AULA 11-2DIA - ANDRÉ ASSIS -CBT_Fortaleza

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“Conceitos de Projetos e Construção de Túneis”
Data: 29 e 30 de Outubro de 2012
Local: CREA –CE
Realização: Parceiros:
Conceitos de Projetos e Construção de Túneis
PROJETOS – CONSIDERAÇÕES FINAIS
Instrutor: Prof. André Assis, PhD
(UnB / ITACET)
Prof. André P. Assis, PhD (UnB / ITA)
André Assis é professor titular da Universidade de Brasília (UnB), atuando nas áreas de túneis e
barragens (com cerca 60 dissertações de mestrado e teses de doutorado já orientadas). Graduou-se
pela própria UnB (1980) e obteve seu doutorado pela Universidade de Alberta, Canadá (1990). Foi
professor visitante na Universidade de Nevada, EUA e no Instituto Federal Tecnológico de Lausanne,
Suíça. Já publicou mais de 200 artigos técnicos e científicos, e de 100 relatórios de consultoria
(metrôs: Brasília, Bucareste e São Paulo; trem de alta velocidade Rio / São Paulo TVA-BR; barragens:
Queimado, Serra do Facão, Batalha, Simplício e Ferreira Gomes). Foi presidente do Comitê Brasileiro
de Túneis (CBT) e da Associação Internacional de Túneis e do Espaço Subterrâneio (ITA). No momento,
é coordenador do Comitê para Educação e Formação da ITA (ITACET), consultor de diversos projetos
hidrelétricos no Brasil e no exterior, e da empresa Herrenknecht, editor da revista Soils & Rocks
International e presidente eleito, gestão 2013-2014, e atual secretário geral da Associação Brasileira
de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica (ABMS).
SumárioSumário
Condicionantes e PeculiaridadesCondicionantes e Peculiaridades
IntroduçãoIntrodução
2
3
1
5
ConsideraçõesConsiderações FinaisFinais
InteraçãoInteração ProjetoProjeto--ConstruçãoConstrução
PrincipaisPrincipais FatoresFatores dede RiscosRiscos dede ProjetoProjeto
3
4
Introdução, Demanda e Uso
• Urbanização (após 
anos 50)
• Era Ambiental (após • Era Ambiental (após 
1960)
• Avanços na Engenharia 
e Tecnologia de Túneis
• Transporte de Massa e Vias Expressas
• Utilidades Públicas (água, esgoto, cabos etc.)
Demanda de Túneis
• Controle de Enchentes
• Revitalização de Centros
• Túneis Interurbanos Longos
Rodoanel de Madri M-30
• Segurança
– Durante a Construção
Dificuldades na Decisão por Obras 
Subterrâneas
– Durante a Operação
• Custos
– Conceito Custo Global
– Balanço Social
Tendências da Indústria Tuneleira
� Métodos construtivos de alto risco
� Tendência para contratos por preço global
� Condições contratuais unilaterais � Condições contratuais unilaterais 
(cronogramas e orçamentos apertados)
� Competição leonina na indústria da 
construção
Aumento do número de acidentesAumento do número de acidentes
Acidentes NotáveisAcidentes Notáveis
dos Anos 90dos Anos 90
Estatística sobre Causas de Acidentes em 
Túneis
Causas de Acidentes
ProjetoProjeto
Construção
Gerenciamento
Força Maior
Investigação Insuficiente
(ITIG, 2007)
““Nenhum empreendimento civil (projeto e construção) está livre de riscos.Nenhum empreendimento civil (projeto e construção) está livre de riscos.
Riscos podem ser gerenciados, minimizados,Riscos podem ser gerenciados, minimizados,
compartilhados, transferidos ou simplesmente aceitos.compartilhados, transferidos ou simplesmente aceitos.
Só não podem ser ignorados.”Só não podem ser ignorados.”
