QUANTIFICAÇÃO ABSOLUTA E RELATIVA DAS VIBRAÇÕES CAUSADAS PELA CIRULAÇÃO FERROVIÁRIA EM TÚNEIS URBANOS 5ª Jornada Ibero-americana da Rede Meio Ambiente

QUANTIFICAÇÃO ABSOLUTA E RELATIVA DAS VIBRAÇÕES CAUSADAS PELA CIRULAÇÃO

FERROVIÁRIA EM TÚNEIS URBANOS

5ª Jornada Ibero-americana da Rede Meio Ambiente Subterrâneo e Sustentabilidade

Geotecnia Subterrânea

13 a 16 de Junho de 2012

Ouro Preto

BRASIL

Gustavo Paneiro, Carlos Dinis da GamaCERENA/DECivil, Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa

QUANTIFICACIÓN ABSOLUTA E RELATIVA DE LAS VIBRACIONES CAUSADAS POR LA CIRCULACIÓN DE TRENES EN TUNELES URBANOS

Rede Ibero-americana “Meio Ambiente Subterrâneo e Sustentabilidade” MASyS, 2010 - 2013

Argentina, Bolívia, Brasil, Chile, Cuba, Equador, Espanha, México, Peru, Portugal e Venezuela

CYTED

Area-3 1

CONTEÚDO

INTRODUÇÃO

DEFINIÇÃO DO FATOR DE PONDERAÇÃO PARA AS VIBRAÇÕES

DEFINIÇÃO DOS ÍNDICES DE AFETAÇÃO AMBIENTAL

EXEMPLO DE APLICAÇÃO

CONCLUSÕES

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INTRODUÇÃO

PROJECTOS GEOTÉCNICOS

VIBRAÇÕES

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INTRODUÇÃO

No sentido lato… Na prática geotécnica…

VIBRAÇÃO

Movimento mecânico periódico, ou aleatório de um elemento estrutural, que se caracteriza por ser repetitivo a partir de uma posição de repouso (Regazzi, R. , Ximenes, G., 2004)

Resposta elástica do terreno, aquando da passagem de uma onda de tensão, tendo como origem uma solicitação dinâmica

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INTRODUÇÃO

GERAÇÃO

Ondas R Ondas L

Ondas TransversaisOndas Longitudinais

• Amplitude;• Frequência;• Duração.

Segundo o tipo de ondas sismicas, as principais características das vibrações em terrenos são (Kramer, 1996):

EFEITOS

• Afectação do funcionamento normal de equipamentos ou instrumentos sensíveis

• Incomodidade para as populações que sentem as vibrações, causando receios e, consequentemente, queixas• Danos nas estruturas (em particular nos monumentos e edifícios altos ou antigos) e nos maciços remanescentes.A

um

ento

da

seve

rid

ade

PROPAGAÇÃO

Mecanismos de atenuação das vibrações nos terrenos (atrito interno dinâmico):

• Anelasticidade;

• Visco-elasticidade

• Deslocações

• Difusão

• Atrito sólido5

INTRODUÇÃO

Para o descritor vibrações, nos EIA, pretende-se predizer, avaliar e corrigir as consequências ou efeitos ambientais que as ações de construção de uma obra podem causar sobre a qualidade de vida das populações e sua envolvente.

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INTRODUÇÃO

Análise do projeto

Definição dos métodos construtivos

Caracterização ambiental

Determinação da situação de referência às vibrações

Definição dos impactes ambientais ligados às vibrações

Definição das medidas corretivas

Monitorização e controle

Aplica-se a seguinte metodologia:

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FACTOR DE PONDERAÇÃO

O factor de ponderação proposto é definido através de um zonamento da área de implantação do projeto, que é realizado de acordo com a constância dos valores dos parâmetros que intervêm no cálculo do fator de ponderação, sob a forma de áreas e/ou segmentos homogéneos. Após a realização deste zonamento, procede-se à respetiva quantificação.

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a

ov V

VF

Amplitude de vibração na situação de Obra

Amplitude de vibração admissível pela norma considerada

Factor de ponderação para as vibrações

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A quantificação da velocidade vibratória que atinge as edificações próximas em resultado das ações típicas de obra (Vo) é obtida através de dados bibliográficos ou por medições de campo, ou até mesmo por ambos os processos.

Velocidade vibratória de acções características, em

função da distância, segundo Sarsby, 2000

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NORMAS

Em Portugal

NORMAS PARA O CONTROLO DOS EFEITOS DOS

FENÓMENOS VIBRATÓRIOS

Danos estruturais Incomodidade

Na Europa

NP 2074

DIN4150 (Alemanha)

BS7385 (Reino Unido)

ISO 2631

(1978, 1989, 1993, 2003)

“Avaliação da Exposição Humana às

Vibrações de Corpo Inteiro “

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NORMA PORTUGUESA 2074

v [cm/s]

=a210.5

Rochas cp > 2000 m/s

Solos coerentes muito rijos

Solos cp < 1000 m/s

=g10.7

- 3 solicitações diárias

+ 3 solicitações diárias

=b310.5

Construções reforçadas

Construções correntes

Construções sensíveis

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NORMA PORTUGUESA 2074

Tipos de Construção(que afectam os valores da

constante )

Características do Terreno (que afectam os valores da constante )

Solos incoerentes; areias e misturas areia-seixo bem

graduadas; areias uniformes; solos

coerentes moles e muito moles

Solos coerentes muito duros, duros e de consistência

média; solos incoerentes compactos; areias e misturas areia-seixo graduadas; areias

uniformes

Rocha e solos coerentes rijos

cp ≤ 1.000 m/s 1.000 m/s < cp < 2.000 m/s cp ≥ 2.000 m/s

= 1,0 = 0,7 = 1,0 = 0,7 = 1,0 = 0,7

Construções sensíveis 2,50 1,75 5,00 3,50 10,00 7,00

Construções correntes 5,00 3,50 10,00 7,00 20,00 14,00

Construções reforçadas 15,00 10,50 30,00 21,00 60,00 42,00

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NORMA ISO 2631

Em termos de conteúdo, a Norma está dividida em duas partes principais:

