Definições e Conceitos associados ao Risco

Campos de Aplicação em Geotecnia

Laura Caldeira (LNEC)

Definições e conceitos• Risco – valor(es) (perdas de vida e custos de perdas

materiais) obtidos a partir da consideração das consequências de acontecimentos indesejáveis, conjugada com a probabilidade de ocorrência dos factores intervenientes no processo

• Eventos (E) Resposta do sistema (R)

Resultados (O) Consequências (L) Exposição

perigo (ameaça,solicitação, factoresexigência) exógenos

ruptura consequências da ruptura

(probabilidade de ruptura)

vulnerabilidade (susceptibilidade,resistência, factorescapacidade) endógenos

Outras definições (RSB)• Risco potencial – quantificação das consequências de

um acidente, independentemente da probabilidade de ocorrência

• Risco efectivo – produto do risco potencial pela probabilidade de ocorrência do acidente

• Acidente – ocorrência excepcional cuja evolução não controlada é susceptível de conduzir à ruptura de componentes estruturais podendo originar uma onda de inundação

• Ocorrência excepcional – facto não previsto relativo às acções, estruturas, materiais ou exploração

Outras definições (Regulamentação de estruturas offshore)

• Acidente – acontecimento ou sequência de acontecimentos imprevistos dos quais resultam ferimentos ou a morte de pessoas, danos materiais ou uma combinação destas

Definições e conceitosAnálise de risco

– Identificação dos eventos – Análise dos mecanismos associados aos eventos – Respostas e – Consequências – Estimativa da extensão, da amplitude e da probabilidade da ocorrência das

perdas• Avaliação do risco

– Cumprimento dos critérios de aceitação do risco• Redução ou mitigação do risco

– Estudo de medidas (estruturais ou não estruturais – medidas preventivas, educacionais e organizacionais) de redução do risco a limites aceitáveis

• Gestão do risco– Análise custo-benefício das medidas de redução do risco

Estimativa da Grandezadas Consequências

Estimativa da Probabilidadedas Consequências

Estimativa doRisco

Admissibilidadedo Risco

Percepçãodo Risco

Observação doRisco

Gestão doRisco

Avaliação doRisco

Identificação das Consequências

Identificação do Perigo

Descrição do Propósito

10 -2

10 -3

10 -4

10 -5

10 -6

10 -7

10 -8

0 1 10 10 102 3

Riscos inaceitáveis

Riscos aceitáveis

NÚMERO DE VÍTIMAS DEVIDO À ROTURA DE BARRAGENS

PR

OB

AB

ILID

AD

E A

NU

AL

DE

RO

TUR

A D

E BA

RR

AGEM

O

RIG

INA

ND

O V

ÍTIM

AS

ANCOLD (limite)

LEGENDA

ANCOLD (objectivo)

Proposta B.C. Hydro

(ALARP)

Riscos tão reduzido

quanto possível

Etapas das análises de risco

• Definição de objectivos (geralmente parcelares)– Avaliação das condições de segurança da obra – Avaliação do impacte da respectiva ruptura sobre a sociedade

• Identificação do risco– Modos plausíveis de ruptura – Outro tipo de consequências com potencial para conduzir a um acidente

significativo“O que pode originar uma ruptura?”

• Quantificação do risco– Estimação da probabilidade de ocorrência das acções e das respostas e – Avaliação das consequências para os vários cenários de colapso ou de não

colapso“Se ocorrer rotura, o que pode acontecer e qual a sua

probabilidade?”

Identificação do risco

Causas ou eventos iniciais (E)– acções exteriores extremas – anomalias de procedimentos operacionais– processos internos – acções acidentais

Modos de colapso (R) – seleccionados com base em registos e casos históricos de obras semelhantes – avaliação da plausibilidade dos modos para a obra em estudo

Cenários de ruptura (O) dependentes de– modo colapso– meio envolvente – função para a qual a estrutura foi concebida

Identificação do risco (cont.)

Factores de exposição– condições de agravamento ou de atenuação das

consequências face a um cenário de ruptura Consequências (L)

– número previsto de pessoas mortas e feridas (função da população em risco),

– extensão dos prejuízos materiais – custos da desorganização da actividade económica

ExemplosEventos iniciadores – sismo, cheias, intensa

pluviosidade, erosão internaModos de colapso – derrube, deslizamento,

galgamento, deformação excessiva, instabilização de taludes

Resultados – formação ou não de brechasFactores de exposição – estação do ano, dia da

semana, tempo de aviso e de evacuaçãoConsequências – perda de vidas, danos materiais,

custos associados à reparação da obra e à perda de funcionalidade

Muito baixa Coeficiente Justificação

Sismicidade (período de retorno de 1000 anos) Baixa (0,1g<a<0,2g) 3

Escorregamento de taludes (probabilidade) Baixa (bar. de aterro) 3

Cheias superiores à do projecto (probabilidade) Grande 5

Gestão da albufeira Boa (bar. de betão e alvenaria) 2

Acções agressivas (clima, água, etc.) Médias 3

Dimensionamento estrutural Adequado 1

Fundações Satisfatórias 3

Órgãos de descarga Baixa Fiabilidade 3

Manutenção Muito boa 1

Volume da albufeira <10^5 1

Instalações a jusante Grande 4

Asso

ciad

os a

fa

ctor

es

hum

anos

e

econ

ómic

os

(R)

