No inverno passado, um domo inflável do Centro de Tênis desabou durante uma tempestade de neve, deixando os engenheiros com duas hipóteses: uma falha no sistema de sopro que reduziu a pressão interna ou uma ruptura catastrófica na costura da membrana. Para esclarecer o incidente, nossa equipe de análise forense recriou a geometria do domo no Rhino 3D e o submeteu a um rigoroso estudo multifísico. Combinando SAP2000 para a análise estrutural e Ansys Fluent para a dinâmica de fluidos, conseguimos determinar a sequência exata do colapso.
Simulação Acoplada: Carga de Neve e Vento no Ansys Fluent 🌀
O modelo do Rhino 3D foi exportado como superfície NURBS para o Ansys Fluent, onde foi configurado um domínio de vento com perfil de rajada de 90 km/h e um acúmulo de neve de 45 kg/m2. Paralelamente, no SAP2000, a membrana foi modelada como um elemento cabo-membrana com uma pressão interna de projeto de 250 Pa. A simulação CFD revelou que, sob a carga de vento, a pressão dinâmica sobre a face de barlavento gerava uma depressão na cobertura traseira, aumentando a tensão nas costuras longitudinais. Os resultados mostraram que a pressão interna, ao cair abaixo de 180 Pa, provocava uma deformação excessiva que excedia o limite elástico do material PVC em 23%.
Verificação do Catalisador: Sopro vs. Ruptura de Costura 🔍
A comparação de dados foi conclusiva. As simulações indicaram que uma ruptura de costura teria causado um colapso assimétrico e rápido, enquanto a falha do sopro gerou um afundamento progressivo e simétrico, coincidindo com os padrões de deformação observados nas imagens do sinistro. A curva de pressão interna vs. tempo, extraída do SAP2000, mostrou uma queda linear de 250 Pa até 0 Pa em 4 segundos, típica de um apagão do ventilador. Assim, confirmou-se que o colapso foi iniciado por uma falha elétrica no sistema de pressurização, e não por uma ruptura da lona.
Quais parâmetros de rigidez e amortecimento estrutural devem ser modelados em uma análise de elementos finitos para simular com precisão a instabilidade dinâmica de um domo inflável sob cargas de neve assimétricas?
(PS: Simular um colapso é fácil. O difícil é que o programa não caia.)