Período de execução: Fevereiro/2015 a Janeiro/2019 · Sonic impulse method x Surface wave time...

Período de execução: Fevereiro/2015 a Janeiro/2019

TALUDES RODOVIÁRIOS DA BR-376/PR e BR-101/SC: GERENCIAMENTO DA SEGURANÇA E DA MANUTENÇÃO

DE ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO ATRAVÉS DE ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS

• Consolidar procedimentos racionais para a avaliação e tomada de decisão quanto à real necessidade de intervenções de manutenção em estruturas de contenção, com ênfase em tecnologias não destrutivas.

PRINCIPAIS OBJETIVOS

Etapas iniciais

-Identificar os principais fatores que levam à degradação de estruturas de estabilização;

- Caracterizar o estado-da-arte do conhecimento referente a métodos não destrutivos para avaliação da integridade;

- Mapear as estruturas de contenção existentes ao longo da rodovia

Área de Estudos Experimental

- Definir um local para implantação de uma contenção experimental;

- Programar e realizar investigação geotécnica de campo e de laboratório;

- Conceber e implantar um sistema de estabilização composto por elementos estruturais íntegros e com anomalias conhecidas;

Resultados

- Analisar os resultados obtidos e possibilidades de calibração do(s) método(s) de avaliação de integridade para aplicação em contenções reais;

- Identificar seu potencial de uso e limitações inerentes às diferentes técnicas.


Consolidar os resultados obtidos ao longo da pesquisa, propondo-se diretrizes para a análise e manutenção de estruturas de contenção no trecho estudado

bem como em outras rodovias.

Métodos Não Destrutivos

REVISÃO BIBLIOGRÁFICAMÉTODOS NÃO DESTRUTIVOS NCHPR 23 ¹ NCHRP 27 ² Geo Report 133 ³ Geo Report 176 ⁴ Geo Report 219 ⁵ Utexas ⁶

Time domain reflectometry x x x x x

Reflectometry impulse measurement x x

Ultrasonics x x x

Vibration - based damage detection x

Microwave radiometry x

In situ stresss measurement (strein relief) x

X-ray difrfraction x

Pulsed eddy current x

Tomography and radiographic imaging x

Acoustic emission x x

Noncontact ultrasound using lasers x

Magnetostrictive sensor techniques x

Nonlinear vibro-acoustics x

Power focusing ground penetrating radar x

Eletrical resistance method x x

Mise-a-la-masse method (Eletrical potencial gradient) x x

Vector magnetic method x

Eletromacnetic induction method x x

Sonic impulse method x

Surface wave time domain reflectometry x x

Impact echo x x

Spectral analisys of surfaces waves x

Sonic echo (Low strain integrit) x x x

Impulse response x x

Impedance logging x

Cross-hole sonic logging x x

Parallel seismic x x

Cross-hole seismic x

Ultraseismic x

Magnetrometry x

Granit method x

GPR - ground penetration radar x

Magnetic flux leakage x

Fiber optic corrosion sensing x

Electrochemical measurement techniques x

Corrosion potential method x

⁶ JAYAWICKRAMA, P. W.; TINKEY, Y.; GONG, J.; TURNER, J. Non-Destructive Evaluation of Installed Soil Nails. Report No. FHWA/TX 07– 0-4484-1. 258 p. 2007.

¹ CIOLKO, A. T., TATABAI, H. Nondestuctive methods for condition evaluation of prestressing steel strands in concrete bridges. Final Report. National Cooperative Highway Research Program. Illinois. Março: 1999.

² WITHIAM, J. L.; FISHMAN, K. L.; GAUS, M. P. Evaluation of metal-tensioned systems in geotechnical applications, Phase I. National Cooperative Highway Research Program. Illinois. Março: 2001.

³ CHEUNG, W. M. Non-destructive tests for determining the lengths of installed steel soil nails. Geo Report 133. Geotechnical engineering office. Civil engineering department. Hong Kong. Maio: 2003.

⁴ CHEUNG, W. M.; LO, D. OK. Interim report on non-destructive tests for checking the integrity of cement grout sleeve of installed soil nails. Geo Report 176. Civil engineering and development department. Hong Kong. Dezembro: 2005.

