Riscos Geológicos Geotécnicos no Projeto e Construção de...

Prof. Dr. Roberto Kochen – Diretor de Infraestrutura do Instituo de Engenharia e Diretor Técnico da GeoCompany – Tecnologia, Engenharia & Meio Ambiente [email protected]

www.geocompany.com.br

+55 11 2110-7211 a 7214 1

Riscos Geológicos – Geotécnicos no Projeto

e Construção de Túneis

AGOSTO/2014

mailto:[email protected]






+55 11 2110-7211 a 7214 2

- Princípios e métodos da análise do riscos geológicos - geotécnicos

em projetos e obras de Túneis.

- Riscos em Obras de Infraestrutura

- O Conceito de Risco

- Riscos de Engenharia, de Execução, Políticos, Sociais, de

Cronograma, Geológicos, Geotécnicos, Hidrológicos e contratuais


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- Métodos de Redução de Riscos (Seguros, Provisionamento para

Danos Maximos Prováveis, Certificação de Projetos,

Acompanhamento Técnico, Auditoria de Qualidade e Procedimentos,

etc)

- Medidas de Contingência

- Planos de Gestão de Riscos

- Planos de Ação de Emergência

- Exemplos de Túneis


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- Riscos e Modalidades de Contrato (Preços Unitários, Preço Global,

RDC, etc)

- Nivel de Riscos e Qualidade / Quantidade de Informações

previamente disponíveis e Nivel de Detalhamento de projetos

- perguntas e respostas

- resumo e conclusões


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O grande número de obras, principalmente as urbanas, em execução

no mundo, podem gerar RISCOS, afetando:

A formação da equação de equilíbrio econômico-financeiro do

contrato

A definição da modalidade contratual mais adequada (caso o

contrato não tenha sido ainda definido)


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Para um equilíbrio econômico – financeiro do contrato, e para evitar RISCOS ou

minimizar seus impactos é necessário seguir uma série de critérios, é com este

intuito que o programa abordará diversos aspectos importantes do gerenciamento

de riscos em obras, como a importância de um projeto correto e detalhado,

abrangendo inclusive medidas de contingência, antes do inicio das obras, a

identificação de anomalias e riscos geológicos, e a correta identificação, redução e

eliminação de riscos.

Requisitos essenciais de um bom projeto;

Prevenção e gerenciamento de riscos;

Medidas de contingência;

A importância da análise detalhada da geotecnia.


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Projeto de Obras de Túneis

Estudos Geológicos e Geo - hidrológicos

Estudos Geotécnicos

Método Construtivo

Projeto dos Elementos de Suporte

ATO – Acompanhamento Técnico de Obra

Gestão de Riscos Geológicos – Geotécnicos – Construtivos

Administração Contratual


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Estação Pinheiros – Extensão do Colapso


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Seção transversal – Geologia (David P. Hight)


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Locação da descontinuidade paralela a rua Capri (David P. Hight)


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View of the cavern (and running tunnel) some days prior to collapse.

The last eight lattice girders, beyond a fault in the foreground, did not

fail (Nick Barton).


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Conceptual model that was developed as a possible explanation of the

final stage of differential weathering, leaving a threatening ridge (and

wedge) of rock that threatened stability as it prevented efficient arching

above the cavern due to clay along its sides. Evidence for such a ridge

was gradually exposed, during careful excavation through the fallen rock

debris (Nick Barton).


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Final stage of collapse in a UDEC model of the lattice-girder and S(fr)

supported cavern, following softening of overloaded plastic hinges in

thelattice girders in the arch. Footing failures involving rock fracturing

and interaction with local jointing were also seen (Nick Barton).


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RISCO

É o evento ou condição incerta, que poderá ter efeitos positivos e/ou

negativos.

