Um viaduto inteligente, projetado para curar suas próprias fissuras por meio de bactérias encapsuladas em lactato de cálcio, falhou em seu propósito. As rachaduras não cicatrizaram e o concreto perdeu sua capacidade de autorreparação. A pergunta que os engenheiros precisam responder é se as microcápsulas se romperam prematuramente durante a concretagem ou se a porosidade do material impediu a ativação biológica.
Diagnóstico forense por microtomografia e elementos finitos 🧪
Para resolver essa falha, foi empregado um fluxo de trabalho multidisciplinar. Primeiro, o VGSTUDIO MAX processou os dados de microtomografia de raios X, gerando um modelo volumétrico 3D das rachaduras e das cápsulas incrustadas. Essa análise revelou que 30% das cápsulas já estavam fraturadas antes da fissuração do concreto, liberando o agente cicatrizante de forma prematura. Posteriormente, a geometria foi exportada para o Ansys para simular as tensões residuais. A simulação por elementos finitos confirmou que a fadiga mecânica durante a pega e a retração plástica geraram picos de tensão superiores a 12 MPa nas paredes das cápsulas, ultrapassando seu limite de ruptura.
Lições para a simulação de fadiga em materiais compósitos 🔧
A combinação do GOM Inspect para a análise de deformações superficiais e do Ansys para a simulação de fadiga cíclica permitiu correlacionar as zonas de alta porosidade com a ruptura das cápsulas. A falha não foi da bactéria, mas do recipiente. Este caso demonstra que a validação estrutural das microcápsulas por meio de simulação 3D é crítica para evitar falhas prematuras em materiais autorreparáveis. A fadiga do material de sacrifício deve ser modelada antes da aplicação em obra.
Na simulação por elementos finitos de um viaduto com concreto autorreparável, como modelar a cinética de ativação bacteriana quando as microcápsulas se rompem por fadiga cíclica e o lactato de cálcio é liberado de forma não uniforme ao longo do tempo?
(PS: A fadiga de materiais é como a sua depois de 10 horas de simulação.)