Verificação pós-detonação e remoção da pilha de escombros

Por fim, procedeu-se à verificação pós-detonação e remoção da pilha de escombros. Demolida a estrutura, foi verificado pela equipa de demolição se a detonação foi completa, ou seja, se todas as cargas explosivas rebentaram. A responsabilidade desta verificação é do técnico responsável pela demolição. Após esta verificação, realizou-se um registo fotográfico do local, o qual, depois de comparado com o registo inicial, realizado antes do início do processo de demolição do edifício, permitiu identificar possíveis danos produzidos pela detonação, assim como serve para memória futura. A remoção da pilha de escombros foi realizada com recurso a meios mecânicos convencionais, sendo os resíduos da demolição transportados para locais legalmente autorizados.

4.2.2. Mecanismo de colapso

O Edifício C5 foi demolido segundo o mecanismo de colapso progressivo, em que todos os elementos estruturais verticais, pilares e paredes resistentes foram carregados com cargas explosivas no piso térreo e no primeiro piso. A detonação das cargas explosivas foi realizada no sentido Este-Oeste, removendo linhas sucessivas de apoios, nos pisos já referenciados, criando uma cintura de demolição que permitiu a aceleração da restante massa da estrutura acima desta cintura que, por acção da gravidade, provocou o colapso estrutural dos restantes elementos.

No piso térreo, a cintura de demolição foi de 1,20 m de altura, conseguida através de 4 linhas de furos espaçadas a 0,30 m, em cada elemento estrutural vertical. Já no piso 1, a cintura de demolição foi de 0,90 m de altura, obtida por 3 linhas de furos, espaçadas igualmente de 0,30 m. O comprimento dos furos foi determinado pela dimensão do elemento estrutural e marcado em obra. Foram utilizadas cargas explosivas de 35 g e 45 g de explosivo plástico PE4A (cuja descrição se encontra exposta no ponto 4.2.5.1), consoante a espessura do elemento, num total de 11,75 kg. O sistema de iniciação foi conseguido através de 70 detonadores electrónicos programáveis, os quais ligavam a grupos de 4, 5 ou 6 tubos de choque NONEL, dos 315 existentes. Os tubos de choque NONEL transmitiram o sinal até aos seus detonadores, de 4000 ms de atraso, iniciando as cargas explosivas.

Fazendo uso de uma técnica de iniciação mista, o sinal é transmitido por código desde a consola de fogo até aos detonadores electrónicos, o que possibilita a introdução das diferentes temporizações.

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Estes rebentam e iniciam o sistema NONEL, que por sua vez acciona os detonadores de atraso longo, evitando desta forma que a detonação dos primeiros elementos estruturais ocorra antes que a cadeia de fogo seja transmitida a todos os elementos. Cria-se assim um processo seguro, sequencial e controlado.

Relativamente à projecção de água para contenção das poeiras, foram executados dois tipos de sistemas usando também explosivos, uns em sacos de água, outros em piscinas. Nos rebentamentos dos sacos de água, “big bag”, foram usados petardos de 100 g de TNT, perfazendo um total de 1 kg. No que se refere ao rebentamento das piscinas, foram utilizados dois cordões de 25 m cada, de cordão detonante de 12 g/m, para cada piscina, num total de 2,4 kg. O sistema de iniciação para os dois tipos de contenção com água foi igual ao anteriormente exposto para a detonação dos elementos verticais.

Este mecanismo de colapso garantiu a maximização da fragmentação dos elementos estruturais, pois induziu flexão nos elementos resistentes, principalmente nas lajes e vigas, tendo em vista facilitar a posterior remoção mecânica.

Com a introdução das temporizações na iniciação das cargas, garantiu-se o mecanismo de colapso pretendido, reduzindo a transmissão de vibrações ao solo e simultaneamente a onda de pressão sonora, ambas provenientes das detonações e do contacto da estrutura com o solo.

Mecanismo de colapso – Software Extreme Loading for Structures

Com a utilização do software de cálculo automático Extreme Loading for Structures, pretende-se validar o mecanismo de colapso definido (Figura 4.8), possibilitando compreender o comportamento da estrutura durante o colapso e melhorar o plano de tiro inicialmente preconizado, para que a fragmentação da estrutura fosse a mais elevada possível e para que todo o processo ocorresse de forma segura.

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Figura 4.8 - Contribuição do ELS para a definição do mecanismo de colapso

Iniciou-se a modelação da estrutura com a introdução das diferentes características dos materiais, neste caso do aço e do betão, como se pode observar na Figura 4.9. Após estarem definidas as propriedades dos materiais, foram criadas as diferentes secções dos vários elementos, pilares, núcleo de escadas, vigas e laje. Pode-se observar a definição de uma secção na Figura 4.10 e a definição das armaduras dessa mesma secção na Figura 4.11. No que concerne às lajes, estas foram modeladas como elementos de betão armado, com uma espessura equivalente à da laje aligeirada mais a camada de recobrimento.

