Método observacional (MO)

Segundo Patel et al. (2007), pode-se distinguir monitorização de dois tipos: a utilizada num projecto tradicional e a baseada no MO.

Os projectos tradicionais de Engenharia do terreno são geralmente baseados num projecto, único, robusto e completamente desenvolvido, onde não existe a priori intenção de o alterar durante a construção. A instrumentação e monitorização podem ser utilizadas para verificar se as previsões iniciais são válidas e fornecer confiança a terceiros (e.g., proprietários de edifícios adjacentes, à zona a afectar pela escavação). No entanto desempenham um papel muito passivo. Num recente trabalho sobre MO (CIRIA, 1999 in op. cit.), esta abordagem de projecto tradicional é chamada de “projecto pré-definido”.

Pelo contrário, no MO a monitorização desempenha um papel muito activo no projecto e construção, permitindo que as modificações que se venham a revelar necessárias sejam realizadas dentro de um quadro contratual acordado, que envolve todas as partes (i.e., Dono de Obra, Projectista e Empreiteiro). As estruturas executadas com base nos métodos de projecto tradicionais são consideravelmente mais caras quando comparadas com aquelas que utilizam o MO (Lossmann & Motycka, 2007). O MO é mais exigente que o projecto tradicional, uma vez que assume como ponto de partida as incertezas das reais condições dos terrenos e conduz a um maior rigor, em termos de previsão de cenários e do comportamento da obra, bem como ao planeamento prévio com vista a uma eficaz capacidade de intervenção.

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Quadro 5.2. Comparação entre projecto pré-definido e o MO (Patel et al., 2007, adaptado). Projecto pré-definido Método observacional

Trabalhos permanentes Trabalhos temporários

Um conjunto de parâmetros Dois conjuntos de parâmetros

Um projecto / previsões Dois projectos / previsões

Definição do método construtivo Métodos integrados de projecto e de construção

Método pré-definido de trabalhos temporários pelo

Empreiteiro Métodos são relacionados com os níveis de alerta

Validação das previsões não excedidas pela

monitorização Sistema de monitorização abrangente e robusto

Se as verificações forem ultrapassadas, considerar: Melhor maneira de adoptar o projecto; Redefinir o projecto pré-definido, reavaliando as incertezas geotécnicas no terreno.

Processo de revisão e modificação: Plano de contigência; Plano de melhoramento.

Plano de emergência Plano de emergência

O MO é utilizado, essencialmente, para obras onde se verifiquem grandes incertezas do terreno, como é o caso dos túneis, e de cujo colapso durante a fase de construção possam advir consequências muito graves. Nicholson et al. (1999 in TGN25, 2009) descrevem o MO como um processo de gestão, contínuo e integrado, de controlo da construção, de monitorização e revisão, que permite a incorporação de alterações ao projecto, previamente definidas, durante ou após a construção, de acordo com o apropriado, às condições reais existentes. Essas alterações (e.g., alteração da velocidade de avanço ou de construção, métodos de tratamento do terreno, etc.) devem ser definidas não só no sentido de prevenir ocorrências desfavoráveis, mas também no sentido de optimizar as necessidades com as consequentes reduções de custos e prazos, sem comprometer a segurança.

O MO revela-se extremamente útil na identificação de perigos potenciais e na contenção de risco, uma vez que a sua aplicação exige a compreensão completa da sequência construtiva e dos diversos mecanismos de rotura potencial. A sua necessidade resulta exactamente da análise e interpretação de informação, que permitiu estabelecer cenários geotécnicos com determinada probabilidade de ocorrência, cuja materialização, com todas as consequências inerentes, importa conhecer (Flor & Roxo, 2010).

Em situações em que o comportamento real se afaste significativamente do projectado, torna-se necessário alterar o método construtivo e/ou incrementar o nível de suporte, com o consequente acréscimo de encargos. A Figura 5.3 retrata bem a incorporação do MO nos projectos de túneis.

Figura 5.3. Sistema utilizado pelo MO num túnel (CE 439, 2004, adaptado).

Para o MO ser efectivo deve haver estreita colaboração com o Projectista e estarem implementados mecanismos de comunicação eficazes, que potenciem a tomada de decisão em tempo útil. Por outro lado, o MO não deverá ser utilizado se não houver tempo suficiente para implementar um plano de modificação ao projecto ou planos de emergência, e.g., devido a um colapso frágil. Daí que seja necessária uma estreita ligação entre o projecto e a construção. Os modernos contratos do tipo Concepção - Construção são favoráveis no que toca a este ponto, com o projecto e a construção a serem da responsabilidade de uma única entidade. Essa parte pode beneficiar do método de observação ao reduzir os custos, dentro da segurança pré-estabelecida e normas de qualidade, por uma utilização inteligente do MO (Staveren, 2006).

O MO foi recentemente estipulado no EC 7 (CEN, 2004). Quando se utiliza o MO têm de ser satisfeitos, antes do início da construção, os quatro requisitos seguintes (op. cit.):

Devem ser estabelecidos os limites do comportamento aceitável;

Deve ser determinada a gama de variação dos comportamentos possíveis e demonstrar-se que existe uma probabilidade aceitável de que o comportamento real se situe dentro dos limites admissíveis;

Modelo do terreno

Projecto (definir critérios de alerta)

Controlo da construção Monitorizar Inspeccionar Os critérios de alerta foram excedidos? Rever o modelo do terreno Modificação pré-definida Sim Sim Não Não Acção Informação

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Deve ser elaborado um Plano de Observação com o objectivo de verificar se o comportamento real se situa dentro dos limites estabelecidos; isto deve ser tornado suficientemente claro o mais cedo pela observação, em intervalos suficientemente curtos, para que se torne possível a adopção atempada de medidas correctivas; o tempo de resposta dos equipamentos e a análise dos resultados devem ser suficientemente rápidos em relação à possível evolução do comportamento da obra; Deve estar previsto um plano de actuação a ser adoptado no caso de a observação revelar comportamentos fora dos limites aceitáveis.

