A Biomimética e a Engenharia Civil

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FACULDADES INTEGRADAS DE CARATINGA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

DISCIPLINA: ECOLOGIA

MARCELA RAFAELA FREITAS GOMES

SAMARA GERALDA DIAS DA SILVA

SANDRO CARDOSO MAGESTE JUNIOR

ATIVIDADES AVALIATIVAS

Caratinga

 2015

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FACULDADES INTEGRADAS DE CARATINGA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

MARCELA RAFAELA FREITAS GOMES

SAMARA GERALDA DIAS DA SILVA

SANDRO CARDOSO MAGESTE JUNIOR

ATIVIDADES AVALIATIVAS

         Exercícios avaliativos apresentados ao curso de Engenharia Civil, como requisito parcial da para a sua aprovação na disciplina de Ecologia da professora: Barbara.

Caratinga

2015

A Biomimética e a Engenharia Civil

• Estruturas tipo Casca

Conceito

Na natureza existem diversas cascas morfológicas que ocorrem numa grande variedade de tipo, forma e cor, tais como, as conchas do mar, as nozes, as tartarugas, os ovos e algum tipo de insetos. Ao longo do tempo os humanos têm estudado o comportamento estrutural destes elementos naturais com o objetivo de auxiliar a concepção de novos edifícios.

Uma estrutura em casca é uma superfície curva contínua onde a espessura é bem menor que as outras dimensões. O comportamento estrutural da casca é dividido em duas parcelas: a teoria da membrana e a teoria da flexão.

Objetivo

As construções projetadas apresentavam resistência pela forma. O principal recurso utilizado para gerar as formas funiculares eram modelos físicos. As cascas finas de concreto armado submetidas à compressão pura eram geradas pela curva inversa da curva catenária.(ASCE,1976)(CHILTON, 2000)

 As grandes coberturas geralmente apresentam dupla curvatura, pois ela melhora sensivelmente o comportamento estrutural tridimensional da estrutura. A casca, quando tratada segundo a teoria da membrana, requer espessura muito pequena e, portanto, não só pesa menos, como também é mais econômica; além disso, a estrutura em si apresenta uma aparência estética mais agradável. (FISCHER; ROBERT, 1964)

Conclusão

Ao longo da sua vida, Candela tentou demonstrar as vantagens que o betão armado e a natureza poderiam trazer ao campo da engenharia de estruturas, ou seja, que a forma das cascas poderia ser efetivamente e eficientemente formada utilizando betão armado e que as formas existentes na natureza poderiam oferecer a vantagem estrutural de eliminar as forças de tração no betão. Uma das suas obras mais emblemáticas, concebida entre 1957 e 1958, é o restaurante Los Manantiales em Xochimilco, no México, cuja cobertura possui um diâmetro máximo de 42,7 metros e uma espessura de betão de apenas 4,3 centímetros sem nenhum apoio intermédio. Inspirada numa concha natural, onde as curvas estão focadas num único centro, esta estrutura consiste numa abóbada em cruz formada pela conexão de quatro parabolóides hiperbólicos, tal como se apresenta na Figura 1.

Figura 1

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Restaurante Los Manantiales, Xochimilco, México

• Estruturas Tipo Esqueleto

Conceito

A humanidade, para além de analisar certos elementos da natureza, tais como as conchas e as árvores, também tem estudado o esqueleto humano e animal com o objectivo de obter

inspiração para a execução de novas estruturas de edifícios.

É de senso comum o facto de o esqueleto ser uma estrutura rígida e leve que protege os órgãos internos e assegura a realização dos movimentos em conjunto com o sistema muscular. A coluna vertebral, que é responsável por dois quintos do peso corporal total dos humanos, suporta o peso do corpo e fornece um eixo parcialmente rígido e flexível para o corpo. Transportando este conceito para as estruturas de engenharia, alguns engenheiros e arquitetos viram as vantagens que este sistema estrutural poderia trazer para as suas construções.

Objetivo

Este processo estrutural desenvolveu um sistema de suportes verticais, ou pilares, dispostos em intervalos regulares, projectados para suportar o peso das abóbadas nervuradas, permitindo reduzir relativamente o peso total das construções, visto serem suportadas por estruturas de pedra tipo esqueleto ao invés de paredes e abóbadas de pedra maciça. Para além de criar espaço dentro dos edifícios, uma outra vantagem que este sistema estrutural providenciou foi a aplicação de grandes janelas, possibilitando a penetração da luz nos espaços internos das construções.

Conclusão

Na sociedade de hoje em dia existem diversas construções que possivelmente foram projetadas tendo como inspiração um determinado elemento do esqueleto humano ou animal. A famosa Torre Eiffel, concebida entre 1887 e 1889 como entrada da exposição

universal em Paris e também como celebração da revolução francesa, possui uma ligação

clara ao biomimetismo, pois foi projetada pelo engenheiro e arquiteto Gustave Eiffel que

desenhou os componentes estruturais da torre tendo como base o fémur humano . O fémur é o osso mais forte e longo do corpo humano e efetua a ligação entre a anca e o joelho. A sua extremidade superior constitui a cabeça do fémur que se encaixa numa cavidade do osso ilíaco e a sua extremidade inferior articula-se com a tíbia compondo o joelho. No século XIX, Hermann Von Meyer, um paleontólogo alemão, estudou a extremidade superior deste osso e verificou que é composta por uma estrutura trabecular óssea. O engenheiro suíço Karl Cullman, ao analisar o estudo de Von Meyer, verificou que as trabéculas possuíam uma maior concentração nas zonas de maior tensão do fémur, o que lhe permitiu concluir que a natureza estava a reforçar o osso nestas zonas e que esta