Asso

ciad

os e

xter

iore

s ou

am

bien

tais

(E

)Factores

Ass

ocia

dos

à ba

rrag

em -

Fiab

ilidad

e (F

)

Descrição Conteúdo da Justificação Coeficiente

2

3

12345

6

1234561234512345

6

Acções agressivas (clima, água, etc.)

Variações térmicas significativas, ciclos de gelo e degelo e a alterações das

propriedades dos materiais em barragens de betão e alvenaria, à intensidade da pluvisiodade em barragens de aterro, à

agressividade das águas e a fenómenos de lixiviação de betões ou caldas de injecção

Descrição das condições climáticas e das ocorrências na obra associadas às acções descritas

Ass

ocia

dos

exte

riore

s ou

am

bien

tais

(E)

Indicação do valor da cheia de projecto (quando existente), do período de retorno, do tipo de estudos

hidrológicos e das características dos órgãos de descarga, com referência às normas de exploração

específicas do aproveitamento

Gestão da Albufeira

Possibilidade de ocorrência de variações muito rápidas do nível da albufeira

Indicações sobre a forma de exploração da albufeira e sobre a pluviosidade

Indicação da localização na Figura em anexo

Escorregamento de taludes

(probabilidade)

Risco de escorregamento de grandes massas para o interior da albufeira

susceptíveis de provocar ondas a que corresponda, para cotas elevadas da

albufeira, risco de galgamento ou produza impacto dinâmico significativo em estruturas

rígidas

Descrição dos sinais ou evidências de escorregamento(s) e da formação onde ocorre(m), indicação da respectiva localização em relação à

barragem, e estimativas do seu desenvolvimento, da sua altura em relação ao NPA e do volume deslocado

Factores

Sismicidade (período de

retorno de 1000 anos)

Risco sísmico

Cheias superiores à do projecto

(probabilidade)

Risco de galgamento da barragem devido à ocorrência de cheias superiores às do

projecto

Descrição Conteúdo da Justificação Coeficiente

123456123456123456123456

ManutençãoApreciação da manutenção associada ao corpo da barragem, galerias, órgãos de exploração e sistema de observação

Descrição das condições de manutenção da barragem, das condições de conservação dos

equipamentos e do sistema de observação, bem como das condições de realização das campanhas

de observação

Asso

ciad

os à

bar

rage

m -

Fiab

ilidad

e (F

)Factores

Fundações

Apreciação das formações do maciço de fundação do ponto de vista

mecânico e hidráulico e da eficiência dos respectivos tratamentos

(consolidação, impermeabilização e drenagem)

Apreciação dos elementos de projecto e dos resultados do tratamento da fundação, bem como

do estado da obra relativo a esta componente

Órgãos de descarga

(descarregado-res de superfície,

descargas de fundo e meio

Apreciação da aptidão dos órgãos de descarga para evacuar cheias

Apreciação dos órgãos hidráulicos face aos requisitos do RSB e da sua operacionalidade, bem

como o estado de conservação dos órgãos e equipamentos

Dimensionamen-to estrutural

Apreciação do dimensionamento estrutural para acções estáticas e

sísmicas face às condições locais, aos métodos e critérios actuais e aos

materiais constituintes

Listagem dos elementos consultados e sua apreciação do ponto de vista do dimensionamento estático e

sísmico, bem como do estado da obra relativamente a eventuais efeitos detrimentais decorrentes do uso de materiais menos adequados, designadamente solos expansivos ou dispersíveis ou colapsíveis e inertes

potencialmente reactivos

Descrição Conteúdo da Justificação Coeficiente

1234512345

Factores

Ass

ocia

dos

a fa

ctor

es

hum

anos

e e

conó

mic

os

(R)

Volume da Albufeira Indicação do volume da albufeira

Instalações a jusante

Associada à probabilidade de presença de pessoas ou à existência de

instalações na zona de jusante da barragem susceptível de ser inundada

em caso de rotura

Descrição das áreas a jusante da barragem e da respectiva ocupação

u(a1,θ1)

u(a1,θ2)

θ1, P(θ1|a1)

θ2, P(θ2|a1)a1

u(a2,θ1)

u(a2,θ2)

θ1, P(θ1|a2)

θ2, P(θ2|a2)a2

u(e1,z1,a1,θ1)

u(e1,z1,a1,θ2)