Impactos na construção

Custos de Construção, Operação e Manutenção


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• Casos Históricos – Riscos em Túneis Acidentes Durante a

Obra:

• Cenário da Última Década

Aumento significativo do número de demandas

de seguro ("claims")

Receita de prêmios <<< Demandas de seguro

Valor dos reparos >>> Custo inicial da obra

Dificuldades de obtenção de seguros para obras


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Principais Perdas desde 1994 (Obras Subterrâneas)

PROJECT CAUSE LOSS

1994 Great Belt Link, Denmark Fire US$ 33 mio

1994 Munich Metro, Germany Collapse US$ 4 mio

1994 Heathrow Express Link, GB Collapse US$ 141 mio

1994 Metro Taipei, Taiwan Collapse US$ 12 mio

1995 Metro Los Angeles, USA Collapse US$ 9 mio

1995 Metro Taipei, Taiwan Collapse US$ 29 mio

1999 Hull Yorkshire Tunnel, UK Collapse US$ 55 mio

1999 TAV Bologna - Florence, Italy Collapse US$ 9 mio

1999 Anatolia Motorway, Turkey Earthquake US$ 115 mio

2000 Metro Taegu, Korea Collapse US$ 24 mio


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Principais Perdas desde 1994 (Obras Subterrâneas)

PROJECT CAUSE LOSS

2000 TAV Bologna - Florence, Italy Collapse US$ 12 mio

2002 Taiwan High Speed Railway Collapse US$ 30 mio

2002 SOCATOP Paris, France Fire US$ 8 mio

2003 Shanghai Metro, PRC Collapse US$ 80 mio

2004 Singapore Metro, Singapore Collapse t.b.a.

2005 Barcelona Metro, Spain Collapse t.b.a

2005 Lausanne Metro, Switzerland Collapse t.b.a.

2005 Lane Cove Tunnel, Sydney Collapse t.b.a.

2005 Kaohsiung Metro, Taiwan Collapse t.b.a.

19 Major Losses Total Amount: ~ US$ 600 mio


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Algumas empresas abandonaram o mercado

Necessidade de promover procedimentos pró-ativos de

gerenciamento de riscos


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Objetivos e Resultados do Procedimento de Gerenciamento de

Riscos

Estabelecer padrões mínimos de avaliação de riscos e

procedimentos de gerenciamento de riscos

Definir claramente as responsabilidades das partes envolvidas

Reduzir as probabilidades de perdas

Reduzir o número e tamanho das demandas ("claims")


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Colapso de 3 túneis em Heathrow (1994)


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Colapso de túneis em Heathrow


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w Colapso de túneis em Munique (1987)


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w Colapso em Túnel em Construção na Suíça


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Aeroporto de Heathrow, Londres, 1994 : Inicio do Colapso dos Túneis,

com formação de cratera na superfície


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Colapso de Edificação subseqüente ao colapso dos Túneis de

Heathrow (1994)


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Vista Geral da Área Afetada pelo Colapso (Heathrow, 1994), após

demolição de edificações arruinadas


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w Colapso do Metro de Taegu (Cut and Cover), Coréia do Sul, 2000


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w Colapso do Metro de Shangai, China, 2003


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w Colapso em Cut and Cover de Sistema Viário em Cingapura, 2004


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w Casos históricos recentes de ruptura ou colapso de túneis

HSE (1996) analisou 39 acidentes de 1973 a 94 Dividiu em 5

causas de ruptura:

Causas geológicas não prognosticadas (# de imprevisível)

Erros de especificação e planejamento

Erros numéricos ou de cálculo

Erros de construção

Erros de controle e gerenciamento


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Tendências Gerais no Setor Construtivo

Tendência para contratos de preço global

Condições de contrato unilaterais

Cronogramas apertados

Orçamentos financeiros baixos

Competição leonina

Necessidade de procedimentos pró-ativos de gerenciamento de riscos


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Risco = f (danos, probabilidade, consequência)

O que pode dar errado (danos) ?

Quanto isso é provável (probabilidade) ?

Que perdas (materiais, ambientais, vidas, etc.) isto causará

(consequência) ?