⁵ LEE, C. F.; ARUP, O.; Partners Hong Kong Ltd. Review of Use of Non-Destructive Testing in Quality Control in Soil Nailing Works. Geo Report 219. Civil engineering and development department. Hong Kong. Dezembro: 2007.

ETAPAS INICIAIS

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Patologias Métodos Não Destrutivos

SOLO GRAMPEADO• Problemas de execução• Falhas no preenchimento

CORTINA ATIRANTADA• Falta de proteção anticorrosiva• Falha na drenagem• Potencial corrosivo do solo• Corrosão do aço

• Resistência elétrica• Sonic Echo• Time Domain Reflectometry

ETAPAS INICIAIS

Levantamento das contenções no trecho Curitiba-Florianópolis

ETAPAS INICIAIS

Planejamento do campo experimentalkm 617+300 m da BR 376/PR

CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO

CONCEPÇÃO CONTENÇÃO EXPERIMENTAL

CONCEPÇÃO CONTENÇÃO EXPERIMENTAL

SOLO GRAMPEADO

Perfuração

Instalação das barras

CONTROLE TECNOLÓGICO DA CALDA DE CIMENTO

• CPs 10 x 20 cm da calda de cimento• Medições de resistividade elétrica: 7, 14, 21, 28, 56 dias ou até

estabilizar• Norma espanhola

CONTENÇÃO EXPERIMENTAL

SOLO GRAMPEADO - FALHAS


CORTINA ATIRANTADA - Falhas


CORTINA ATIRANTADA – Falhas nos tirantes em cordoalha


CORTINA ATIRANTADASOLO GRAMPEADO

BR-101/SC MORRO DO BOI

BR-376/PR SERRA DO MAR/PR

Período de execução: Março/2017 a Fevereiro/2019

RISCOS GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS EM TALUDES RODOVIÁRIOS: DESENVOLVIMENTO DE UMA METODOLOGIA DE MAPEAMENTO E

GERENCIAMENTO DIGITAL DE INFORMAÇÕES – FASE 3

MORRO DO BOI (BR-101/SC)

BR-101/SC – SUL: km 140+700 m e 140+950 m

14 de março de 2012

GRUPO 1

GRUPO 2

GRUPO 3

CONCEPÇÃO E INSTALAÇÃO DE UM PLANO DE INSTRUMENTAÇÃO

CONCEPÇÃO E INSTALAÇÃO DE UM PLANO DE INSTRUMENTAÇÃO

CRIAÇÃO DO MODELO DIGITAL DO TERRENO E MAPAS TEMÁTICOS

ANÁLISES TENSÃO X DEFORMAÇÃO - MEF

CROQUI DA INSTALAÇÃO DOS INSTRUMENTOS

PROCESSAMENTO E ANÁLISE DOS DADOS

TENSIÔMETROS GRUPO 2


ROCESSAMENTO E ANÁLISE DOS DADOS

CONSIDERAÇÕES – MORRO DO BOI

• Níveis de poropressão e do lençol freático não sofrem grandes

alterações mesmo na ocorrência de episódios pluviométricos de

maior intensidade → intenso faturamento das rochas

subjacentes;

• Associação de variações de sucção com os eventos

pluviométricos → redução nos níveis de sucção para

precipitações acumuladas em três dias com volumes acima de

100 mm.

• Deslocamentos horizontais do solo, deformações dos elementos

de contenções e cargas nas cabeças dos grampos

(inclinômetros, strain gages e células de carga) → ausência de

mudanças significativas nos níveis de tensão na região da

contenção.

• Indícios de correlação inversa entre os níveis de carregamento e

temperatura medidos pelas células de carga → possíveis

processos de contração e retração do maciço como

consequência de variações no nível de temperatura / sucção

matricial e consequentemente do volume de água contido no

solo.


• Estabilização conferida pela inclusão de ancoragens passivas em

conjunto com a viga de coroamento com fundação composta por

estacas raiz, posicionada a montante da área estabilizada →

aumento no fator de segurança da encosta de aproximadamente

32%.

• Análises realizadas a partir do perfil estabilizado para diferentes

cenários de poropressão resultaram em níveis de suscetibilidade

similares.


