| Resumo: |
Os terramotos são um dos fenómenos naturais mais destrutivos. A atividade sísmica representa uma séria ameaça a pessoas e bens localizados em locais vulneráveis, incluindo infra-estruturas críticas (i.e., edifícios públicos, terminais e estações de transporte, hospitais, edifícios históricos, bem como pontes e sistemas enterrados de redes de distribuição e abastecimento de água, esgotos ou gás). A liquefação dos solos, frequentemente associada aos sismos, tem sido uma das causas dos mais dramáticos danos a infraestruturas de engenharia, com sérias perdas humanas, como recentemente no Japão (2011, Great East Earthquake), na Nova Zelândia (2010-11 Christchurch) e em Itália (2012, Emilia-Romagna). A perda de edifícios residenciais e de infraestruturas (especialmente encontros de pontes) e redes de tubagens enterradas puseram em risco serviços públicos básicos e de assistência às populações.
Nas regiões Centro e Sul de Portugal com elevada densidade populacional e altamente sísmicas, localizam-se depósitos granulares aluvionares, que devem ser cuidadosamente classificados em termos de nível de risco. A suscetibilidade à liquefação e à mobilidade cíclica de alguns deles foi já identificada, mas não está sistematizada. Justifica-se a investigação baseada em ensaios in situ e laboratoriais dos solos arenosos, silto-arenosos e até areno-siltosos pouco ou não plásticos, incluídos naqueles depósitos. É muito importante definir um protocolo de identificação do risco, eficiente e com custo-benefício otimizado, de modo a aumentar a segurança das populações. Há necessidade de conceber soluções eficazes de avaliação da e proteção contra a suscetibilidade sísmica com custo controlado, para salvaguardar as infraestruturas críticas de serviços e edifícios, de modo a mitigar os impactos e efeitos dos eventos sísmicos, incluindo danos associados e perdas humanas. Os códigos portugueses (DNA) não contemplam uma abordagem clara ao zonamento do risco de liquefação. A introdução de  |
Resumo
Os terramotos são um dos fenómenos naturais mais destrutivos. A atividade sísmica representa uma séria ameaça a pessoas e bens localizados em locais vulneráveis, incluindo infra-estruturas críticas (i.e., edifícios públicos, terminais e estações de transporte, hospitais, edifícios históricos, bem como pontes e sistemas enterrados de redes de distribuição e abastecimento de água, esgotos ou gás). A liquefação dos solos, frequentemente associada aos sismos, tem sido uma das causas dos mais dramáticos danos a infraestruturas de engenharia, com sérias perdas humanas, como recentemente no Japão (2011, Great East Earthquake), na Nova Zelândia (2010-11 Christchurch) e em Itália (2012, Emilia-Romagna). A perda de edifícios residenciais e de infraestruturas (especialmente encontros de pontes) e redes de tubagens enterradas puseram em risco serviços públicos básicos e de assistência às populações.
Nas regiões Centro e Sul de Portugal com elevada densidade populacional e altamente sísmicas, localizam-se depósitos granulares aluvionares, que devem ser cuidadosamente classificados em termos de nível de risco. A suscetibilidade à liquefação e à mobilidade cíclica de alguns deles foi já identificada, mas não está sistematizada. Justifica-se a investigação baseada em ensaios in situ e laboratoriais dos solos arenosos, silto-arenosos e até areno-siltosos pouco ou não plásticos, incluídos naqueles depósitos. É muito importante definir um protocolo de identificação do risco, eficiente e com custo-benefício otimizado, de modo a aumentar a segurança das populações. Há necessidade de conceber soluções eficazes de avaliação da e proteção contra a suscetibilidade sísmica com custo controlado, para salvaguardar as infraestruturas críticas de serviços e edifícios, de modo a mitigar os impactos e efeitos dos eventos sísmicos, incluindo danos associados e perdas humanas. Os códigos portugueses (DNA) não contemplam uma abordagem clara ao zonamento do risco de liquefação. A introdução dessas técnicas poderá fornecer orientações para a sua implementação no código de construção da União Europeia (Eurocódigo 8, EN1998), aplicável a regiões de elevada sismicidade.