(Sir Michael (Sir Michael LathamLatham, 1994), 1994)
21.10.2012
Condicionantes e Peculiaridades de Grandes 
Obras Subterrâneas em Meios Urbanos
(Kovari & Ramoni, 2004):
• Condições de Maciço• Condições de Maciço
• Meio Urbano
• Cenários de Risco
Meio Urbano
• Restrições de alinhamento
• Baixa cobertura
• Existência de estruturas lindeiras• Existência de estruturas lindeiras
• Objetos intrusos dentro do maciço
• Restrições de espaço para serviços 
auxiliares
• Alta visibilidade dos danos
Restrições de
Alinhamento
• Condicionado pela demanda
• Influenciado por restrições urbanas (p.ex., 
locais para torres de ventilação) locais para torres de ventilação) 
• Preferível sob espaço público
• Inevitável passar abaixo de estruturas já 
existentes
•• É necessário lidar com condições É necessário lidar com condições 
existentes de maciçoexistentes de maciço
Baixa Cobertura
• Facilidade de mobilidade leva a acessos 
tão rasos quanto possível
• Túneis com diâmetros cada vez maiores• Túneis com diâmetros cada vez maiores
• Conceito de Túneis de Baixa Cobertura
- Tipo de ruptura
-Campo de deslocamentos pode atingir a
superfície ou estruturas existentes
Baixa Cobertura �
Modo de Ruptura
Existência de Estruturas Lindeiras
• Tipos de estruturas (vias de transporte, redes 
de utilidades públicas, edificações, sítios 
históricos)históricos)
• São afetadas pelo campo de deslocamentos 
induzidos, mas também o afetam
• Sensibilidade ao potencial de danos
Existência de 
Estruturas Lindeiras
Objetos Intrusos no Maciço
• Conflito direto com o alinhamento do túnel
– Elementos estruturais (fundações, 
cortinas, tirantes)cortinas, tirantes)
– Redes de utilidades públicas
– Poços e cisternas
– Raízes e troncos de árvores
Objetos Intrusos no 
Maciço
Restrições de Espaço para 
Serviços Auxiliares
• Investigações GG
• Poços de ataque
• Torres de ventilação• Torres de ventilação
• Transporte e disposição de produtos de 
construção (canteiros e bota-foras) 
• Rebaixamento de lençol freático
• Melhoria e reforço de maciço
• Monitoração
Condições de Maciço
Lidar com condições existentes
• Formações geológicas recentes
• Aterros• Aterros
• Frequentes alterações de condições de 
maciço (intemperismo)
• Presença de água subterrânea
Geologia complexa requer Geologia complexa requer 
melhoria e Reforço de Maciçosmelhoria e Reforço de Maciços
Enfilagens
Reforço de face com 
elementos de fibra de 
vidro
Purpose of Ground Improvement (Grasso, 2009)
Needs for Ground Improvement CONV TBM
Geo-problems (thrust zone, shear zone, fault 
zone especially when water-bearing, zone of 
very poor quality ground, Kartstic voids …) ● ●
Insufficient self-supporting time ●
Unacceptable ground surface settlement ● ●
Conventional
Difficult ground condition Unacceptable ground surface settlement ● ●
Very low overburden underpasses in urban 
area ● ●
Keeping natural water table ● ●
Global face stability ●
Face stability during machine maintenance ●
Modify Ground Reaction Curve (GRC) (radial 
and longitudinal directions) ● ●
Water inflow with high pressure ● ●
Interaction of newly designed underground 
structures with those excavated earlier ● ●
Flowing ground ● ●
Tunnelling
Mechanised “TBM”
Difficult ground condition
Limit work condition
Cenários de Riscos
• Eventuais colapsos até a superfície
• Danos devido ao campo de 
deslocamentos induzidos
Critérios de projeto emCritérios de projeto em
termos de deslocamentostermos de deslocamentos
ou danos admissíveisou danos admissíveis
Alta Visibilidade 
dos Danos
• Sensibilidade social e 
política de eventuais 
danosdanos
• Perda de confiança 
pública é muita 
negativa para a 
indústria tuneleira
Princípios do Comportamento de Túneis
• Escavação do 
maciço
• Instalação do 
sistema de suporte
Interação
Maciço-Suporte ����
Anel de Suporte do 
sistema de suporte
• Monitoração
Maciço Reforçado
Método 
Observacional
Geologia Local
Ensaios (Lab. e Campo)
Experiência do 
Projetista
Investigações
Modelo Geomecânico
Método de Escavação e 
Sistema de Suporte
Modelo Estrutural e Modelo Estrutural e 
Previsões de Projeto
Ok?
Sim
Não
Elementos de
Projeto
Projeto Verificado
Experiência do 
Construtor
Construção e
Gerenciamento
Elementos de
Construção
Projeto Verificado
Monitoração
Ok?
Sim
Não
Processo Validado
4 m6 m
H - 2 m
(H - 2 m) / 2
H
M1
E1
E2
P1
M2M4 M3 M5
P2
P4
P6
P3
P7
P5
Métodos Construtivos em Maciços Pouco Métodos Construtivos em Maciços Pouco 
Competentes e Meios Urbanos Competentes e Meios Urbanos 
ConvencionalConvencional
-- Escavação sequencial Escavação sequencial 
aliada a tratamentos aliada a tratamentos 
MecanizadosMecanizadosEspeciaisEspeciais
-- Escavação de face plena, Escavação de face plena, 
sob pressurizaçãosob pressurização
-- Métodos de vala, teto Métodos de vala, teto 
enfiladoenfilado etc.etc.
GRAVELSANDSILTCLAY
coarsemediumfinecoarsemediumfinecoarsemediumfine
P
e
rc
e
n
t
P
a
s
s
in
g
[%
]
Particle Size [mm]
0
10
20
30
60 10020620,60,20,060,020,0060,002
40
50
60
70
80
90
100
EPB
1
Water fo
r consistency, fo
am
for stic
kiness
2
Foam
3
Foam
+ Polymers, w
ater pressure