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w Gerenciamento de Riscos no Projeto, Construção e Operação

“Detecção de Risco” e “Ação Corretiva”

Risco Conceitual

Enfoque Estruturado

Recomendações para incremento da segurança

Questionário (complementação de informações)

Lista de verificação (“check list”)


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Detecção de Risco - Ação Corretiva


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w Risco Conceitual


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w Análise de Riscos e de Decisão

Objetivo: analisar os problemas de riscos na construção e

operação de uma forma mais estruturada, utilizando-se uma

análise formal, minimizando-se os riscos.

Resultado: as decisões deixam de ser intuitivas e empíricas e

passam a ser mais estruturadas. Evita-se de correr riscos sem a

análise de suas conseqüências.


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Processo de Decisão para Obra de Construção Pesada

Identificação e

descrição de possíveis

alternativas

Determinação dos

critérios de decisão e

método de classificação

de diferentes

alternativas

Classificação após

risco calculado

Classificação após

outros critérios

Alternativa

recomendada

ANÁLISE DE RISCO

ANÁLISE DE DECISÃO

Decisão sob riscoCritérios baseados em

preferência


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Consequências de Investigações Geológicas & Geotécnicas –

Projeto – ATO – Construção – Gestão de Riscos Aquém do Ideal


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Diferença de inclinações entre os taludes esquerdo e direito (menos

acentuado).


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Trinca na laje de fundo decorrente da distorção do túnel.


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Trinca no encontro da calota com o pé-direito (segunda ruptura).


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Trinca verificada na primeira ruptura.


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Projeto Executivo e ATO (Acompanhamento Técnico de Obra) do túnel de dutos, com 5 km de extensão, sendo 300 m escavado pelo método convencional (NATM) e 4,9 km escavado por tuneladora (TBM) em rocha.


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Tuneladora para escavação de 4.900 m de rocha.


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Riscos inerentes ao projeto, construção e operações de

túneis em solo e/ou rocha;

Gestão de Riscos e suas aplicações em obras subterrâneas –

Conceitos Básicos;

Riscos Imprevisíveis X Riscos Imprevistos;

Responsabilidades: Concedente, Construtor e do Projetista;


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Riscos e imprevistos Geológicos-Geotécnicos;

Detecção antecipada de riscos;

Ações corretivas para minimizar riscos;

Matriz de riscos de projeto e construção de túneis;


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Impactos na superfície e em edificações próximas;

Impactos na superfície e em edificações próximas;

Compartilhamento de riscos construtivos, geológicos e

geotécnicos;

Gestão da segurança em áreas urbanas e não urbanas;


+55 11 2110-7211 a 7214 51

Riscos Geológicos, Geotécnicos e de Segurança do trabalho em

obras subterrâneas.

Análise crítica do projeto e identificação de riscos;

O melhor momento para reduzir riscos e na fase de projeto

(estudos de viabilidade, projeto básico, projeto executivo), antes

de iniciar a obra;

Procedimentos de controle e protocolos de gestão de risco;


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Procedimentos de controle e protocolos de gestão de risco.

Plano de gestão de riscos da obra (PGR);

Registro de riscos (Risk Register);

Monitoramento e acompanhamento técnico da obra (A.T.O.);


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Práticas recomendadas para a gestão de riscos.

Consulting board e comitê de gestão de risco;

Riscos e sua gestão (previsões para dano máximo provável,

gestão regular de riscos, etc.);

Gestão de riscos em projetos complexos;

Responsabilidades e riscos depois do comissionamento (fase de

operação);


+55 11 2110-7211 a 7214 54

RISCO

É o evento ou condição desconhecida, que poderá ter efeitos

positivos e/ou negativos.


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Prevenir-se ante o imprevisível, impactos na construção;

Custos;

Segurança:

Acidentes durante a obra;

Acidentes durante a operação;


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Acidentes durante a obra.


+55 11 2110-7211 a 7214 57

Acidentes durante a obra.


+55 11 2110-7211 a 7214 58

Risco é um evento que se compõe de três elementos:

Probabilidade, escolha e consequência;

Por exemplo: Molhar-se com água da chuva durante o caminho de casa até o

escritório é um risco que se corre. A probabilidade de que isso ocorra é

calculado em função dos número de dias que choveu na hora de ir ao trabalho

ao longo do ano passado, dividido por 365 dias.

