Introdução A Engenharia

ESTRUTURA E DEFORMAÇÃO EM ROCHAS

1.Introdução

O comportamento de ondas sísmicas ao longo dos anos e suas consequências na crosta terrestre evidenciam que a Terra é um planeta dinâmico, complexo e evolutivo. Através do avanço da Geologia e, portanto, dos estudos do comportamento das camadas terrestres - do núcleo, manto e crosta (FIGURA 1) - e suas consequências, possibilitou um melhor entendimento e uso de conceitos e teorias em vários ramos da ciência, inclusive nas engenharias, a fim de resolver problemas e facilitar a vida do ser humano (REIS, 2011). Como exemplos de aplicações da Geologia, principalmente a estrutural, pode-se citar algumas aplicações em projetos de engenharia, como (MARANGON, 2006):

 obtenção de materiais para construções em geral;  construção de estradas, corte em geral e minas a céu aberto;  fundações de edifícios; obtenção de água subterrânea;  Barragens de terra e aterros em geral; e  Túneis e escavações subterrâneas.

Figura 1: Modelo esquemático da composição da estrutura física da Terra. Fonte: REIS, 2011.

As rochas podem ser formadas e/ou deformadas em um curto ou longo espaço de tempo, dependendo dos agentes e de interações entre sistemas causadores - tectônica de placas e o clima. Segundo Press et al. (2006), os movimentos empíricos podem ser causados por agentes endógenos ou exógenos. Os primeiros são compostos por agentes internos à superfície terrestre que modificam o relevo ao longo de muitos anos, por exemplo, o tectonismo, o vulcanismo e terremotos, que provocam alterações no manto e crosta terrestre, originando as cadeias montanhosas, montes, cadeias mesoceânicas, vulcões, falhas, dobras, entre outros. Pode-se citar como exemplos de formações geológicas causadas por agentes endógenos a Cordilheira dos Andes (América do Sul), o Monte Everest (Himalaia – entre Nepal e Tibete), o Cerro Negro (Nicarágua), a Falha de Santo André (USA) e a dobra em quartzitos da Serra de Carrancas (Brasil – MG). Já os movimentos exógenos são causados por agentes externos à superfície e que modificam o relevo, como, por exemplo, águas do mar, dos rios e das chuvas, o gelo, o vento e o homem. Esses movimentos provocam alterações na crosta terrestre, originando erosões, depressões, acomodações de terra, abaixamento de montanhas e morros, entre outros, em um tempo relativamente pequeno.

Pela Teoria da Tectônica de Placas, a Terra é composta por um mosaico de doze grandes placas, localizadas sobre a astenosfera, que se movimentam e exercem forças entre si. As interações entre as placas tectônicas podem ocorrer de três formas distintas em suas margens (REIS, 2011):

 limites divergentes, nos quais a área da placa aumenta, elas se separam e o magma ascende à superfície, gerando vulcões e terremotos;  limites convergentes, nas quais, devido ao movimento de colisão de uma placa com a outra, elas diminuem de tamanho e dão origem a fossas e vulcões;  limites transformantes ou conservativos, em que as placas permanecem com área constante, ou seja, elas não colidem nem se afastam, apenas deslizam uma sobre a outra, gerando falhas transformantes e terremotos de intensidade fraca.

Então, o objetivo do experimento realizado foi de simular as deformações geológicas, em menor escala, e analisar as alterações na estrutura da terra ocorridas através de variações no experimento.

2. Materiais e métodos:

 Massa de modelar colorida;  Argila;  Régua;  Tesoura;  Pão de forma integral e tradicional;  Ketchup;  Torradas;

Procedimentos iniciais:

A experiência base foi iniciada com a modelagem da massinha colorida e argila de forma em que as mesmas fossem esticadas verticalmente para sobrepô-las em forma de retângulo de diferentes espessuras, ou seja, cada ‘camada’ de massinha e argila foram colocadas uma em cima da outra, no fim se obteve a foto ilustrada na figura 2:

Figura 2: Massinhas de modelar em forma de triangulo sobrepostas

Para a comparação com o experimento base foi feito uma segunda etapa em que se realizavam as mesmas alterações porem com materiais diferentes. No caso, foi utilizado pão de forma tradicional e integral também em formatos retangulares cortados com a tesoura, e torradas entre as mesmas para se obter uma camada mais resistente e dura, entre cada sobreposição foi colocado intercalações de ketchup como material ligante. Foi obtida a estrutura observada na figura 3.

Figura 3: Torradas, pão de forma e ketchup colocados um sobre outro

3.Resultados

No primeiro experimento foi utilizado massinha de modelar colorida e argila, para conseguir ter uma boa percepção da variação da estrutura, devido a aplicação das forças.

Figura 4: Estrutura padrão

Na compressão vertical pode-se identificar que as camadas são comprimidas que chegam a fixar uma na outra, além de haver uma expansão nas bordas e um achatamento inferior e superior.

Figura 5: Compressão vertical

Na compressão horizontal a parte do núcleo é a mais afetada, onde forma-se uma grande buraco, e as outras camadas também sofrem danos, desprendendo-se em algumas partes uma das outras, formando assim alguns vãos.

Figura 6: Compressão horizontal

Na tração, dependendo da intensidade da força, a estrutura pode-se dividir em duas ou mais partes. Pode-se observar várias rachaduras que comprometem a ligação entre as camadas, o que as mantém unidas.

Figura 7: Tração

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