AVALIAÇÕES E PERICIAS NA GEOTECNIA DA CONSTRUÇÃO CIVIL

AVALIAÇÕES  E PERICIAS NA GEOTÉCNIA DA CONSTRUÇÃO CIVIL

A avaliação da segurança estrutural pode ser feita na engenharia de geotecnia com base em análises determinísticas ou probabilísticas. Todavia qualquer delas exige uma técnica, ou algoritmo de cálculo, que terá necessariamente um caráter determinístico. As causas que determinam ou implicam o início do colapso em maciços terrosos são várias, aparecendo cada uma com diferentes curvas de distribuição de ocorrências.

AVALIAÇÕES  E PERICIAS NA GEOTECNIA DA CONSTRUÇÃO CIVIL

Contudo, a simulação do colapso exige, inevitavelmente, a variação de uma ou mais dessas causas, até à obtenção de uma situação de decência global. Só então poderá ser medido, ou avaliado, o grau de segurança. Sucede que o grau de segurança assim obtido varia, de forma significativa, com a própria ação, ou causa, escolhida para conduzir o maciço ao colapso.
Este efeito, característico de um comportamento não linear, deve ser particularmente avaliado no caso das obras de geotecnia.
O algoritmo de cálculo devera modelar, o melhor possível, o comportamento do maciço na fase anterior ao colapso, bem como simular o próprio colapso. Como nem todos os métodos cumprem estas condições, e em particular a última, na que selecionar aqueles que satisfazem ao objetivo pretendido. Estão neste caso os métodos elasto-visco-plásticos, desenvolvidos para os solos e rochas, e o método não linear desenvolvido para maciços diaclasados. O modelo de cálculo em si, ou alguns dos seus parâmetros aparentemente secundários, podem ter influência no valor do coeficiente de segurança. O reconhecimento desta eventual influência deve ser feito previamente à aplicação do modelo de Cálculo.

Em 1964, Casagrande, no seu artigo “Role of the Calculated Risk in Earthwork and Foundation Engineering”, afirmava que a existência de riscos é inerente a qualquer projecto em geotecnia, e que tais riscos devem ser reconhecidos e sistematicamente tidos em conta no próprio projeto. Este será naturalmente o resultado da ponderação entre a economia e a segurança. Contudo, a relutância até agora mostrada pelos projetistas, e pelas outras entidades envolvidas, em admitir a existência de riscos, e na necessidade de os reconhecer a todos os níveis, tem sido uma constante, apesar de alguns importantes e significativos acidentes sucedidos a nível mundial.
O tema da segurança é, assim, uma área de reconhecida importância que, por razões específicas da geotecnia, deve ser objecto, da atenção dos especialistas. E que a prática corrente do uso de um coeficiente de segurança ao nível do projeto não permite, nem tem em consideração, uma análise apropriada de riscos.
Pelo que a ponderação em termos econômicos da mesma se acha baseada em princípios empíricos que conduzem a projetos demasiado caros ou demasiado perto dos limites da segurança requerida.
Está já a fazer-se, de resto, nesta área científica, um grande investimento nos domínios da segurança, verificando-se o reconhecimento de que os riscos não podem ser eliminados e, simultaneamente, uma grande vontade de abordar a questão da segurança de uma forma dita probabilística.
As formas simples e eficientes de aplicação de todas as técnicas desenvolvidas, não no domínio científico, mas ao nível do projeto, são afinal o maior desafio que agora se coloca.

