O ano de 2007 começou com muitos problemas para a engenharia nacional. Houve escorregamentos de terra na região serrana do Rio de Janeiro, ruptura de uma barragem de rejeitos em Minas Gerais e o desabamento nas obras da linha 4 do metrô de São Paulo. A cada acidente surgem alternativas sobre as suas causas, como a existência de falha técnica que deveria ter sido detectada a tempo, ou então a definição de um nível de segurança insuficiente para a obra. A monitoração de estruturas é uma ferramenta imprescindível para prever a tempo acidentes como estes
A área de controle de estruturas de grande porte é mais um ramo onde os profissionais de campo podem atuar, seja na fase de ante-projeto, implantação ou acompanhamento de pontes, viadutos, túneis, minas, barragens, estádios, entre outras.
A monitoração de estruturas deve ser feita constantemente, através da ocupação de pontos estratégicos tanto na obra em si como fora dela. A correta instrumentação no controle de estruturas tem o objetivo de minimizar prejuízos econômicos e danos ao meio-ambiente, além de salvar vidas.
Quanto às tecnologias empregadas na monitoração das grandes construções, sejam elas em concreto armado, aço ou qualquer outro material, pode-se usar estações totais robotizadas, receptores GNSS, níveis de alta precisão, RTK, etc.. Uma opção simples e de baixo custo é a utilização de receptores GNSS de simples freqüência no controle dinâmico de estruturas, em especial de obras viárias.
Minas
Para o mapeamento de minas, uma opção para o levantamento topográfico 3D é o escaneamento subterrâneo a laser. As medições podem ser usadas para cálculos de volume e forma da escavação, movimentos de terra, além da criação do desenho tridimensional.
A tecnologia de varredura a laser é um aperfeiçoamento dos princípios de medição com distanciômetros e estações totais. Na varredura a laser as distâncias aos objetos são medidas sem a necessidade de refletores, e as mensurações são efetuadas diretamente sobre as superfícies, o que gera uma “nuvem” de pontos com coordenadas tridimensionais.
Os pontos medidos pelo scanner estão no referencial do equipamento e podem ser transformados para o referencial do objeto usando como base alvos instalados no campo de varredura do aparelho. Uma tendência é integrar os scanners a laser com receptores GNSS, de modo a obter pontos georreferenciados e orientados, sem a necessidade de usar alvos.
Túneis
A escavação de túneis pode ser feita, por exemplo, com posicionamento por estação total do Tunnel Boring Machine (TBM), ou “tatuzão”. O método utiliza uma máquina que avança ao longo da extensão do túnel, abrindo espaço e preenchendo o com concreto jateado. O procedimento é seguro, rápido e com alto rendimento, mas tem um custo muito alto. Outra alternativa de escavação é o New Austrian Tunnelling Method (NATM), ou “túnel mineiro”, que foi a técnica utilizada onde desabou a obra do metrô de São Paulo. Este método construtivo é mais artesanal e com menor custo, porém apresenta menos produtividade e maior perigo na obra.
Barragens
No caso da monitoração de barragens, o método mais utilizado é o estabelecimento de uma rede geodésica para a acompanhar a estrutura que forma o reservatório. Pode-se aplicar diferentes técnicas de levantamentos, como triangulações, trilaterações, nivelamento geométrico de primeira ordem e rastreamento com receptores GNSS. Além disso, também pode ser feito o ajustamento dos dados para verificar a rigidez da rede.
Multicaminho
Dentre os sistemas de monitoração, o rastreamento com satélites é o que tem o maior destaque. Entretanto, dependendo da estrutura a ser monitorada, pode ser difícil instalar um receptor em alguns pontos. Assim, um método de monitoração sem necessidade de instalação de receptores diretamente na edificação é através do efeito do multicaminho nos sinais GNSS.
Geralmente o objetivo é reduzir o efeito do multicaminho nos sinais, pois ele causa erros no posicionamento. No entanto, em aplicações relacionadas com a detecção do movimento de estruturas, esse efeito pode ser usado para avaliar o comportamento da superfície refletora, através do estudo da repetibilidade do multicaminho em dias consecutivos. Se o efeito for conhecido, qualquer alteração pode indicar possíveis movimentos na edificação.
Software GPSeq
O Grupo de Estudos em Geodésia Espacial da Unesp desenvolveu o software GPSeq, que está disponível gratuitamente na internet para o processamento de dados GPS de simples freqüência, coletados através de posicionamento relativo estático ou cinemático. Dentre várias aplicações possíveis, destaca-se a detecção de deformações de estruturas. Para monitoração de grandes construções, as coordenadas de uma primeira campanha podem ser inseridas para o processamento do segundo conjunto de dados, acompanhadas das incertezas, que não deverão ser superiores às deformações esperadas. Conheça o software GPSeq em http://gege.prudente.unesp.br/.
Metrô de São Paulo
Um deslizamento de terra no canteiro de obras da Estação Pinheiros, da linha 4 do metrô de São Paulo, abriu uma cratera de 80 metros de diâmetro por 30 de profundidade no início do ano. O prejuízo para a seguradora da obra pode passar de R$ 1,3 bilhão.
O representante do Consórcio Via Amarela, responsável pelas obras, afirmou que ocorreu uma falha geológica na parede em escavação, rompendo o anel de contenção do poço, que afundou lentamente. O consórcio é liderado pela construtora Odebrecht e reúne as empresas Queiroz Galvão, OAS, Camargo Corrêa e Andrade Gutierrez.
Segundo afirmou Luiz Carlos David, presidente do metrô, dois dias antes do acidente os operários do poço de escavação já haviam detectado um pequeno afundamento na laje superior da estrutura. Segundo David, o recalque foi de 20 milímetros, o que estaria dentro dos padrões de segurança.
O presidente do metrô garantiu que “a obra tinha monitoração constante de cinco grandes empresas de engenharia, quatro de projetos e uma de assessoria técnica”. Todos os dias, antes do início dos trabalhos, o local era inspecionado por técnicos do Consórcio Via Amarela, antes de ser liberada a entrada dos funcionários.
Para formular o diagnóstico final sobre o acidente é necessário pesquisar os agentes causadores do colapso da estrutura e os dados de monitoração, e verificar a origem do problema, que pode estar no projeto estrutural ou geotécnico, na fase de construção, na monitoração de recalques e alinhamentos ou no controle de qualidade.
O Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) liberou em abril várias frentes de trabalho da obra da linha 4 do metrô de São Paulo, após a análise de relatórios realizados por uma empresa independente. Na cratera aberta prosseguem as obras de contenção do terreno para o trabalho do Instituto de Criminalística e do IPT, que vão analisar as causas do acidente. Conforme o Termo de Ajustamento de Conduta (TAC), assinado entre as partes envolvidas, a previsão é que a investigação seja finalizada até outubro.
-> Metrô de São Paulo
Futuro
O caso do metrô de São Paulo é um exemplo da necessidade de haver maior cuidado no projeto e na monitoração de grandes estruturas, com instrumentação eficiente e inspeções periódicas para uma melhor avaliação da segurança da obra.
O Brasil tem capacitação técnica e tecnológica que não fica a dever a países desenvolvidos. Porém, isso não garante que acidentes de grande porte deixarão de ocorrer no futuro. No entanto, através da excelência técnica, a engenharia deverá minimizar a freqüência e as conseqüências destes grandes acidentes, que geram cada vez mais impactos à medida em que as obras são cada vez maiores.
Por Eduardo Freitas Oliveira
