Vidal Navarro Torres PhD. Eng. de Minas CRITÉRIOS DE SUSTENTABILIDADE QUANTITATIVA EM TRABALHOS GEOTÉCNICOS SUBTERRÂNEOS Vidal Navarro Torres PhD. Eng. de Minas

Conteúdo Introdução Índice de sustentabilidade nas obras geotécnicas Modelação matemática para la determinação do índice de sustentabilidade geotécnica Alguns caso estudo Conclusões

Introdução – Componentes do ambiente

Introdução – Desenvolvimento sustentável A nível mundial muitos países, organizações e instituições vêm trabalhando no sentido de operacionalizar o ansiado Desenvolvimento Sustentável (DS). Na União Europeia (EU) existe uma Comissão denominada European Commission on Sustainable Development; Nas Nações Unidas a denominada Division for Sustainable Development, que vêm implementando estratégias do DS a nível regional e global. Componentes básicos do DS

Introdução – Sustentabilidade O termo sustentabilidade (ST) é resultante do conceito de DS, e pode-se definir como a condição ou característica referida à permanência no tempo de qualquer atividade ou empreendimento e dos benefícios deles derivados. A quantificação da ST é possível através dos Índices de Sustentabilidade (IS), e para o caso específico da componente ambiental solo/rocha mediante o Índice de Sustentabilidade Geotécnica (ISG).

Introdução – Indicadores da sustentabilidade

Índice de Sustentabilidade Geotécnica (ISG) Onde: ISGe = Índice de Sustentabilidade Geotécnica devido à Estabilidade ; ISGs = Índice de Sustentabilidade Geotécnica relacionado com a Subsidência; ISGv = Índice de Sustentabilidade Geotécnica devido a vibrações

Critérios de Sustentabilidade Três critérios são possíveis, considerando a condição local dos elementos ou variáveis geotécnicos (xi) 1) Quando a sustentabilidade é com xi ≤ X, onde X é o máximo valor admissível; 2) Quando a sustentabilidade é com xi ≥ Y, onde Y é o mínimo valor admissível; 3) Quando a sustentabilidade é com Y≤ xi ≤X, onde Y e X são mínimo e máximo valores admissíveis.

Índice de Sustentabilidade (SI) para o 1º Critério Neste critério quando xi ≤ X, os valores de xi são baixos a sustentabilidade é alta, neste caso X é um padrão máximo. Com duas condições: 1) Se xi = X ou xi>X SI = 0 2) Se xi = 0 SI = 1 X Admissível xi

Índice de Sustentabilidade (SI) para o 2º Critério Baseado na condição xiY onde para valores altos de xi se obtém altos valores de sustentabilidade. Neste caso Y corresponde ao valor mínimo padrão admissível. Com duas condições: 1) Se xi = Y ou xi>Y SI = 1 2) Se xi = 0 SI = 0 Y Admissível xi

Índice de Sustentabilidade (SI) para o 3º Critério No caso Y≤ xi ≤X, quando xi ≥X e xi=X1 é insustentável; xi≤Y ; xi=Y1 também é insustentável. Se Com duas condições 1) Se Y<xi<X ou xi = X SI = 1 2) Se xi = X1 SI = 0 Com duas condições: 1) Se Y<xi<X ou xi = Y SI = 1 2) Se xi = Y1 SI = 0  

Índice de sustentabilidade geotécnica devido à estabilidade (ISGe) onde n é a quantidade de trechos da abertura subterrânea.  

Índice de sustentabilidade geotécnica (ISGe1) para aberturas sem suporte Aplicando o 1º critério de sustentabilidade: Onde A é a dimensão geométrica da abertura (m), ESR (Excavation Suport Ratio) é o índice Q (Tunnelling Quality Index)  

Índice de sustentabilidade geotécnica (ISGe2) para aberturas com suporte Aplicando o 1º critério de sustentabilidade: onde K é o factor calculado em função do ângulo de atrito do maciço Ф(Equação abaixo), Po é a tensão in situ no maciço, σcm (Equação abaixo), Pi é a pressão do suporte, é a resistência à compressão simples do maciço, calculada em função da coesão c e do ângulo de atrito.      

Índice de sustentabilidade geotécnica devido à subsidência(ISGs) Limites admissíveis na subsidência (Burtland, J.B., 1995) Onde εh é a deformação horizontal (%) calculada com a equação (12) e εh(L) é a deformação horizontal limite admissível, nível de dano 2 (0.15%).  

Equação da deformação horizontal εh Donde: δv é o deslocamento máximo vertical transversal acima do túnel, zo é a distância da superfície ao eixo central do túnel, x é a distância horizontal desde o eixo do túnel e ix é a distância do eixo á inflexão máxima da curva de Gauss ( ix=0.43zo+1,1 )  

Índice de sustentabilidade geotécnica devido às vibrações(ISGv) Aplicando o 1º critério, o ISGV para incomodidade humana, conforme a norma ISO2631-2:1989 (0.2 mm/s) ISGV para danos estruturais, exemplo a Norma Portuguesa NP 2074, onde VL varia conforme o tipo de terreno, a quantidade de solicitações e o tipo de estrutura    

Norma Portuguesa NP 2074 Características do terreno  Rochas e solos coerentes rijos (v > 2000 m/s) 2 Solos coerentes muito duros, duros e de consistência média; solos incoerentes compactos; areias e misturas areia-seixo bem graduadas, areias uniformes (1000 m/s <v <2000 m/s) 1 Solos incoerentes soltos; areias e misturas areia-seixo bem graduadas, areias uniformes, solos coerentes moles e muito moles (v<1000 m/s) 0.5 Tipo de construção  Número médio diário de solicitações  Construções que exigem cuidados especiais (monumentos históricos, hospitais, depósito de água, chaminés) 0.5 <3 1 Construções correntes > 3 0.7 Construções reforçadas 3

Alguns casos estudo

Índice de sustentabilidade geotécnica (ISGe1) para os desmontes da mina da Panasqueira

Índice de sustentabilidade geotécnica (ISGe2) para o túnel da Gardunha

Índice de sustentabilidade geotécnica (ISGv) para o túnel da Linha Vermelha do Metro de Lisboa

Níveis da sustentabilidade geotécnica em função ISG e Valor Admisível ≤0.25 0.25<ISG≤ 0.5 0.5<ISG ≤0.75 0.75<ISG <1 ISG=1 Muito baixa Baixa Moderada Boa Muito boa ISG= Índice de Sustentabilidade Geotécnica ISG admissível = 1

Conclusões Através da modelação matemática, verifica-se que o Desenvolvimento Sustentável das Obras Geotécnicas pode ser quantificado através do denominado Índice de Sustentabilidade Geotécnica. O modelo matemático abre o caminho para uma avaliação e análise do Desenvolvimento Sustentável das Obras Geotécnicas em forma quantitativa, deixando de lado as abordagens puramente qualitativas e de discurso.

Muito Obrigado Muchas gracias