PARTE DENOMINAÇÃO ISO 2631-1 Requisitos gerais ISO2631-2 Relativamente a vibração induzida por impacto em prédios

A ISO 2631-1 define métodos de medida da vibração de corpo inteiro e indica os principais factores que se combinam para determinar o grau de aceitabilidade à exposição da vibração

A ISO 2631-2 apresenta um guia para aplicação da ISO 2631-1 sobre a resposta humana à vibração dos prédios, incluindo curvas ponderadas, em função da frequência, de igual nível de perturbação para os seres humanos, assim como métodos de medição a serem utilizados.

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NORMA ISO 2631

LOCAIS HORÁRIO VIBRAÇÃO CONTÍNUA OU INTERMITENTE

OCORRÊNCIAS

DIÁRIAS Hospitais, precisão Dia ou noite 1 1 Residências Dia

Noite 2 a 4 1,4

30 a 90 1,4 a 20

Escritórios Dia ou noite 4 60 a 128 Oficinas Dia ou noite 8 90 a 128

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ZONAMENTO

Se cada segmento tiver um comprimento Li, o comprimento total de uma determinada linha com n segmentos (com i = 1, 2, 3, ..., n), será:

ni

1iit LL

Analogamente, se forem consideradas áreas e não segmentos:

ni

1iit AA

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FATOR DE PONDERAÇÃO TOTAL

Define-se então como fator de ponderação total para as vibrações dessa linha (ou área total), o seguinte:

t

iVV L

LFF i

t

para o caso de segmentos

t

iVV A

AFF i

t

para o caso de áreas

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ÍNDICES DE AFETAÇÃO AMBIENTAL

Os Índices de Afetação Ambiental para as vibrações têm por objetivo analisar os impactes ambientais provenientes das vibrações que seriam geradas durante a construção e exploração dos segmentos (ou áreas) consideradas num projeto de uma obra geotécnica.

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ref

oVo V

VI

Amplitude de vibração na situação de Obra

Amplitude de vibração na situação de referência, antes da

implementação do projecto

Índice de afetação ambiental

PARA A SITUAÇÃO DE OBRA:

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Amplitude de vibração na situação de Exploração

Amplitude de vibração na situação de referência, antes da

implementação do projecto

Índice de afetação ambiental

PARA A SITUAÇÃO DE EXPLORAÇÃO:

ref

eVe V

VI

20


Pode dizer-se que quanto maior for o Índice de Afetação Ambiental, maior serão os impactes ambientais relativos ao descritor vibrações, causados pela realização do projeto.

ref

oVo V

VI

ref

eVe V

VI

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Quantificação dos impactes ambientais gerados pela construção de túneis urbanos ferroviários

Para este tipo de obras geotécnicas, aplicando os métodos quantitativos apresentados anteriormente podem-se obter os seguintes resultados:

1. Seleção de várias hipóteses contempladas num projeto, utilizando uma metodologia multicritério;

2. Quantificação dos impactes ambientais gerados na situação de obra;

3. Quantificação dos impactes ambientais gerados na situação de exploração.

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3,17 km

4,66 km

2,78 m

2,15 km

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ZONAMENTO

HIPÓTESE 1

24

ZONAMENTO

HIPÓTESE 1

Resumo das zonas definidas em cada segmento, na hipótese 1 do traçado do túnel de metropolitano, incluindo os respetivos

comprimentos

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ZONAMENTO

HIPÓTESE 2

Resumo das zonas definidas em cada segmento, na hipótese 2 do traçado do túnel de metropolitano, incluindo os respetivos

comprimentos

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FACTORES DE PONDERAÇÃO

HIPÓTESE 1

Fator de ponderação total para a hipótese 1 é de 0,54

27

FACTORES DE PONDERAÇÃO

HIPÓTESE 2

Fator de ponderação total para a hipótese 1 é de 0,49

28


HIPÓTESE 1

29


HIPÓTESE 1

30


HIPÓTESE 2

31


HIPÓTESE 2

32


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CONCLUSÕES

Da análise dos resultados obtidos para o Fator de Ponderação Total para as vibrações apresentado anteriormente, pode concluir-se que, em relação do descritor vibrações, a hipótese 2 é mais vantajosa que a hipótese 1, na medida em que apresenta um valor global mais baixo.

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CONCLUSÕES

Não se pode deixar de referir que esta diferença se baseia quase exclusivamente na diferença do fator de ponderação existente entre o segmento 3 da hipótese 1 e o segmento 3 da hipótese 2, já que os segmentos n.º 2 possuem fatores praticamente idênticos e o segmento 1 é o mesmo nas duas hipóteses.

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CONCLUSÕES

Relativamente ao cálculo dos Índices de Afetação Ambiental para as vibrações, é possível extrair duas conclusões principais:

1. A situação de exploração é menos penalizadora do Ambiente que a situação de construção;

2. A hipótese 2 é preferível à hipótese 1, seja na situação de construção seja na de exploração.

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CONCLUSÕES

O fator de ponderação para as vibrações constitui um critério de seleção aplicável à seleção de traçados alternativos, incluindo a sua integração em metodologias multicritério

37

CONCLUSÕES

Os Índices de Afetação Ambiental fornecem uma quantificação realista do descritor vibrações, e pela sua facilidade de cálculo e podem ser aplicados sem dificuldades em grande parte de Estudos de Impacte Ambiental de obras geotécnicas.

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