Análise de Riscos Geotecnia Ambiental

Waldemar Hachich Waldemar Hachich -- Escola Escola Politcnica da USPPolitcnica da USP

Conferncia especial: Anlise de RiscosConferncia especial: Anlise de Riscos

5 Congresso Brasileiro deGeotecnia AmbientalPorto Alegre, 22/5/03

22/5/03 2

Consideraes preliminaresConsideraes preliminares

Pano de fundo

22/5/03 Consideraes preliminaresConsideraes preliminares 3

Riscos, Engenharia Civil, GeotecniaRiscos, Engenharia Civil, Geotecnia

Diariamente tomamos decisesdecises que envolvem riscos

Engenheiros civis so profundamente conservadores

Prescries de normas e cdigos visam a reduzir riscos de engenharia a nveis aceitveis pela sociedade

Engenheiros geotcnicos tm pouco apreo por normas e cdigos

Riscos geo-ambientais passaram a ser percebidos como muito significativos

22/5/03 Consideraes preliminaresConsideraes preliminares 4

Anlise de Riscos em Geotecnia Anlise de Riscos em Geotecnia Ambiental (GA)Ambiental (GA) Dificuldades

OperacionalOperacional: riscos Formalizao do tratamento Quantificao

FundamentalFundamental: carter interdisciplinar No basta mais conhecer apenas a Fsica

de Solos e Rochas

22/5/03 5

Organizao da palestraOrganizao da palestra

Dificuldade operacional (DO)Dificuldade operacional (DO) Exemplo simples de aplicaoExemplo simples de aplicao Dificuldade fundamental (DF)Dificuldade fundamental (DF) Concluses e recomendaesConcluses e recomendaes

22/5/03 Dificuldade operacionalDificuldade operacional 6

Dificuldade operacional (DO)Dificuldade operacional (DO)

22/5/03 Dificuldade operacional > RiscoDificuldade operacional > Risco 7

Acepes de Acepes de riscorisco

O risco desta aplice de seguros elevado

O risco de chuva nesta tarde mnimo

H um grave risco de generalizao do conflito

22/5/03 8

perigo (ameaa,solicitaosolicitao, fatoresdemandademanda) exgenos

runa conseqncia da runa[probabilidadede runa]

vulnerabilidade (susceptibilidade,resistnciaresistncia, fatorescapacidadecapacidade) endgenos

Risco Risco ?? combinao de fatorescombinao de fatores

22/5/03 Dificuldade operacional > RiscoDificuldade operacional > Risco 9

Componentes do Componentes do riscorisco

Componentes

Incerteza

Conseqnciasobjetivos objetivos conflitantesconflitantes

Quantificao

Probabilidade do evento indesejvel

Atributos Econmicos Ambientais Sociais

22/5/03 DO > Risco > Quantificao > DO > Risco > Quantificao > Probabilidades > ComponenteProbabilidades > Componente

10

Probabilidade de falha de um Probabilidade de falha de um componentecomponente Formulao analtica

Pressupe existncia de modelomodelo que explique o fenmeno(ex.: estabilidade de taludes vs piping)

Exatos: requerem conhecimento da funo distribuiofuno distribuio e impem outras restries ? aplicabilidade prtica restrita

Aproximados Requerem conhecimento da funo distribuiofuno distribuio

Integrao numrica Simulao: Monte Carlo

No requeremNo requerem conhecimento da funo distribuio FOSM - processo linearizado com momentos at ordem 2 Simulao: processo de Rosenblueth

Registros histricos (dados estatsticos) Bibliografia Bancos de dados

Avaliao subjetiva

22/5/03 DO > Risco > Quantificao > DO > Risco > Quantificao > Probabilidades > ComponenteProbabilidades > Componente

11

Funo distribuio (?)Funo distribuio (?)

Borges e Castanheta (1971)

22/5/03 DO > Risco > Quantificao > DO > Risco > Quantificao > Probabilidades > SistemaProbabilidades > Sistema

12

((ConCon)Fiabilidade do sistema)Fiabilidade do sistema

Probabilidade de falha do sistema a partir da probabilidade de falha dos diversos componentes rvores de falhasrvores de falhas rvores de eventosrvores de eventos Lgica difusaLgica difusa Outras tcnicas com menor rigidez formal Outras tcnicas com menor rigidez formal

(HAZOP, FMOP, "(HAZOP, FMOP, "checklistchecklist", etc.)", etc.)

