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Crédito: EPFL / Alain Herzog
Para enfrentar os desafios ambientais atuais, a indústria da construção deve encontrar novas formas de construir. “A indústria da construção é a maior consumidora de matérias-primas e responde por mais de um terço da demanda global de energia”, diz Gennaro Senatore, cientista do Laboratório de Mecânica e Computação Aplicada (IMAC) da ENAC e líder do projeto de pesquisa. "Os ambientes construídos são responsáveis por até 40-50% das emissões totais de CO 2 ao longo de sua vida útil."
Esse número incrivelmente alto é parcialmente devido às práticas de design tradicionais aplicadas à maioria das estruturas de engenharia civil. As estruturas civis são normalmente projetadas para resistir aos piores eventos de carregamento - que na prática ocorrem muito raramente: ventos fortes, terremotos, tempestades de neve e grandes multidões.
Uma solução está em estruturas adaptáveis, que são capazes de se adaptar para garantir que os requisitos de resistência e facilidade de manutenção sejam atendidos contra mudanças nas condições de carregamento. “As estruturas adaptativas podem operar mais perto dos limites do projeto, o que significa que podem ter um desempenho melhor e de forma mais sustentável do que as estruturas passivas convencionais”, explica Senatore.
O critério de projeto adotado neste trabalho é a minimização da necessidade de energia de toda a vida das estruturas, que inclui a energia usada para a operação, como para detecção, controle e atuação durante o serviço, bem como a energia usada para materiais e construção - conhecida como energia incorporada
Adaptando-se às mudanças nas condições de carregamento por meio do controle de forma
A fim de estabelecer a viabilidade de seu método de projeto e sistema de otimização de controle, a equipe IMAC desenvolveu um protótipo, que tem a forma de uma passarela. Pode suportar uma carga normal passivamente, e se a carga aumentar acima de um certo limite de ativação, a estrutura é capaz de se adaptar a uma configuração ideal por meio de uma mudança de forma.
O sistema de controle inclui uma série de sensores, unidades de controle e atuadores. "Cada elemento estrutural é instrumentado com um sensor de deformação e um sistema de rastreamento óptico monitora o movimento da estrutura. O aprendizado de máquina foi empregado para melhorar a precisão da detecção da localização e intensidade da carga aplicada", disse Arka Prabhata Reksowardojo, assistente de doutorado do IMAC, que defendeu com sucesso seu Ph.D. tese relacionada a este projeto há poucos dias. "As unidades de controle processam as informações recebidas dos sensores e comandam os atuadores para estender e contrair, controlando assim a estrutura em uma forma ideal que muda conforme a carga externa muda".
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