Dutos Flexíveis: comportamento geotécnico

ParaDuto flexivel aco corrugavel que se entenda de forma clara o comportamento geotécnico dos dutos flexíveis, propõe-se a execução de um rápido teste. Cortando-se cuidadosamente as extremidades de uma lata de refrigerante, obtém-se um tubo de alumínio muito flexível, com aproximadamente 50mm de diâmetro e 0,125mm de espessura de parede.

Inicialmente, verifica-se que uma leve pressão com os dedos é suficiente para causar uma enorme deflexão no tubo. Em seguida, coloca-se o tubo na posição horizontal, dentro de uma caixa de paredes frontais lisas com comprimento igual ao do tubo, que deverá ser preenchida com areia no estado compacto.

Nessa condição, uma altura de cobertura de areia igual ao diâmetro permitirá ao tubo resistir, sem romper, a um peso de aproximadamente 500 N. Esse experimento simples mostra que os dutos flexíveis precisam interagir fortemente com o solo adjacente para adquirir condições de suportar os esforços externos.

Em razão de sua alta flexibilidade, o duto sofre uma ovalização, ou seja, uma redução do diâmetro vertical e um ligeiro aumento no diâmetro horizontal quando carregado. Com isso, a resistência passiva do solo lateral é mobilizada e age no sentido de impedir maiores deflexões horizontais, conferindo ao duto capacidade de suporte das cargas que lhe são impostas.

Quanto mais bem compactado estiver o solo na circunvizinhança do duto, maior será a sua capacidade de suporte de cargas. A redução do diâmetro vertical, que ocorre simultaneamente ao aumento do diâmetro lateral, leva o duto a também experimentar uma atenuação de carga no topo, por conta do arqueamento positivo do solo nessa região.

Portanto, são dois efeitos benéficos: o arqueamento positivo, com a consequente redução das tensões verticais atuantes, e o aumento substancial da capacidade portante, em razão da restrição dos deslocamentos horizontais na altura da linha d’água.

História

O comportamento dos dutos flexíveis tem sido objeto de intensos estudos, iniciados a partir dos anos 1940. Historicamente, o final da década de 1950 pode ser classificado como um divisor de águas entre o período clássico e o moderno na investigação dessas estruturas.

No período clássico, iniciado com o trabalho pioneiro de Spangler (1941), a deformação excessiva manteve-se como o principal objeto de análise, ao passo que o período moderno é marcado principalmente por trabalhos relacionados a instalações muito flexíveis em aterros bem compactados.

Nessa condição, foi observado que os dutos flexíveis se deformam muito pouco, e que a ruptura pode ocorrer por flambagem elástica ou plastificação das paredes.

Duto flexivel aco corrugavel2Os trabalhos gerados no período moderno representaram um grande avanço para a área de dutos enterrados e formaram a base para o estado atual do conhecimento sobre o assunto. Isso somente foi possível, diga-se de passagem, por conta do intenso progresso da compreensão das questões básicas da Mecânica dos Solos, decorrente principalmente da modernização dos laboratórios, com a introdução de instrumentação eletrônica de precisão, e do desenvolvimento dos métodos numéricos na área geotécnica.

Vale lembrar que uma grande porcentagem das pesquisas nessa área tinha cunho militar e era destinada a definir critérios de dimensionamento de abrigos subterrâneos. É possível afirmar que o estado atual do conhecimento sobre o comportamento de dutos enterrados goza de um entendimento fenomenológico amplo sobre o problema em si. Contudo, em termos quantitativos, o progresso nas últimas quatro ou cinco décadas foi pequeno.

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