θ1, P(θ1|z1,e1,a1)

θ2, P(θ2|z1,e1,a1)

a3;e1

z1, P(z1|e1)a1

u(e1,z1,a2,θ1)

u(e1,z1,a2,θ2)

θ1, P(θ1|z1,e1,a2)

θ2, P(θ2|z1,e1,a2)a2

u(e1,z2,a1,θ1)

u(e1,z2,a1,θ2)θ2, P(θ2|z2,e1,a1)a1

u(e1,z2,a2,θ1)

u(e1,z2,a2,θ2)

θ1, P(θ1|z2,e1,a2)

θ2, P(θ2|z2,e1,a2)a2

z2, P(z2|e1)

θ1, P(θ1|z2,e1,a1)

Nó de decisão

Nó de possibilidades

Intensa precipitação atmosférica

Escorrega-mento

dos taludes

Galgamento da barragem a montante

Galgamento da barragem a

jusante

Quantificação do risco

( )( )∑∑==

⋅×××==N

iii

N

ii LEROLPEROPERPEPriscoRisco

11

)(()()(

Risco – risco totalriscoi – riscos parciais ou consequências para a sequência iP(E) – prob. de ocorrência do evento E (casualidade)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

10 100 1000 10000

Período de retorno (ano)

Ace

lera

ção

(cm

/s )2

acção sísmica tipo 1(próximo) - Rio Frio

acção sísmica tipo 2(longínquo) - Rio Frio

acção sísmica tipo 1(próximo) - Ota

acção sísmica tipo 2(longínquo) - OTA

Quantificação do riscoP(R|E) – prob. cond. do colapso R (vulnerabilidade)

P(O|ER) – prob. condicional do resultado O ⇒procedimentos de segurança internos ⇒ prevenção de acidentes ⇒ sistemas de observação ⇒controlo do risco interno

P(L|ERO) – prob condicional das perdas L para uma população em risco e para bens afectados ⇒procedimentos de segurança externos ⇒ sistemas de aviso e alerta ⇒ Planos de Emergência ⇒ controlo de risco externo

Cálculo de probabilidades• Análises probabilísticas detalhadas (insuficiência

de dados, eliminação de valores, testes de conformidade)

• Tratamento de dados estatísticos de rupturas (carácter único e dados não homogéneos)– Tipo de obra– Modo de rotura

• Histórias de casos de ruptura• Análise à estrutura• História do desempenho da estrutura

Incertezas

Incertezas devidas a factores humanos

Incertezas físicas

Incertezas estatísticas

Incertezas na estimativa

Incertezas de modelação

Incertezas Fenomenógicas

Incertezas de Decisão

Campos de aplicaçãodas Análises de Risco

• Viabilidade do empreendimento– Comparação de diferentes soluções de projecto – custo inicial

versus custo integral• Projecto

– Selecção das exigências de projecto• Contrato de adjudicação

– Partilha do risco• Construção

– Método observacional• Serviço / exploração

– Política de reabilitação ou de abandono– procedimentos de gestão e de estratégia de manutenção

sistemática e de renovação das estrutura

Risco Geotécnico• Natureza, qualidade e variabilidade das condições do

terreno– Condições locais – do terreno e da água– Condições durante o processo construtivo

• Diferença entre as condições reais e as antecipadas• Diferença entre os meios e os métodos de construção

previstos e os seleccionados• Expectativas económicas e temporais comprometidas e

desequilibradas• Riscos muito elevados ou intoleráveis

– Aumento da probabilidade de disputas, reclamações, obras com patologias e litigação

Risco Geotécnico

• Partilha e gestão do risco entre o dono da obra e o empreiteiro (eficiência e justeza)– Capacidade de gerir e antecipar eficazmente e de

resolver conflitos e reclamações

• Continuidade do projecto na fase de construção• Disponibilidade de meios de financiamento

relativamente ao custo inicial, bem como ao pagamento de custos adicionais

Partilha do risco

Vantagens das Análises de Risco

• Identificação sistemática dos modos de ruptura potenciais

• Melhoramento do entendimento do desempenho das estruturas

• Integração das várias áreas disciplinares• Hierarquização da importância relativa dos

modos de ruptura• Direccionamento dos esforços de análise

Vantagens das Análises de Risco

• Identificação dos cenários mais gravosos• Estabelecimento de bases para a identificação de

medidas de redução do risco• Comparação de diferentes obras• Definição de áreas com insuficiência de dados ou

de informação• Estabelecimento de prioridades relativamente às

medidas de redução do risco

Limitações das Análises de Risco

• Tarefa muito complexa e potencialmente muito dispendiosa

• Conjunto demasiado vasto e diversificado de consequências causais

• Ferramenta de análise bastante imperfeita– Técnicas de análise mais evoluídas– Cálculo da fiabilidade– Modelação em geral– Modelação das incertezas