BR-376SERRA DO MAR/PR

MODELO DIGITAL E MAPAS TEMÁTICOS

• Análises de suscetibilidade a movimentos de massa e risco geológico-geotécnico

• Análises dos mecanismos de ruptura dos taludes e desenvolvimento de retroanálises;

MODELOS COMPUTACIONAIS

•Riscos geológico-geotécnicos em taludes rodoviários: desenvolvimento de uma metodologia de mapeamento e gerenciamento integrado de informações para a BR-376, trecho da Serra do Mar (PR-SC)

Km 667+900

0 sec

86400 sec

172800 sec

259200 sec

345600 sec

432000 sec

518400 sec

604800 sec

691200 sec

777600 sec

864000 sec

950400 sec

1036800 sec

1123200 sec

1209600 sec

1296000 sec

Ele

vação (

m)

Poropressão (kPa)

5

10

15

20

25

30

35

-20-40-60-80 0 20 40 60 80 100

BR-376/PR REDE DE PLUVIÓGRAFOS AUTOMATIZADOS

0

100

200

300

400

500

600

700

10 110 210 310 410 510

Ch

uv

a a

cu

mu

lad

a (m

m)

Tempo (horas)

22/02/2010

03/04/2014

19/02/2014

11/03/2011

12/03/2011

13/03/2011

Eventos críticos

Limiar proposto por Kanji

et al. (1997)

- Eventos pluviométricos sem

registros de movimentos de massa

Escorregamentos pretéritos:

Faixa pluviométrica crítica -

BR 376

CENÁRIO 3

CENÁRIO 2

CENÁRIO 1

CENÁRIO 4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 (dias)

Tempo

(horas)

BR-376/PR LIMIAR PLUVIOMÉTRICO

MAPEAMENTO DE RISCOS

BR-376/PR BACIAS DE CONTRIBUIÇÃO

BR-376/PR - PLUVIÓGRAFOS – SÉRIE HISTÓRICA - 2017

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Ja

ne

iro

Fe

ve

reir

o

Ma

rço

Abri

l

Ma

io

Ju

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o

Julh

o

Ago

sto

Sete

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Outu

bro

No

vem

bro

De

zem

bro

Pre

cip

ita

çã

o m

en

sa

l a

cu

mu

lad

a (

mm

)

P4 - km 676 + 800 m (190 m)

2014 2015 2016 2017726,4 mm

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Ja

ne

iro

Fe

vere

iro

Ma

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Abri

l

Ma

io

Ju

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o

Ju

lho

Ago

sto

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Outu

bro

No

vem

bro

Dezem

bro

Pre

cip

ita

çã

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en

sa

l a

cu

mu

lad

a (

mm

)

P6 - km 662 + 000 m (790 m)

2014 2015 2016 2017995,8 mm

BR-376/PR – SÉRIE HISTÓRICA - PLUVIOMETRIA

BACIA SULBACIA NORTE

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Pre

cip

ita

çã

o a

cu

mu

lad

a a

nu

al (m

m/a

no

)

Mês

P4 - km 676+800 m (190 m)

2014 2015 2016 2017

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Pre

cip

ita

çã

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cu

mu

lad

a a

nu

al (m

m/a

no

)

Mês

P6 - km 662+000 m (790 m)

2014 2015 2016 2017

BR-376/PR LIMIARES PLUVIOMÉTRICOS

BR-376/PR PLUVIÓGRAFOS – ANÁLISES EM ANDAMENTO

Estudo da distribuição horária

da chuva

Definição da sazonalidade

Correlação com tensiômetros

Variação acumulada/atrasada

Entendimento do comportamento

da chuva

Entendimento da estratigrafia presente em áreas definidas como demaior risco nas fases iniciais da pesquisa ao longo do trechocompreendido entre os km 667 e 669 da BR 376 através de campanhasde investigação geotécnica de campo

INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA - ATIVIDADES EM ANDAMENTO

TELEMETRIA - ATIVIDADES EM ANDAMENTO

• Conhecimento gerado → delimitação de limiares pluviométricos

preliminares → ferramenta de gerenciamento de riscos/critério de

alerta para as áreas naturais (sem intervenções de engenharia)

presentes ao longo do trecho.

• Desenvolvimento de mapas de índices de segurança em diferentes

condições de precipitação pluviométrica / poropressão.