Os estudos propostos neste projeto concentrar-se-ão na elaboração de metodologias práticas, úteis em zonas onde as técnicas e procedimentos mais elaborados e rigorosos possam não estar disponíveis. A abordagem baseia-se em ensaios in situ de modo a identificar claramente os depósitos suscetíveis de sofrer liquefação com base em índices explícitos resultantes da interpretação desses ensaios, criando uma classificação expedita dessa suscetibilidade. Os campos experimentais serão selecionados após uma análise das informações qualitativas sobre as condições de estado dos solos (baixa compacidade e espessura significativa de depósitos granulares). A avaliação do risco sísmico terá em conta a amplificação local, em zonas de maior espessura de depósitos de solos mais soltos, submersos e com mais ou menos finos. Combinando os dois mapas, o da ação - já disponível - e o de perigo de liquefação - cujo protocolo se pretende criar, objetiva-se a criação de zonamentos integrados.
Os trabalhos recentes do grupo de geotecnia da FEUP/CONSTRUCT confirmaram que a avaliação da instabilidade de solos granulares carregados em condições não drenadas, pode ser modelada pelos conceitos da Mecânica dos Solos dos Estados Críticos, tanto para condições de carregamentos estáticos ou monotónicos, como para carregamentos cíclicos. Foram, porém, identificadas limitações associadas a percentagem de finos, fábrica inter-particular, envelhecimento associado a sobreconsolidação ou cimentação, estado de tensão confinante ou trajetória de tensões induzidas, que serão avaliadas no decurso do projeto.
A estimativa da razão de resistência cíclica CRR a partir de resultados de ensaios in situ, SPT,CPT, DMT, PMT ou geofísicos, é ainda controversa particularmente destes últimos. Estas abordagens têm cariz semi-empírico e por isso são limitadas em termos de generalização de uma interpretação correta da instabilidade do solo, passível de ser obtida através de ensaios laboratoriais. De forma a clarificar as razões para tais diferenças, irá realizar-se uma campanha de amostragem de elevada qualidade com a nova técnica de "gel-push sampler". As amostras recolhidas serão ensaiadas em equipamentos de alto desempenho (triaxial cíclico, corte simples e corte simples direto cíclico, torsional cíclico, com medições das ondas de corte e de compressão), de modo a identificar alguns dos fatores que controlam o seu comportamento.
A modelação numérica das condições específicas dos locais será feita, baseada nos parâmetros fundamentais deduzidos dos ensaios de laboratório, confrontando três abordagens distintas da instabilidade, nomeadamente: "Stress-Density" (SD), SANISAND, o novo modelo da UPC (Barcelona) e o "PM4Sand" (UCDavies), com o apoio dos consultores internacionais que irão trabalhar no projeto. |
| Resultados: |
Relativamente às tarefas T1, T2, T3, a seleção de campos experimentais foi conseguida, com base na informação geológica e geotécnica disponível e que foi suficientemente exaustiva (singular no âmbito nacional) para se produzir critérios confiáveis para o estabelecimento dos protocolos que viriam a ser definidos para avaliação de liquefação origem sísmica nos locais escolhidos pela sua perigosidade, nomeadamente que contivessem significativas camadas de solos liquidificáveis pelo seu potencial (suscetibilidade) e perigosidade (hazard). Para tal foram estudados, após levantamento dos registos de ocorrências anteriores em sismos passados, com enquadramento das condições geológicas, e em zonas habitadas ou dotadas de infraestruturas relevantes. Para tal, realizou-se um exaustivo trabalho na procura e recolha do maior número possível de relatórios de prospeção geológico-geotécnica existentes, de modo a poder identificar fundamentadamente as zonas com maior interesse do ponto de vista dos critérios de seleção (Viana da Fonseca et al, 2016, Saldanha, 2017, Alves, 2017, Ferreira et al., 2019, Molina-Gómez et al., 2019, Viana da Fonseca et al. 2019).