As consequências (impactos) deste evento são:

Gripe;

Situação desagradável;

Incômodo durante a jornada de trabalho;


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As possibilidades para este evento:

Aceitar o risco (não me importo em me molhar, e não gosto de guarda

chuva;

Descobrir um conjunto de controles que minimizem (ou mitiguem) as

possibilidades de ser vítima do evento, caso ele ocorra.


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Controles: São políticas, procedimentos, práticas ou estruturas organizacionais

pensados de forma a conferir uma garantia razoável de que os objetivos de

negócio serão alcançados e os eventos indesejáveis serão prevenidos ou

detectados, e corrigidos.

Para o risco anterior, temos a seguinte situação:

Objetivo: Trabalhar sempre seco.

Os controles neste caso se resumem às seguintes práticas?

Como forma de detecção:

Consultas realizadas diariamente para saber a previsão do tempo;


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Cinco pontos básicos na Gestão de Riscos em Obras

Subterrâneas

Plano e estratégia de gestão de riscos;

Processo de identificação dos riscos;

Processo de qualificação dos riscos;

Processo de quantificação dos riscos;

Processo de monitoramento e controle dos riscos.


+55 11 2110-7211 a 7214 62

Casos históricos – Riscos em túneis, acidentes durante a obra.

Aumento significativo do número de demandas de seguro

(Claims);

Prêmios <<< Demandas de seguro;

Gastos com reparações >>> Custo inicial da obra;

Dificuldades de obtenção de seguros para obras.


+55 11 2110-7211 a 7214 63

Objetivos e resultados do procedimento de Gestão de Riscos

Fixar padrões mínimos de avaliação de riscos e procedimentos de

gestão de riscos;

Definir claramente as responsabilidades das partes envolvidas;

Reduzir as probabilidades de perda;

Diminuir o número e tamanho dos “Engineering Claims”.


+55 11 2110-7211 a 7214 64

Plano de gestão de riscos

Abaixo uma sequência obrigatória de atividades:

Controlar riscos Identificar riscos e

tolerâncias

Avaliar e medir riscos

Monitorar e comunicar

riscos


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Análises de riscos em obras civis

Identificar riscos em potencial;

Identificar modos de ruptura;

Estimativa estatística de riscos;

Avaliar medidas de redução de riscos;

Avaliar medidas corretivas necessárias;

Estabelecer estratégia para reduzir os riscos;


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risco= f (danos, probabilidade, consequência);

O que pode dar errado (danos)?

É provável que isso aconteça (probabilidade)?

O que as perdas (materiais, ambiental, vidas, etc.) causarão

(consequência)?

R= P x I

Risco = Probabilidade x Impacto


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Gestão de riscos no projeto , construção e operação em obras de

infraestrutura

Detecção de riscos e ação corretiva;

O risco conceitual;

Enfoque estruturado de análises de riscos;

Recomendações para aumentar a segurança;

Questionário (complementação das informações);

Lista de verificação (check list);


+55 11 2110-7211 a 7214 68

Análises de riscos e de decisão

Objetivo: Estudar o problema dos riscos na construção e

operação de uma forma mais estruturada, usando uma análise

formal para minimizar os riscos.

Resultado: Decisões deixam de ser intuitivas e empíricas, e

tornam-se mais estruturadas. Evita-se correr riscos sem ter

avaliado as consequências.


