O edifício é uma estrutura residencial de rés-do-chão com sótão, paredes de suporte em alvenaria, uma laje suportada pelas paredes e uma cobertura de madeira. Está inscrito no registo municipal de monumentos históricos e não havia documentação técnica nem desenhos originais disponíveis. Uma particularidade do edifício é uma parede de trapeira com fendilhação diagonal, que foi o foco principal da investigação estrutural. O edifício está localizado a aproximadamente 80 m de uma estrada de voivodia, a 35 m de uma autoestrada e a 15 m de um viaduto. O principal desafio de engenharia era determinar se as vibrações induzidas pelo tráfego eram responsáveis pela fendilhação observada ou se esta resultava das condições estruturais e de fundação do edifício.
Como a documentação original estava indisponível, a geometria real e a disposição estrutural foram reconstruídas utilizando digitalização a laser 3D com um FARO Focus S70. A nuvem de pontos resultante foi utilizada para criar documentação CAD 2D e 3D precisa e, subsequentemente, desenvolver um modelo de elementos finitos tridimensional no Dlubal RFEM 6.12. O sistema estrutural foi modelado utilizando elementos de barra para os componentes lineares e elementos de superfície para as paredes de alvenaria e os componentes da laje. O modelo continha 1.742 elementos de barra e 17.941 elementos de superfície, com um tamanho de elemento finito alvo de 0,25 m. Os materiais incluíam alvenaria de tijolo cerâmico, betão e madeira, com as suas propriedades mecânicas e de massa definidas de acordo com as características da estrutura existente.
Uma dificuldade importante era a incerteza relativamente às condições reais da fundação e do subsolo, uma vez que não tinha sido realizada qualquer investigação geotécnica ou escavação da fundação. Para resolver esta questão, o modelo RFEM incorporou a interação solo-estrutura utilizando molas de translação ao nível da fundação. Foram consideradas três condições diferentes de rigidez do solo de fundação, variando entre um apoio infinitamente rígido e um solo flexível. A não linearidade por despegue da fundação também foi incluída para a condição de apoio flexível. Isto permitiu avaliar a sensibilidade da resposta dinâmica e estrutural do edifício às condições incertas do terreno.
O Dlubal RFEM foi utilizado para modelação abrangente de elementos finitos, geração e verificação da malha, análise modal, interação solo-estrutura e análise de histórico de tempo. O método de Lanczos foi utilizado para determinar os modos de vibração natural, enquanto o método implícito de Newmark com um passo de tempo de 0,001 s foi utilizado para a análise dinâmica. O modelo foi submetido a ações permanentes e variáveis, bem como à excitação dinâmica induzida pelo tráfego obtida diretamente a partir de medições de aceleração in situ. Os registos de vibração medidos foram aplicados ao nível da fundação, permitindo que o modelo numérico reproduzisse a excitação dinâmica real experienciada pelo edifício. O fluxo de trabalho combinou, portanto, digitalização a laser 3D, reconstrução CAD, medições de vibração no local e análise no Dlubal RFEM num único procedimento de diagnóstico integrado.
A análise numérica demonstrou que a rigidez do solo assumida tinha uma influência muito maior na resposta estrutural do que a própria ação dinâmica induzida pelo tráfego. As frequências naturais fundamentais diminuíram até 65% para condições de solo flexível, enquanto as tensões de corte máximas na parede de trapeira analisada variaram aproximadamente 30%. Em contraste, a inclusão das vibrações induzidas pelo tráfego medidas nas combinações de cargas alterou as tensões de corte máximas em apenas 0,2–3,7%. A comparação das trajetórias de tensão principal calculadas com a fendilhação diagonal observada indicou que os danos estavam principalmente relacionados com as condições de apoio e o comportamento estrutural da parede, e não com as vibrações induzidas pelo tráfego. O projeto demonstra como o Dlubal RFEM pode ser aplicado de forma eficaz à avaliação de estruturas existentes complexas, particularmente quando a documentação original está indisponível e as condições do solo são incertas, combinando reconstrução geométrica precisa, excitação dinâmica medida e análise numérica avançada.
| Local | Varsóvia, Polónia |
| Análise Estrutural | Instituto de Técnica de Construção |