desenvolveram-se os trabalhos de prospeção geológica, geotécnica e geofísica no segundo campo experimental, designado Norte de Benavente. A campanha de prospeção (na LZVFX) incluiu duas longas sondagens (próximo de 70m) com ensaios SPT contínuos e amostragem em furos gémeos com o sistema Mazier (recolha de 24 amostras de qualidade superior em profundidade), tendo sido preparados esses furos com encamisamento específicos para viabilizar a realização de dois perfis de ensaios sísmicos entre furos (CH – “cross-hole”). Nesse mesmo “sitio experimental” foram realizados mais 21 CPTU (ensaio de penetração estática com piezocone) e 10 ensaios dilatométricos planos espaçados de curto (DMT) que viriam a contextualizar estes solos aluvionares e marinhos da bacia do baixoTejo e assim proceder a correlações paramétricas de grande valor, dada a sua representatividade (Viana da Fonseca et al. 2019, Ferreira et al. 2019a, b). Na zona norte de Benavente, próximo do Rio Tejo onde há registos claros de liqufação de solos no grande sismo de 1909, foram realizados duas sondagens (até ao firme) geminadas com SCPTU (ensaio de penetração estática com piezocone com módulo sísmico) e ensaios dilatométricos planos espaçados de curto e também equipado com o módulo sísmico (SDMT), onde foram recolhidas amostras o sistema inovador Dames & Moore (31 amostras de qualidade elevada) e outras seis sondagens incidindo sobre os horizontes liquidificáveis – reconhecidos por aqueles ensaios precedentes - onde foram recolhidas 29 amostras de qualidade “única” com o sistema avançado e raro Gel-Push, em particular a sua versão para solos muito sensíveis (G-PS). Estes ensaios são identificados no Anexo A (Viana da Fonseca et al. 2019 a), b e c, Ramos et al.2019 a, b, c e d) Esta campanha foi ainda completada com alguns ensaios geofísicos de superfície, reconhecidamente ajustados para o mapeamento da bacia em termos geotécnicos e, sobretudo, para a caracterização das ações sísmicas presentes nos horizontes sedimentares qua a constituem, à luz das ações de referência (DNA – EC8 ou Share®), mas também a partir do de um levantamento acurado de do firme sísmico, e da frequência principal envolvida nos solos liquidificáveis. O último trabalho que está em elaboração, apresentará uma síntese do protocolos obtidos. |
| Observações: |
A avaliação do risco de liquefação de origem sísmica teve em conta a amplificação local, em 2 zonas bem representativas de situações de grande perigosidade a este fenómeno (no vale inferior do rio Tejo, na zona da grande Lisboa) e numa intermédia do Centro do País, em Aveiro, com grandes espessuras de depósitos de solos mais soltos, submersos e com mais ou menos finos. Daí decorreram diversas recomendações para a aplicação de protocolos de caracterização de solos e avaliação de risco de liquefação de origem sísmica (expressas em inúmeras publicações), tendo como base resultados de ensaios in situ mais ajustados / otimizados dentro de uma estrutura baseada em ferramentas de interpretação inovadoras, bem como quando necessário (como e o caso de modelos numéricos mais exigentes em infraestruturas críticas mais sensíveis) em ensaios em laboratório, tanto convencionais como avançados. Um dos objectivos alcançados e mesmo ultrapassado foi a demonstração da viabilidade de obtenção de amostras de grande qualidade em solos altamente sensíveis e liquidificáveis com recurso a técnicas muito avançadas, complexas e raras (o GEL-PUSH SAMPLER que foi utilizado em Portugal pela primeira vez é um sistema de referência mundial e RARO confirmou-o) e da possibilidade de utilização de um sistema bem menos complexo e menos oneroso (o amostrador DAMES & MOORE) com semelhante desempenho, com foi demosntrado. A sua utilização pioneira pela empresa Teixeira Duarte que ganhou o concurso de prestação de serviços, capacitou-a para esse fim, o que constitui também uma mais valia do projeto, nas vertente da integração de conhecimento da investigação aplicada desenvolvida a partir de um centro de investigação da FCT (CONSTRUCT), na FEUP, nas empresas de prestação de serviço qualificado. |