+55 11 2110-7211 a 7214 69

PARÂMETROS DE CONTINGÊNCIAS NAS DIVERSAS FASES DE ESTUDOS E PROJETOS

Tabela 1 – Parâmetros de Contingencias nas Diversas Fases do Empreendimento

PARAMETROS DE CONTINGENCIAS NAS DIVERSAS FASES DE ESTUDOS E PROJETOS PARA EMPREENDIMENTOS DE INFRA ESTRUTURA RODOVIÁRIA, FERROVIÁRIA, DUTOVIAS E SIMILARES

Estudos de

Viabilidade

Estudo de

Concepçao

Projeto Funcional

ou AnteProjetoProjeto Básico Projeto Executivo

OBJETIVOS GERAIS

Avaliação do

Empreendimento

/ Estimativa inicial

parametrica dos

custos

Conceituação e

definiçao das

caracteristicas

gerais do

Empreendimento

Representação

tecnica do

detalhamento

preliminar do

empreendimento e

de seus elementos,

instalações e

componentes

Elaboração do

conjunto de

documentos

tecnicos

necessários para a

completa definição

da obra e do

Empreendimento

Elaboração do conjunto de

documentos tecnicos

elaborados de acordo com

as normas, contendo o

detalhamento construtivos,

peças e equipamentos a

serem incorporados ao

Empreendimento

100%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

15%

10%

5%

0%

30 a 50 20 a 40 20 a 40 10 a 30 5 a 15

40% 30% 30% 20% 10%

Considerações e recomendações:

3. As boas práticas de Engenharia deverão ser adotadas em todas as fases dos estudos;

FASES DE

DESENVOLVIMENTO

1. Contingências não são consideradas nas composições de custos padrão. Um empreendimento sempre estará

sujeito a diferentes naturezas de contingências sugeitos a impedimentos identificáveis na execução

(Interferencias, desapropriações, l icenças, projetos, geologia, geotecnia, hidrologia, pluviometria, entre outros),

e no canteiro ( restrição à logística, condição de trabalho da mão de obra, restrição ambiental, entre outros),

que devem ser consideradas porque impactam o custo. Face à sua variação, são identificadas e

particularizadas caso a caso, a partir do levantamento das condições de execução do serviço, devendo implicar

em processo de ajustes de Engenharia nas composições de custo padrão.

2. Deverá ser elaborada uma análise de contingencias para cada empreendimento, adotando uma simulação de

probabilidades, contemplando todos os riscos envolvidos;

4. Ocorrencias de condições geologicas e geotecnicas imprevíveis, eventos de força maior, riscos politicos,

fatos e eventos supervenientes, impactos economicos significativos, sugere revisão dos criterios e parametros.

PARAMETROS ADMISSÍVEIS PARA CONTINGENCIAS DOS RISCOS ENVOLVIDOS

FAIXA DE IMPRECISÃO / INCERTEZAS ( % )

IM

P R

E C

I S

Ã O


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PARAMETROS DE CONTINGENCIAS NAS DIVERSAS FASES DE ESTUDOS E PROJETOS PARA EMPREENDIMENTOS DE INFRA ESTRUTURA RODOVIÁRIA, FERROVIÁRIA, DUTOVIAS E SIMILARES

Estudos de

Viabilidade

Estudo de

Concepçao

Projeto Funcional

ou AnteProjetoProjeto Básico Projeto Executivo

OBJETIVOS GERAIS

Avaliação do

Empreendimento

/ Estimativa inicial

parametrica dos

custos

Conceituação e

definiçao das

caracteristicas

gerais do

Empreendimento

Representação

tecnica do

detalhamento

preliminar do

empreendimento e

de seus elementos,

instalações e

componentes

Elaboração do

conjunto de

documentos

tecnicos

necessários para a

completa definição

da obra e do

Empreendimento

Elaboração do conjunto de

documentos tecnicos

elaborados de acordo com

as normas, contendo o

detalhamento construtivos,

peças e equipamentos a

serem incorporados ao

Empreendimento

100%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

15%

10%

5%

0%

30 a 50 20 a 40 20 a 40 10 a 30 5 a 15

40% 30% 30% 20% 10%

Considerações e recomendações:

3. As boas práticas de Engenharia deverão ser adotadas em todas as fases dos estudos;

FASES DE

DESENVOLVIMENTO

1. Contingências não são consideradas nas composições de custos padrão. Um empreendimento sempre estará

sujeito a diferentes naturezas de contingências sugeitos a impedimentos identificáveis na execução

(Interferencias, desapropriações, l icenças, projetos, geologia, geotecnia, hidrologia, pluviometria, entre outros),

e no canteiro ( restrição à logística, condição de trabalho da mão de obra, restrição ambiental, entre outros),

que devem ser consideradas porque impactam o custo. Face à sua variação, são identificadas e

particularizadas caso a caso, a partir do levantamento das condições de execução do serviço, devendo implicar

em processo de ajustes de Engenharia nas composições de custo padrão.

