aves (normalmente baseada em testes de certificação). Ao longo dos anos, os estudos de investigação têm-se centrado na avaliação e desenvolvimento de abordagens numéricas de Elementos Finitos (FE) eficientes e fiáveis ​​que possam ser utilizadas para apoiar ou substituir experiências, e diversas abordagens têm sido tidas em conta para aplicações específicas em design e tecnologias de aeronaves. [1–4]. Entre os estudos existentes, foi apontada a vulnerabilidade dos componentes da aeronave a este tipo de impacto de corpo mole em alta velocidade.

Em aplicações de construção, o vidro também é amplamente utilizado para componentes de suporte de carga verticais e horizontais [5]. Especialmente para aplicações em fachadas, vários documentos técnicos e diretrizes estão hoje disponíveis para apoiar os projetistas na prevenção de possíveis danos e falhas dos painéis de vidro sob ações normais de projeto e até mesmo impacto [6]. Neste tipo de contexto de projeto estrutural para edifícios, a maior atenção das pesquisas em fachadas e envoltórios de vidro é dada à análise, retrofit e/ou mitigação de efeitos máximos devido à ação do vento [7–9], cargas sísmicas [10– 14], impacto devido a multidões/corpos humanos [15–20] (onde o risco potencial de queda dos ocupantes do edifício deve ser evitado), ou mesmo explosões [21–24] e riscos múltiplos [25], e bastante nulo consideração é proposta para a análise de colisão com pássaros, sendo frequentemente associada a forças de impacto insignificantes/limitadas e efeitos sobre componentes de vidro. Embora isto seja verdade para a maioria das aplicações de vidro estrutural modernas e recentemente concebidas, nas quais são tidas em conta abordagens de cálculo específicas relativamente a acções ordinárias convencionais e eventos acidentais em edifícios, deve ser dada especial atenção aos componentes de vidro existentes e mesmo históricos, que não foram concebido especificamente para oferecer qualquer tipo de capacidade de carga, mas apenas realizado na forma de componentes não estruturais.