Os principais objetivos da melhoria do desempenho sísmico das tubulações de abastecimento de água são dois: o primeiro é garantir a capacidade de transmissão de água, evitando grandes perdas de pressão, a fim de fornecer água para instalações críticas e de combate a incêndio em caso de emergência; o segundo é minimizar os danos à tubulação para facilitar o reparo rápido. Em outras palavras, diante de desastres sísmicos, um sistema de abastecimento de água deve ter maior adaptabilidade.
Evitar rupturas na tubulação principal é essencial para manter o funcionamento normal do sistema de abastecimento de água. O sistema de tubulação PE4710 (equivalente ao PE100) apresenta a menor probabilidade de ruptura e vazamento entre todos os canos de água, ajudando a atingir todos os objetivos acima.
A propagação de ondas e a deformação permanente do solo são as principais causas de danos em dutos enterrados. Devido à existência de forças axiais e tensões de flexão, o movimento do solo leva a tensões axiais e de flexão na tubulação. Materiais com alta rigidez (alta tensão admissível) geralmente têm capacidade limitada de deformação. Os materiais dúcteis representados pelo polietileno (PE) (baixa tensão admissível) apresentam boa capacidade de deformação e tenacidade.
A capacidade sísmica de um sistema de dutos é refletida em sua adaptabilidade à deformação superficial. Agitações sísmicas ou a propagação de ondas sísmicas podem causar deformação no solo suficiente para danificar até mesmo as tubulações mais vulneráveis. Fissuras por falha, deslizamentos de terra, transformação do solo em lama e o consequente recalque e/ou espalhamento lateral, subsidência e soerguimento do solo podem causar maior deformação no solo, resultando em danos a grandes áreas de dutos enterrados. A Tabela B-1 lista os dados de deformação do solo observados em todo o mundo devido à deformação permanente do solo.
Tabela B-1 Deformação observada no solo devido à deformação permanente do solo
A faixa de deformação necessária para tubulações no solo varia de 0,05% a 4,5%. Um relatório de 2008 do Instituto Americano de Pesquisa de Energia Elétrica (American Electric Power Research Institute) apresentou as medições da capacidade de deformação do material PE4710. A uma temperatura de 10 °C (50 °F), a deformação média de escoamento por tração do tubo PE4710 é de 9,9%, enquanto a deformação máxima de tração média é de 206%. O tubo de polietileno se moverá em resposta ao movimento do solo, em vez de resistir a cargas que poderiam causar a ruptura de tubos rígidos ou quebradiços. Na maioria dos eventos sísmicos, o tubo de polietileno de alta densidade (PEAD) soldado (soldado) se dobrará, mas não se romperá ou se separará (conexão sem vedação), mantendo assim o abastecimento de água normal. Deve-se observar que todas as conexões de tubos de PE com outras estruturas, instalações auxiliares e componentes podem estar sujeitas a cargas diferenciais maiores. A conexão dessas partes deve ser cuidadosamente planejada e projetada para reduzir o risco de ruptura.
A deformação de escoamento por tração do tubo PE4710 é aproximadamente o dobro da deformação no solo causada pela magnitude máxima observada, e a deformação final do PE4710 é mais de 40 vezes maior que a deformação máxima no solo. O desempenho obtido por cálculo teórico é consistente com o uso de tubulação de polietileno em terremotos. A linha de abastecimento de água soldada em PEAD apresentou bom desempenho no terremoto. A Tabela B-2 apresenta observações parciais de terremotos anteriores no Japão (Omuro e Himono, 2018).
Tabela B-2 Dados observados durante terremotos anteriores no Japão
O desempenho sísmico das tubulações deve ser avaliado, incluindo tenacidade, capacidade de deformação axial, raio de curvatura admissível, resistência da junta, estabilidade e condições da tubulação existente. Uma vasta experiência sísmica demonstra que as tubulações principais de abastecimento de água em PEAD, de acordo com as normas ASTM, podem manter a operação normal na maioria das condições de carga sísmica. Quando os requisitos de desempenho sísmico da tubulação principal de abastecimento de água forem elevados, o uso de tubos soldados de PEAD deve ser considerado, pois o desempenho sísmico dos tubos de PEAD é mais confiável e eles podem se adaptar às diferentes tensões do solo geradas por terremotos e manter a operação normal.
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Horário da postagem: 06/03/2025