CONSIDERAÇÕES – BR-376


• Identificação de significativas diferenças entre os pluviógrafos

associadas à altimetria: maiores registros obtidos para os pontos

de menor cota de instalação e vice-versa;

• Mapeamento preliminar da existência de estações “secas” e/ou

“chuvosas” → maiores acumulados pluviométricos concentram-se

entre os meses de novembro e fevereiro e representam volumes

em média 54% maiores que aqueles medidos durante a estação

seca (meses de março a outubro).

• Delimitação de duas bacias de contribuição principais que

englobam as estações pluviométricas implantadas e as áreas de

influência de cada pluviógrafo;

• Aperfeiçoamento de critérios de alerta a partir da atualização

contínua do inventário de ocorrências de deslizamentos e em

conjunto com as áreas de influência definidas para cada estação

de monitoramento → limiares pluviométricos específicos para

cada pluviógrafo.


17/08/2017

Gestão da segurança dos taludes rodoviários da Rodovia Régis Bittencourt, trecho da Serra do Mar PR-

SP: estudos probabilísticos e monitoramento geológico-geotécnico para mensuração de riscos através de

critérios econômicos

Problema

• Situação que ESTÁ ocorrendo e

impactando a operação

• É solucionável e requer ação imediata

• É descoberto normalmente de forma “reativa”

Risco

• Situação que PODE vir a ocorrer e

causar impacto à operação

• Gerenciável

• Pode e deve ser identificado previamente

• Pode se transformar em problema

PROBABILIDADE DE OCORRÊNCIA (%) x

IMPACTO FINANCEIRO DOS PROBLEMAS (R$) = RISCO (R$)

• Embasar a tomada de decisão através de critérios econômicos de mensuração de riscos, com base em análises probabilísticas de estabilidade e monitoramento de condições plúvio-piezométricas;

• Estudo de caso: Serra Pelada e Serra do Azeite;

• Influência de eventos pluviométricos e piezométricos com base no histórico de leituras advindo de dados de instrumentação;

• Aperfeiçoar a aplicação de técnicas geofísicas na investigação de encostas naturais.


• Abordagem determinística

Assumem-se parâmetros e carregamentos constantes

Análise paramétrica ou de sensibilidade

Incertezas

ANÁLISES DE RISCO: ABORDAGENS DETERMINÍSTICA X PROBABILÍSTICA

• Incertezas geológico-geotécnicas• Viabilidade, projeto, construção e operação• Incertezas hidrológicas• Incertezas de demanda• Viabilidade e operação• Carregamentos• Poropressão• Sismos, ventos etc.

FATOR DE SEGURANÇA

• Abordagem probabilística

Parâmetros de projeto são variáveis

Resultado calculado é uma distribuição de probabilidade

• Variável X1

• Variável X2

• Variável X3

)...,( 21 nxxxfy

ANÁLISES DE RISCO: ABORDAGENS DETERMINÍSTICA X PROBABILÍSTICA

• Uso Coloquial → Probabilidade ou susceptibilidade

• Engenharia → avaliação das Consequências decorrentes de um evento (incerto) de risco, caso ocorra (Probabilidade de Falha)

CONCEITO DE RISCO

R = pf . C

R($) = pf . C($)

Valoração dasConsequências

Monetizaçãodos Riscos

MODELO DIGITAL DO TERRENO E MAPAS GEOLÓGICOS

683m

600m

525m

450m

375m

300m

225m

150m

71m

PS

SERRA DO AZEITE

PLUV-01

PLUV-02

km 513+630km 508+700

km 552

PN810m

775m

750m

725m

700m

675m

650m

SERRA PELADA

PLUV-03

DISTRIBUIÇÃO FINAL508+700 PS: 192 m513+630 PS: 337 m552+000 PN: 727 m

SELEÇÃO DE PONTOS DE INTERESSE

INSTALAÇÃO / REINSTALAÇÃO DO SISTEMA DE MONITORAMENTO – FEV/2017

km 508 PS:km 513 PS:

km 552 PN


INTERPRETAÇÃO DE DADOS DO SISTEMA DE MONITORAMENTO

Nome Município Altitude (m)Dados

desde

Dados

até

Barra do Azeite Cajati 80 set/60 ago/99

Faxinal Barra do Turvo 840 set/69 jun/97

Barra do Turvo (INMET) Barra do Turvo 667 jul/08 out/16

Serrana do Sul Cajati 50 jun/50 mai/16

Turvo Barra do Turvo 660 jun/60 jul/95

Nome Município LocalizaçãoAltitude

(m)