2. Deverá ser elaborada uma análise de contingencias para cada empreendimento, adotando uma simulação de

probabilidades, contemplando todos os riscos envolvidos;

4. Ocorrencias de condições geologicas e geotecnicas imprevíveis, eventos de força maior, riscos politicos,

fatos e eventos supervenientes, impactos economicos significativos, sugere revisão dos criterios e parametros.

PARAMETROS ADMISSÍVEIS PARA CONTINGENCIAS DOS RISCOS ENVOLVIDOS

FAIXA DE IMPRECISÃO / INCERTEZAS ( % )

I

MP

R E

C I

S Ã

O


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Conclusões

Principais causas de acidentes:

O desconhecimento da hidrogeologia e geotecnia, devido à

investigações insuficientes;

Falta de planejamento, controle e gestão das obras;

Subestimação dos riscos;


+55 11 2110-7211 a 7214 72

Considerações Finais

Sugestões para minimizar a probabilidade de encontrar condições

inesperadas de natureza crítica:

Planejamento e estudo geológico executados em mais do que uma

fase e, dependendo do método de construção selecionado;

Selecionar o método construtivo com base nas condições

geológicas, usando análise de riscos e de decisão;

No principio do projeto, identificar os riscos e melhorar as

estratégias de controle de riscos efetivos .


+55 11 2110-7211 a 7214 73

Apoio de A.T.O (Acompanhamento Técnico de Obra);

Elaborar planos e procedimentos de contingência;

É necessário implementar a pratica comum em outros países de

análise critica – revisão e validação de projeto;

Contratação pelo melhor preço (menor preço final para o projeto

como um todo – trabalho - operação – manutenção) e não o

menor custo de construção;

Iniciar a obra com projeto executivo detalhado;


+55 11 2110-7211 a 7214 74

Conclusões e Considerações finais

Implantação da cultura de segurança entre:

Projetistas;

Construtores;

Proprietários;

Junto com a lista de verificação (check list) reduzirão os riscos na

construção.

RMP – Risk Management Plan (Plano de Gestão de Riscos);

RR – Risk Register (Registro de Riscos),


+55 11 2110-7211 a 7214 75

Todos estes procedimentos e ações, em conjunto com a

aplicação da lista de verificação (check list) de anomalias,

reduzirão os riscos no projeto, construção e operação das obras

subterrâneas construção pesada.

Como resultado, os sucessos irão tornar-se cada vez mais

frequente e, consequentemente, a falta de sucesso irá tornar-se

cada vez menos frequentes.


+55 11 2110-7211 a 7214 76

Tendências Atuais na Gestão de Riscos;

Indicadores de ocorrências e não conformidades;

Procedimentos para Execução de Atividades;


+55 11 2110-7211 a 7214 77

“Nenhum projeto de construção está livre de riscos. Os riscos

podem ser administrados , minimizados, compartilhados ,

transferidos e aceitos, mas jamais podem ser ignorados”


+55 11 2110-7211 a 7214 78

Bibliografia utilizada:

http://www.geocompany.com.br/ftp/projetos_tuneis2012.pdf

Como aprimorar o projeto e construção de túneis : prevenção e

gerenciamento de riscos

http://www.geocompany.com.br/ftp/gros.pdf

Gerenciamento de Riscos em Obras Subterrâneas

http://www.geocompany.com.br/ftp/artigo8.pdf

Segurança, colapso e ruptura de túneis urbanos em NATM

http://www.geocompany.com.br/ftp/projetos_tuneis2012.pdf

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Riscos Geológicos Geotécnicos no Projeto e Construção de...

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