RISCO DE LIQUEFAÇÃO.
UM FENÓMENO MUITO POUCO ESTUDADO, QUE NÃO DEVE SER SUBESTIMADO.
Os casos históricos de liquefação começaram a tornar-se cada vez mais notáveis a partir do terramoto de Niigata, em 1964. Desde então, inúmeras metodologias foram desenvolvidas para tentar mitigar os seus efeitos. Como sabemos, o fenómeno da liquefação é o estado físico em que se encontra um terreno arenoso saturado quando a sua resistência ao corte é reduzida rápida e notavelmente pelo efeito da acumulação de pressões intersticiais. Fisicamente, distinguem-se três fenómenos diferentes de liquefação. Cíclica, mobilidade cíclica e fluidificação. Durante o processo em que atua a força externa, geralmente uma força cíclica sem drenagem, como uma carga sísmica de magnitude superior a 5,5° com PGA > 0,15 g e duração de pelo menos 15 – 20 segundos, as areias soltas tendem a diminuir o seu volume, o que produz um aumento na pressão da água nos poros e, portanto, diminui a tensão de cisalhamento, originando uma redução da tensão efetiva.
Os solos mais suscetíveis à liquefação são aqueles formados por depósitos jovens (produzidos durante o Holoceno, depositados durante os últimos 10.000 anos) de areias e sedimentos de tamanhos de partículas semelhantes, em camadas de pelo menos mais de um metro de espessura e com alto teor de água (saturadas). Esses depósitos geralmente ocorrem em leitos de rios, praias, dunas e áreas onde se acumularam areias e sedimentos arrastados pelo vento e/ou cursos de água. Os efeitos podem ser devastadores para as estruturas que se encontram neste tipo de terreno. Os edifícios cujas fundações estão diretamente na areia que se liquefaz sofrem uma perda repentina de apoio, o que resulta num abatimento drástico (assentamento absoluto) e irregular (assentamento diferencial) do edifício. Furúnculos de areia podem irromper nos edifícios através de bocas de ligação de serviços, podendo causar colapsos de plataformas, deslizamentos, rotações, etc. Daí a importância fundamental da prevenção técnica com o objetivo de mitigar os danos potenciais causados pela liquefação.
PERIGO SÍSMICO
As normas sismorresistentes visam evitar a perda de vidas humanas e reduzir os danos e os custos económicos dos terramotos. Para tal, estabelecem critérios e recomendações que devem ser tidos em conta na construção de edifícios ou infraestruturas, com o objetivo de que sofram o menor dano possível e não desabem em caso de fortes tremores.
As normas sismorresistentes visam evitar a perda de vidas humanas e reduzir os danos e os custos económicos dos terramotos. Para tal, estabelecem critérios e recomendações que devem ser tidos em conta na construção de edifícios ou infraestruturas, com o objetivo de que sofram o menor dano possível e não desabem em caso de fortes tremores.
O mapa permite observar que a zona com maior perigo sísmico está localizada nas regiões espanholas mais próximas da fronteira entre as placas tectónicas euro-asiática e africana. Mas também a maior parte do contorno mediterrânico, os Pirenéus e parte da Galiza apresentam um nível de risco apreciável.
Mapa de risco sísmico da Espanha 2015 (em valores de aceleração) Fonte: Instituto Geográfico Nacional.
ESQUEMA DE INTERVENÇÃO LIQUEMIT DA GEOSEC.
A seguir, indicamos algumas das perguntas mais frequentes. Para mais informações ou quaisquer dúvidas, contacte a nossa equipa de apoio técnico: oficinatecnica@geosec.es.
Liquefação de terrenos em condições sísmicas e melhoria do terreno: o que fazer?
Após a realização dos controlos técnicos adequados, se uma zona estiver em risco de liquefação, será necessário intervir, realizando uma melhoria do solo nas camadas que possam ser afetadas. As injeções de resinas GEOSEC permitem o reforço do terreno para garantir condições geotécnicas respeitando o Fator de Segurança Fs.
Como avaliar o risco de liquefação do terreno?
Como já indicado, é possível utilizar métodos históricos empíricos, métodos simplificados ou métodos avançados. Estes últimos são mais complexos e os mais utilizados são os simplificados com a determinação do fator de segurança Fs = CRR/CSR. Estes baseiam-se em ensaios in situ (SPT, CPT, DH) e ensaios laboratoriais CRR.
Quais são as técnicas para a melhoria dos terrenos?