22/5/03 DO > Risco > Quantificao > DO > Risco > Quantificao > Conseqncias > AtributosConseqncias > Atributos

13

Quantificao de conseqnciasQuantificao de conseqncias

Atributo nico

Mltiplos atributos

Teoria da UtilidadeTeoria da Utilidade definio de utilidade demonstrao matemtica

critrio de maximizao dessa utilidade esperada ? deciso que reflete as preferncias do decisor

Anlise hierrquicaAnlise hierrquica objetivos conflitantes cotejo de preferncias

relativas pelos atributos que quantificam os objetivos conflitantes

22/5/03 DO > Risco > Quantificao > DO > Risco > Quantificao > Conseqncias > AtributosConseqncias > Atributos

14

Atributos e objetivosAtributos e objetivos

Especificao do atributo representativo mensurvel

escalas objetividade vs. subjetividade

Requisito do conjunto de atributos completo operacional passvel de decomposio no redundante tamanho mnimo

22/5/03 DO > Risco > Quantificao > DO > Risco > Quantificao > DecisesDecises

15

Por que quantificar?Por que quantificar?

Para tomar decisesdecises equilibradas e fundamentadas caso a caso na elaborao de cdigos e normas

Para no correr riscos desnecessrios

Para DECIDIRDECIDIR melhor

22/5/03 DO > Risco > Quantificao > DO > Risco > Quantificao > Decises > CritrioDecises > Critrio

16

Risco = incerteza x conseqnciaRisco = incerteza x conseqncia

C = 0

C = C*

p

1 - p

Risco = E[C] = p . C*


17

Risco = conseqncia esperadaRisco = conseqncia esperada

C = C1

p1

Risco = E[C] = pi . Ci

C = C2

C = Ci

C = Cn

pi

p2

pn

Obs.: notao indicial


18

Deciso: minimizar riscoDeciso: minimizar risco

R[An] = E[C | An]

R[A1] = E[C | A1]

A1

AnCritrio de deciso: escolher a aoAj tal que R[Aj] = min E[C | Ai] Ai

R[Ai] = E[C | Ai]

22/5/03 DO > Risco > Quantificao > DO > Risco > Quantificao > Decises > CrticaDecises > Crtica

19

Matriz pseudoMatriz pseudo--quantitativaquantitativa

543Alta

432Mdia

321Baixa

Conseqncia

AltaMdiaBaixaProbabilidade


20

Escalas logartmicasEscalas logartmicas

C x

P x

0

10 -4

10 -3

10 -1

10 -2

0 0.1M$ 1M$ 10M$ 100M$


21

Matriz pseudoMatriz pseudo--quantitativaquantitativa

543Alta

432Mdia

321Baixa

Conseqncia

AltaMdiaBaixaProbabilidade


22

Matriz quase quantitativa A (RMatriz quase quantitativa A (RAA))

543> 1000

4321 a 1000

321< 1

Conseqncia

> 10-210-4 a 10-2< 10-4Probabilidade


23

Matriz quase quantitativa B (RMatriz quase quantitativa B (RBB))

963> 1000

6421 a 1000

321< 1

Conseqncia

> 10-210-4 a 10-2< 10-4Probabilidade


24

Comparao de Comparao de riscosriscos

RBRAE[C]CpSituao

hipottica

640,150,023

641,515000,0012

432,55000,0051

22/5/03 DO > Extenso para a Geotecnia DO > Extenso para a Geotecnia AmbientalAmbiental

25

Extenso dos efeitos da DO em GAExtenso dos efeitos da DO em GA

Mapas de riscos incompatveis com decises fundamentadas em critrios demonstrveis e defensveis

Dissertaes e teses sem demonstrao de validade Anlise de riscosAnlise de riscos Anlise de decisesAnlise de decises Anlise hierrquicaAnlise hierrquica Lgica difusaLgica difusa rvores de falhasrvores de falhas rvores de eventosrvores de eventos

22/5/03 Dificuldade Operacional > Dificuldade Operacional > RecomendaesRecomendaes

26

Recomendaes (DO)Recomendaes (DO)

Ter em mente que riscos so quantificados para melhorar a qualidade das decisesdecises

Certificar-se de que as escalas de riscos adotadas tenham condies de bem reproduzir as prefernciaspreferncias de quem tomar a deciso

Matrizes com escalas simplificadas podem ser produto finalproduto final, para facilitar aplicao, simplificar normas tcnicas, mas no ponto de partida

Examinar formulaes tericas consagradasconsagradas em outras reas Teoria da UtilidadeTeoria da Utilidade Anlise de DecisesAnlise de Decises Anlise hierrquicaAnlise hierrquica etc.etc.