O EC7 (CEN, 2004) refere ainda que, durante a construção, a observação deve ser efectuada tal como foi planeada e devem colocar-se, se tal for necessário, dispositivos adicionais ou proceder à substituição do equipamento. Os resultados da observação devem ser avaliados dentro de prazos adequados e, em caso de necessidade, deve ser posto em prática o plano de actuação previamente estabelecido. Desde modo, não só o nível de segurança actual da construção de um túnel pode ser melhorado, mas também uma confirmação formalmente correcta e suficiente do nível de segurança pode ser obtida (Figura 5.4).

Figura 5.4. Gestão dos riscos durante a construção através do MO e de acordo com o EC7 (Schubert, 2004, adaptado). Comportamento esperado através do prognóstico. Critérios de alerta, assentamentos, tensões, deslocamentos, indicadores de rotura. Comportamento dentro dos limites de tolerância? Observações Reacção no tempo dado? Nova avaliação das condições do terreno, retroanálise, aceitar o comportamento verificado. Melhorar o prognóstico

Solos ou rochas frágeis, rotura natural das estruturas,

O MO tem vários benefícios potenciais dos quais importa destacar (Ciria 185, 1999 in Patel et al., 2007):

Flexibilidade – se as alterações forem antecipadas; Alcança um valor - custo / tempo;

Permite um maior controlo da segurança;

Fornece uma maior motivação a equipa do projecto; Permite uma maior gestão e controlo da construção; Permite um maior controlo das incertezas do projecto; Promove trabalho de equipa entre Projectista e Empreiteiro.

As principais limitações do MO prendem-se sobretudo com (Patel et al., 2007; Flor & Roxo, 2010; Staveren, 2006):

A falta da identificação dos critérios e das soluções necessárias para o implementar; As dificuldades em obras onde o custo das medidas associadas aos diversos critérios de alerta estabelecidos não estavam contempladas no contrato;

As obras executadas na modalidade de Concepção – Construção raramente possuem cláusulas relacionadas com condições imprevistas do terreno; assim, a eficácia do MO perde-se no meio e no tempo que a conflitualidade demora;

No EC7 é feita referência aos “limites do comportamento aceitável”, mas não é definida a forma como estes podem ser fixados. O projecto é frequentemente baseado na utilização de “valores característicos” ou parâmetros geotécnicos moderadamente conservativos;

O EC7 não prevê limites de referência definidos para estabelecer acções planeadas de emergência, através da verificação do comportamento;

Não existe um quadro operacional descrito para gerir o MO dentro de um contrato, nem no âmbito da política nacional ou da organização do projecto;

Uma ausência de um conjunto completo de cenários risco, porque estas situações têm de ser desenvolvidas e planeadas durante o projecto;

Alguns mecanismos não podem ser medidos, mas sim só observados visualmente através de um Engenheiro experiente. Contudo, as observações humanas e as interpretações daí resultantes incorporam uma inerente subjectividade nas conclusões que serão tiradas a partir dos dados observados do terreno;

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Não funciona quando não estão definidas, atempadamente, as medidas de correcção/mitigação necessárias ou quando os planos de observação não são cumpridos ou quando estão mal estabelecidos.

Uma outra desvantagem característica do MO é a carga de trabalho relativamente grande e demorada para interpretar as observações feitas e reanalisar os seus prováveis efeitos sobre o projecto. No entanto, hoje em dia, a moderna e rentável tecnologia de informação e comunicação (TIC) reduz drasticamente esta desvantagem (Staveren, 2006). Grandes conjuntos de dados de monitorização do comportamento do terreno são simplesmente enviados para bases de dados através da Internet, para diversos lugares, em todo o mundo. Quase em tempo real, a interpretação e análise de retorno desses dados é possível com um aumento do número de utilização de softwares. Uma mensagem de SMS, pode agir como um alerta para um especialista em Geotecnia, que apenas tem de ligar o seu computador portátil à Internet, verificar o que poderá estar errado e agir em conformidade. Deste modo, os dados de controlo relacionados com o terreno podem ser facilmente acessíveis, a qualquer momento, em qualquer lugar e para quem está envolvido. Além disso, a evolução da moderna tecnologia dos sensores, produz abundantes tipos de sensores para múltiplos propósitos, alguns tão pequenos quanto uma cabeça de alfinete, e podem ser instalados no terreno ou simplesmente embebidos no betão. Também a tecnologia de detecção remota e imagens de satélite tornaram-se cada vez mais disponíveis, e a um baixo custo. A

Figura 5.5 resume esta evolução favorável e as tecnologias para a aplicação do MO, donde estão incluídos a gestão do risco geotécnico, os recentes contratos Concepção - Construção e a antecipação dos possíveis cenários de rotura, referidos ao longo do trabalho.

Figura 5.5. Desenvolvimento e tecnologias para a revitalização do MO (Staveren, 2006, adaptado). Método observacional Gestão do risco geotécnico Antecipação de cenários de rotura Sensores Detecção remota TIC Contratos de Concepção - Construção

Em suma, a aplicação do MO dentro de um quadro de gestão de risco proporciona rentabilizar a remediação do risco, para além de encontrar oportunidades, i.e., um comportamento do terreno melhor do que o esperado revelado durante a construção (e.g., necessária menor quantidade de suporte relativamente ao previsto).