As intervenções de reforço de terrenos subjacentes à fundação podem ser divididas em tratamentos «ativos» e tratamentos «passivos». São definidas como ativas as intervenções que melhoram as propriedades mecânicas do terreno através de ações diretas, como densificação ou cimentação. As tecnologias de intervenções do tipo «ativo», para a redução do risco de liquefação em zonas com edifícios já construídos, têm de utilizar ferramentas de tamanho limitado que operem apenas na zona exterior da estrutura, realizando perfurações de pequeno diâmetro, subverticais, curvilíneas direcionadas ou subhorizontais, com o objetivo de não produzir vibrações que possam afetar a estática do edifício.
Que tipo de intervenções podem ser feitas em terrenos aluviais?
No caso de terrenos aluviais, é possível realizar diferentes tipos de intervenções. Cada uma delas apresenta limitações e/ou contraindicações que dependem de diferentes fatores, como, por exemplo, as características granulométricas e de permeabilidade do terreno, o perfil estratigráfico, a profundidade e a espessura dos estratos liquefáveis, o nível de melhoria a obter, a acessibilidade às zonas do subsolo a tratar, o tamanho das ferramentas e máquinas, as vibrações produzidas durante a obra, o custo da intervenção, etc.
É necessário indicar que cada intervenção de melhoria terá de:
- Aumentar a resistência cíclica dos materiais tratados em quantidade suficiente para evitar que o fenómeno se repita no caso de um terramoto igual ao que ocorreu anteriormente;
- Ter um baixo impacto ambiental;
- Ser o menos invasivo possível para as zonas edificadas;
- Envolver superfícies limitadas;
- Não alterar as águas intersticiais nem a sua química (poderá ser possível apenas em zonas próximas dos edifícios);
- Ter características estáveis e duradouras ao longo do tempo.
Durante o tratamento, os edifícios terão de estar sob monitorização topográfica constante para registar possíveis efeitos secundários. Graças aos conhecimentos adquiridos até agora sobre a litologia do terreno sob os edifícios, os métodos mais adequados e com os quais se tem mais experiência são:
TRATAMENTOS ATIVOS
- a) Injeções de permeação com misturas ligantes (“permeation grouting”)
- b) Injeções de compactação (“compaction grouting”)
TRATAMENTOS PASSIVOS
- a) Saturação parcial (“Induced Partial Saturation”).
- b) Drenagens.
O que são injeções de compactação? (compaction grouting)
O objetivo desta técnica é reduzir vazios e cavidades em terrenos granulares através das injeções de uma mistura de cimento para compactar o terreno, aumentando a resistência à liquefação, a rigidez e a redução da permeabilidade. Em resumo, a mistura de cimento é injetada a pressões elevadas até 3,5 Mpa de baixo para cima através de tubos de aço colocados no terreno a uma distância de 1,5 a 3,0 m. O volume do material injetado pode variar de 3 a 20% do volume do terreno tratado. As injeções de compactação geram colunas «reforçadas» que têm função de suporte se forem executadas sob a fundação de edifícios já construídos ou de nova construção; podem ser utilizadas para levar ao nível inicial edifícios que tenham sofrido rotações e são, além disso, um fator de melhoria das propriedades mecânicas do subsolo.
Quais são as vantagens das injeções de resina em relação às de cimento?
As injeções de cimento têm algumas limitações tanto operacionais como ao nível dos resultados em relação às injeções de resinas sintéticas. Em primeiro lugar, as resinas são mais leves do que as misturas de cimento, uma vez que estas últimas podem atingir um peso de 2000 kg/m3, enquanto as resinas, uma vez concluída a reação química, podem flutuar na água e não aumentam o peso do terreno. As resinas têm uma reação muito rápida (poucos minutos) e conferem reforço ao solo com efeitos imediatos; as misturas de cimento, por outro lado, precisam de vários dias para concluir a sua reação. As resinas podem ser injetadas tanto em áreas já construídas como em áreas exteriores ou não construídas, graças a ferramentas muito práticas e manuais, e não produzem levantamentos evidentes, ao contrário das misturas de cimento, que podem produzir levantamentos de vários centímetros. As resinas podem ser identificadas graças a sistemas geofísicos de controlo da intervenção, porque se diferenciam em relação ao terreno; as injeções de cimento, devido à sua natureza e às elevadas pressões de injeção, podem perder-se no terreno, o que complica a sua identificação durante a obra.