Uma das dificuldades reconhecidas resulta de uma certa confusão existente quanto a forma de utilização da teoria das probabilidades e quanto a sua relação com outras teorias de análise da segurança. Quando um engenheiro usa um processo estatístico para caracterizar um determinado parâmetro de um solo, a partir de um certo número de ensaios, não esta a trabalhar com conceitos probabilísticos de segurança, mas sim a usar uma técnica estatística para extrair informação de um conjunto de medidas.
Salientam-se as seguintes aplicações da teoria das probabilidades à engenharia geotécnica:
- Otimização de sondagens, exploração e testes. Por exemplo, a teoria pode ser usada para projetar uma malha de sondagens tendo em vista a minimização da possibilidade de se ignorar uma zona fraca num maciço de solo ou rocha.
- Teoria de fiabilidade. Esta teoria fornece uma base para avaliar a segurança de componentes, de subestruturas ou global, de uma forma lógica e consistente.
- Otimização do projeto em face de incertezas. Nesta aplicação o desconhecimento de ações e de comportamentos estruturais pode ser tomado em conta tendo em vista uma otimização (econômica e de segurança) do projecto.
- Avaliação de riscos. Esta técnica envolve um conjunto de conceitos e procedimentos de cálculo, tal como de ramificações de acontecimentos e de caminhos de colapso.

AVALIAÇÕES  E PERICIAS NA GEOTECNIA DA CONSTRUÇÃO CIVIL

À análise convencional, ou determinística, do grau de segurança de uma obra, contrapõem-se as análises baseadas em conceitos probabilísticos. Da primeira resulta o chamado coeficiente de segurança determinístico; das últimas resultam os coeficientes de segurança probabilísticos, as probabilidades de falha ou colapso, a avaliação de riscos. Qualquer destas conduz a obtenção de uma noção de segurança mais de acordo com os riscos inerentes à execução de obras e à utilização de construções.

Uma análise da segurança diz-se determinística, num ponto de vista estrutural, quando existe uma confiança total nos parâmetros envolvidos no cálculo e quando se aceita como exacto o método de cálculo aplicado. Neste caso o coeficiente de segurança assim obtido diz-se determinístico. Pertencem a este tipo de análise a quase generalidade dos processos e técnicas de cálculo desenvolvidos na mecânica dos solos e rochas.

Uma análise da segurança diz-se probabilística quando na uma base probabilística na definição da segurança. Quando, por exemplo, o coeficiente de segurança resulta da aceitação de uma distribuição normal das ações e das resistências (acontecimentos aleatórios) e quando é usada a teoria das probabilidades na definição do colapso por comparação entre o esforço (resultado das ações) e a resistência.
Em relação aos materiais, o engenheiro geotécnico encontra dificuldades muito acrescidas, na aplicação das mesmas técnicas de avaliação de segurança, por ter de lidar com valores de dispersão mais acentuada. Uma análise pode basear-se na estatística para a caracterização dos parâmetros de um modelo de cálculo, usar conceitos estatísticos na definição das ações e o coeficiente de segurança resultante ser apenas probabilístico (ou semi-probabilístico). Para que uma análise da segurança possa ser considerada verdadeiramente probabilística será necessário introduzir mais qualquer coisa no calculo como, por exemplo, os conceitos da teoria da fiabilidade. Entre o cálculo puramente determinístico, o pseudo-probabilístico (ou semi-probabilístico) e o probabilístico na uma variação de significado (base teórica) e efetivamente importante mas que nem sempre se traduz em correspondente variação quantitativa dos resultados.

Um facto saliente é que em todos os casos se necessita de uma ferramenta, ou técnica de análise, que é o modelo de comportamento a usar no cálculo.
Este permite comparar os esforços devidos às ações com as resistências, de uma forma consistente, e de acordo com as teorias de comportamento local e estrutural dos diversos materiais.

A escolha do modelo de comportamento a usar no cálculo não é indiferente, ao contrário do que por vezes parece, e as variações introduzidas podem absorver toda a tentativa de definir melhor o conceito de segurança à custa de métodos, como o probabilístico, necessariamente mais sofisticados.
O uso de um método de cálculo perfeito, determinístico ou exacto, é impossível. O risco assumido pelo uso de um qualquer método deve ser avaliado e, dentro de certa forma, quantificado no cálculo final. Compete ao projetista a escolha do melhor método, centro do binómio: economia e segurança.

FONTE: António Campos e Matos
Imagens: Galli Group, Woodin Associates