Finda a definição das várias secções, foi criado um modelo da estrutura, representando da forma mais fidedigna possível toda a estrutura existente, tendo em atenção a colocação da junta de dilatação, para que o comportamento da estrutura fosse o mais parecido possível com o da estrutura real. Pode-se visualizar, na Figura 4.12, algumas fases da criação do modelo estrutural utilizado.

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a)

b)

c)

Figura 4.10 - Definição de uma secção: a) selecção do tipo de elemento; b) definição do nome da secção; c) introdução das dimensões

a) b)

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Figura 4.12 - Criação do modelo estrutural

O software Extreme Loading for Structures realiza tanto a análise de cargas estáticas como dinâmicas. No entanto, estas têm de ser definidas separadamente, como se atenta na Figura 4.13. A análise estática é sempre executada para verificar a integridade da estrutura, ou seja, verificar que esta não colapsa para as acções existentes. Quanto às acções dinâmicas, o tipo de acção usada, no caso de estudo, foi o element removal, ou seja, uma acção que corresponde à remoção de parte dos elementos. Este método é usado normalmente na demolição de edifícios por métodos explosivos, pois o utilizador conhece os elementos que serão implodidos e que causarão o colapso da estrutura.

A vantagem de utilizar esta forma de “carregamento”, em comparação com o uso de cargas

explosivas nos elementos a demolir, traduz-se na redução do tempo necessário para o processamento de todo o cálculo.

Pode-se ainda salientar, na Figura 4.13, o intervalo de tempo usado (time step) para a análise do colapso, 0,01 segundos, o qual se encontra dividido em intervalos de 10, conduzindo assim a uma análise com intervalos de 1 milissegundo (ms). Com este intervalo, é possível obter bons resultados ao longo da análise, a qual tem uma duração de 4 segundos. Poder-se-ia reduzir mais o valor do intervalo, mas este não levaria à obtenção de melhores resultados, tornando apenas o processamento do cálculo automático mais moroso.

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Figura 4.13 - Tipos de cargas

Tendo em vista este tipo de acção, element removal, todos os elementos verticais que fazem parte da estrutura foram discretizados com aproximadamente 1,20 m, como se pode observar na Figura 4.14, para que quando fossem removidos tivessem a dimensão da cintura de demolição, como se acabou de expor no subcapítulo 4.2.2. Desta forma, não é introduzida a quantidade de carga explosiva nos elementos portantes, mas é criada a cintura de demolição correspondente às cargas e à furação que foi executada.

Figura 4.14 - Discretização da estrutura

Após a discretização, foi seleccionada a secção intermédia dos elementos verticais a ser removida, correspondendo à cintura de demolição preconizada. Estes elementos foram seleccionados criando grupos, como se pode observar na Figura 4.15, aos quais foram atribuídas as diferentes temporizações (Figura 4.16), definindo o instante em que o elemento deixa de estar completo e é criado o vazio estrutural (Figura 4.16, Figura 4.17 e Figura 4.18), para desta forma realizar o plano de tiro concebido, que se apresenta no próximo subcapítulo.

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Figura 4.15 - Criação de um grupo de elementos a ser removido

Figura 4.16 - Introdução das diferentes temporizações a cada um dos grupos

Com a introdução das diferentes temporizações, foi possível verificar o efeito provocado na estrutura, sendo notório que intervalos muito curtos conduziam a uma pequena fragmentação e, por outro lado, com intervalos muito longos, ocorria o colapso, antes que as cargas existentes nos elementos verticais tivessem detonado. Para além do controlo da fragmentação e do controlo do modo de rotura da estrutura, outro aspecto considerado na definição da temporização foi a massa que impactava simultaneamente no solo, para desta forma controlar as vibrações induzidas no terreno. Outra variante introduzida na temporização foi a criação de um desfasamento entre a detonação dos elementos do piso 0 e do piso 1, para que a massa a impactar no solo ocorresse de uma forma mais progressiva. Contudo, com a adopção desta medida, e face à reduzida dimensão em altura do edifício, não se obtinha uma aceleração que originasse uma fragmentação considerável. Como tal, esta hipótese acabou por não ser considerada. A existência de uma junta de dilatação cria uma singularidade na estrutura que altera consideravelmente o comportamento desta, sendo necessário um especial cuidado pois a estrutura deixa de se comportar como um único corpo. Por fim, outro parâmetro a ter em consideração, o qual não é tão relevante, refere-se a área ocupada pela pilha de escombros, cujo objectivo correspondia à sua deposição na área ocupada inicialmente pelo edifício. Quanto ao volume da pilha de escombros, o objectivo era permitir o fácil acesso por meios mecânicos a partir do solo mas, face à reduzida dimensão em altura do edifício, este não era um parâmetro muito pertinente.

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