22/5/03 27



22/5/03 Exemplo de aplicaoExemplo de aplicao 28

Exemplo simples de aplicaoExemplo simples de aplicao

Aplicao dos conceitos de Anlise de Riscos a um aterro de

resduos slidos urbanos

22/5/03 Exemplo de aplicao > DescrioExemplo de aplicao > Descrio 29

Caractersticas gerais do aterroCaractersticas gerais do aterro

Aterro controlado (cresce razo de 50.000 kN / dia)

Altura superior a 50 m Clulas envolvidas por solo compactado Drenagem de chorume e gases Dados de um escorregamento disponveis para

retroanlise (com dificuldades na estimativa das presses neutras, sobretudo de gases)

22/5/03 Exemplo de aplicao > DescrioExemplo de aplicao > Descrio 30

TaludesTaludes

Talude NW: talude interno rea de deposio pNW = probabilidade de escorregamento do talude NW CNW = conseqncia do escorregamento do talude NW

Talude SW: face voltada para uma rodovia pSW CSW

Talude NE: face voltada para uma rua de moradias de populao de baixa renda

pNE CNE

22/5/03 Exemplo de aplicao > ObjetivoExemplo de aplicao > Objetivo 31

Objetivo da anliseObjetivo da anlise

Escolher inclinao dos taludes para uma expanso do aterro

Alternativas Todos os taludes com um nico coeficiente de segurana:

aquele usualmente adotado nessa rea de deposio

Cada talude com coeficiente de segurana e, portanto, inclinao diferente em funo dos diferentes riscos riscos envolvidos

22/5/03 Exemplo de aplicao > CritrioExemplo de aplicao > Critrio 32

Critrio: risco uniformeCritrio: risco uniforme

pNW . CNW = pSW . CSW = pNE . CNE

22/5/03 Exemplo de aplicao > Exemplo de aplicao > Quantificao > ConseqnciasQuantificao > Conseqncias

33

Estimativa de conseqnciasEstimativa de conseqncias

Conseqncias dependem: do volume do escorregamento

admitiu-se ser o volume destacado pela superfcie mais crtica da ocupao ao p dos taludes

estimado quase quantitativamente o impacto de cada uma das trs eventuais rupturas

da possibilidade de interveno prvia para evacuao (escorregamento com aviso?)

desconsiderada em funo da experincia pregressa e procedimentos de operao

Melhor estimativa CCNWNW = 1= 1 CCSWSW = 7= 7 CCNENE = 10= 10

22/5/03 Exemplo de aplicao > Exemplo de aplicao > Quantificao > ProbabilidadesQuantificao > Probabilidades

34

Probabilidades de escorregamentoProbabilidades de escorregamento

Talude com superfcie crtica de escorregamento mais extensa ( ? maiores volumes) no oferece necessariamente maior risco

Maior nmero de elementos independentes ?menor variabilidade da integral de resistncias (lpio Nascimento e Castel Branco Falco, Revista Geotecnia)? menor probabilidade de escorregamento

Dificuldade de estimar a dimenso dos elementos independentes avaliadas algumas hipteses, com base nas dimenses das clulas

(desde 0,5 L at 5 L)

Aspectos de fiabilidade do sistema Admitiu-se, simplificadamente, que a probabilidade de

escorregamento do talude fosse aquela da sua superfcie crtica (Cornell, 1971)

22/5/03 Exemplo de aplicao > Exemplo de aplicao > Quantificao > ModelaoQuantificao > Modelao

35

Dificuldades de modelaoDificuldades de modelao

Dificuldade de estimar presses neutras de gua

retroanlise de um escorregamento ocorrido (apesar das influncias desconhecidas das presses de gs)

hipteses diversas (ru, piezomtricas por camada)

de gs ainda no suficientemente esclarecidas

22/5/03 Exemplo de aplicao > ResultadoExemplo de aplicao > Resultado 36

ResultadoResultado

Critrio: pNW . CNW = pSW . CSW = pNE . CNE

Taludes: FNW = 1,45 FSW = 1,35 FNE = 1,49

Diferena de inclinao baseouDiferena de inclinao baseou--se em um se em um conceito conceito defensvel defensvel de uniformizao de de uniformizao de riscorisco

22/5/03 37



22/5/03 Dificuldade fundamentalDificuldade fundamental 38

Dificuldade fundamental (DF)Dificuldade fundamental (DF)

22/5/03 Dificuldade fundamental > Carter Dificuldade fundamental > Carter multidisciplinarmultidisciplinar