Dados

desde

Dados

até

P-4 Cajati km 485+700 m 48 nov/13 Atual

P-5 Barra do Turvo -SP km 542+900 m 653 nov/13 Atual


Serra Pelada

Distância: 1 km / 14 m altitude

INMET – desde 2008P5 – desde 2013

ENSAIOS DE CAMPO – GEOFÍSICA E SONDAGENS MISTAS

SM-01

SM-03SM-02

Amostra 05

Amostra 04

Amostra 05

Amostra 04

Fugro (2016)


Fugro (2016)


Pontes (2017)


ENSAIOS DE LABORATÓRIO

• Retirada de blocos em campoPonto Local Elevação Prof. (m)

01 km 508+700 Pista Sul 201 1,15

02 km 511+400 Pista Sul 135 0,60

03 km 516+500 Pista Sul 477 0,95

04 km 518+500 Pista Norte 584 0,60

05 km 552+000 Pista Norte 673 0,90

06 km 552+000 Pista Norte 691 1,00

07 km 552+000 Pista Norte 728 1,30

VARIABILIDADE DOS PARÂMETROS GEOTÉCNICOS

• Correlação dos resultados de ensaio SPT para obtenção de parâmetrosgeotécnicos – Solo saprolítico

SondagemMeyerhof

/Gibbs e Holtz

Meyerhof

/Skempton

Mello / Gibbs

e HoltzMello / Skempton

Hatanaka e

Uchida Teixeira Bowles

SM-01 41 39 50 44 48 48 39

SM-02 41 39 48 43 45 44 36

SM-03 41 39 48 43 45 45 36

SondagemMeyerhof /Gibbs

e Holtz

Meyerhof /

Skempton

Mello / Gibbs

e Holtz

Mello /

Skempton

Hatanaka e

UchidaTeixeira Bowles

SM-01 3,88 3,07 16,78 9,61 6,81 8,18 7,11

SM-02 3,44 3,80 18,42 11,35 13,67 16,26 13,46

SM-03 2,62 2,18 9,80 6,15 7,87 9,33 7,64

Sondagem SM-01 SM-02 SM-03

Correlação empírica Coeficiente de variação (%)

Meyerhof (1959) /Gibbs e Holtz (1957) 3,05 3,64 2,12

Meyerhof (1959) / Skempton (1986) 2,66 3,37 1,94

Mello (1971) / Gibbs e Holtz (1957) 7,91 9,40 5,26

Mello (1971) / Skempton (1986) 6,23 7,82 4,35

Hatanaka e Uchida (1996) 3,73 8,47 4,88

Teixeira (1996) 4,42 10,15 5,84

Bowles (1996) 6,27 13,78 7,85

Estimativa do valor do ângulo de atrito para o solo saprólitico (°)

Desvio padrão da tangente do ângulo de atrito para o solo saprolítico φ

Coeficiente de variação do ângulo de atrito para o solo saprolítico (%)

• Análises MEF - PRELIMINARES

ANÁLISES PROBABILÍSTICAS DE ESTABILIDADE

EXEMPLO DE APLICAÇÃO

AVANÇOS OBTIDOS E CONCLUSÕES

• Construção de conhecimento tem trazido um entendimentoaprofundado e integrado de variáveis ambientais, geográficas,geológicas, geofísicas, geotécnicas, econômicas

• Resultado: construção do estado da arte do gerenciamento de riscos segurança dos usuários

INTERAÇÃO COM A ACADEMIA

• 3 Trabalhos de conclusão de curso (Cleverson, Thaís, Kemmylle)

• 13 Dissertações de mestrado (Liamara, Andres, José Henrique, Mariana,

Ana Vaz, Yulimar, Ana Paula, Andressa, Marina, Nelson, Milena, Jordana

e Carolina)

• 3 Teses de Doutorado: Ana Paula, Elisangela, Andres

• 1 Pós-doutorado: Larissa

• 17 Artigos publicados

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