39

Ambiental = multidisciplinarAmbiental = multidisciplinar

Solos e Rochas Fsica Fsica Interao Interao

qumicaqumica Interao Interao

biolgicabiolgica

Poluentes

QumicaQumica Interao Interao

fsicafsica Interao Interao

biolgicabiolgica

? Organismos vivos BiologiaBiologia Interao Interao

qumicaqumica Interao Interao

fsicafsica

22/5/03 Dificuldade Fundamental > Risco > Dificuldade Fundamental > Risco > MultidisciplinarMultidisciplinar

40

Risco Ambiental = multidisciplinarRisco Ambiental = multidisciplinar

Solos e rochas, poluentes, organismos vivos Fsica Fsica QumicaQumica BiologiaBiologia

Anlise de riscos

Teoria da UtilidadeTeoria da Utilidade Anlise de DecisesAnlise de Decises Anlise hierrquicaAnlise hierrquica etcetc..

22/5/03 Dificuldade Fundamental > Dificuldade Fundamental > Exemplo de soluo tpicaExemplo de soluo tpica

41

Soluo tpica de contenoSoluo tpica de conteno

Leachate (co)Liner

Foundation Soil

Waste Percolation

Contaminant Transport (c, J)

Precipitation (P)

Cover

Surface Runoff (Rs)

Evaporation & Transpiration (ET)

3

4

12

22/5/03 Dificuldade Fundamental > Dificuldade Fundamental > ModelaoModelao

42

Dificuldades de modelaoDificuldades de modelao

Exemplo de "surpresas" da Geotecnia Ambiental

Condies anaerbicas podem propiciar o aparecimento de compostos com maior mobilidade ou toxicidade (caso do arsnico)

Difuso molecular pode tornar-se mais importante do que adveco atravs de contenes de baixssima condutividade hidrulica

22/5/03 Dificuldade fundamental > Dificuldade fundamental > "Riscos" em Geotecnia Ambiental"Riscos" em Geotecnia Ambiental

43

Conseqncias da DF para a GAConseqncias da DF para a GA

Profissionais em Geotecnia (tradicional) passam a denominar riscos, indiscriminadamente, todos os novos desafios multidisciplinares nos quais se sentem pouco proficientes

Mapas de riscos incorretamente denominados Mapas de ameaas ou perigos (hazards) Mapas de vulnerabilidade Mapas de riscos (devem incluir conseqncias)

Banalizao do conceito de risco (comparar com situaes homlogas em Geotecnia tradicional)

Atraso na aplicao efetiva da Anlise de Riscos a problemas de Geotecnia Ambiental

22/5/03 Dificuldade fundamental > Dificuldade fundamental > RecomendaesRecomendaes

44

Recomendaes (DF)Recomendaes (DF)

No tratar questes relativas ao carter multidisciplinar como se fossem riscos

Aplicar formulaes tericas consagradas em outras reas para analisar e para escrever normas e cdigos que reflitam preferncias da sociedade locallocal Teoria da Utilidade Anlise de Decises Anlise hierrquica etc.

22/5/03 45



22/5/03 Concluses e recomendaesConcluses e recomendaes 46

Concluses e recomendaesConcluses e recomendaes


Bem quantificar riscos geoBem quantificar riscos geo--ambientais para melhorar ambientais para melhorar decisesdecises

caso a caso por meio de normas e cdigos


Embora reconhecendo dificuldades nos aspectos Embora reconhecendo dificuldades nos aspectos multidisciplinares da GA, reservar para a multidisciplinares da GA, reservar para a Anlise de Riscos o seu devido lugar, aplicando:Anlise de Riscos o seu devido lugar, aplicando:

Teoria da Utilidade Anlise de Decises Anlise hierrquica etc.


No perder nenhuma oportunidade de aplicar Anlise No perder nenhuma oportunidade de aplicar Anlise de Riscosde Riscos

decises podem no ser significativamente melhores do que aquelas tomadas sem formalizao

estaro certamente muito melhor fundamentadas e passveis de reviso objetivaobjetiva por clientes, seguradoras, etc.

deficincias explicitadas podero levar a anlises melhores no futuro

22/5/03Waldemar Hachich Waldemar Hachich -- Escola Escola

Politcnica da USPPolitcnica da USP50

Informaes adicionaisInformaes adicionais

Apresentao disponvel em:www.lmcwww.lmc..ep.usp.br/people/whachichep.usp.br/people/whachich

e-mail: [email protected]@usp.br

Documents

Análise de Riscos Geotecnia Ambiental