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O processo de subsidência corresponde ao movimento, relativamente lento, de afundamento de terrenos, devido à deformação ou deslocamento de direção, essencialmente, vertical descendente. O colapso apresenta a mesma definição, porém apresenta-se como um movimento brusco do terreno (Infanti Jr & Fornasari Filho 1998). Colapsos e subsidência de terrenos Os colapsos de terrenos são considerados os principais causadores de acidentes sérios em regiões cársticas, ocasionando mortes até pelo desaparecimento súbito de pessoas tragadas pelo afundamento. Colapsos de terrenos A subsidência também causa prejuízos econômicos e mortes pelo desmoronamento total ou parcial de construções (Nakazawa, Prandini & Diniz, 1995). Os processos de subsidência podem ser divididos em 2 tipos, considerando suas causas, que são (Infanti Jr & Fornasari Filho 1998): PROCESSOS NATURAIS PROCESSOS ACELERADOS POR AÇÃO ANTRÓPICA São causados principalmente pela dissolução de rochas (carstificação) como calcários, dolomitos, gipsita e sal; pela acomodação de camadas no substrato, devido ao seu peso ou a deslocamentos segundo planos de falhas. PROCESSOS NATURAIS São ocasionados pelo bombeamento de águas subterrâneas, por recalques por acréscimo de peso devido a obras e estruturas e por galerias de mineração subterrâneas, principalmente em minas de carvão, como é o caso ocorrido em Criciúma (SC). PROCESSOS ACELERADOS POR AÇÃO ANTRÓPICA Abatimentos bruscos ou lentos de terreno, como reflexo da evolução de cavidades em rocha ou solo em subsuperfície. Subsidência e Colapso de Solos em Áreas Cársticas Carste Coberto: maciço carbonático, com dissolução e cobertura de material inconsolidado. TIPOS DE PROCESSOS Carste Exumado: maciço em superfície, normalmente em clima semi-árido. Inclinação de prédios; Desnivelamento acentuado entre estruturas e os terrenos adjacentes; Trincas no terreno, em pavimentos e edificações; Afundamentos e formação de cavidades; Sumidouros; Tremores, vibrações nos terrenos e construções; Formação de crateras e desabamentos (Cerri & Amaral, 1998). FEIÇÕES DE CAMPO INDICATIVAS Inutilização de construções devido a recalques excessivos, podendo mesmo ocorrer o desabamento das edificações; Rompimento de galerias, encanamentos e tubos subterrâneos; Vazamentos (Cerri & Amaral, 1998). EXEMPLOS DE POSSÍVEIS DANOS Um dos processos que mais ocasionam problemas de subsidência é denominado de carstificação, que é a dissolução de rochas por águas subterrâneas e superficiais, formando cavernas, dolinas, etc. A ação antrópica pode modificar esse processo de dissolução, através da alteração das propriedades físico-químicas das águas (acidificação) ou pela interferência na dinâmica das águas subterrâneas pelo bombeamento das mesmas (Infanti Jr & Fornasari Filho 1998). Carstificação Cratera na Guatemala Cratera na Guatemala 01/06/2010 18h16 - Atualizado em 01/06/2010 18h48 Cratera que engoliu prédio na Guatemala tem 60 m de profundidade Autoridades temem que um homem tenha morrido no incidente. Número de mortos por chuvas na América Central eleva-se a 175. Do G1, com agências internacionais Imagens feitas nesta terça-feia (1º) mostram um buraco de 60 metros de profundidade por 20 metros de diâmetro que se abriu no centro da Cidade da Guatemala depois das fortes chuvas causadas pela tempestade tropical Agatha. O buraco engoliu um prédio de três andares e toda uma esquina. Acredita-se que um segurança privado que trabalhava no local possa ter morrido. Um operário que trabalha próximo à região, José Aguilar, disse que ninguém podia prever o que aconteceu. "Ninguém pode ser culpado e você sabe que, quando chove, estas coisas acontecem", disse. Em 2007, três pessoas morreram em uma cratera semelhante no bairro de San Antonio, também na região central da capital. O número de mortos pelas chuvas causadas por Agatha atinge pelo menos 175 na América Central - 152 na própria Guatemala, 9 em El Salvador e 14 em Honduras. Na Guatemala, pelo menos 100 pessoas estão desaparecidas e há vários desabrigados. Cratera na Guatemala – reportagem G1 Cratera na Guatemala Em 12 de agosto de 1986, o bairro Lavrinhas, em Cajamar, município integrante da Região Metropolitana de São Paulo, foi afetado por fenômenos de colapso e subsidência de grandes proporções, especialmente impactantes por ocorrerem em plena área urbana. Na principal área atingida, três casas haviam sido tragadas, enquanto que recalques e trincas afetaram dezenas de outros imóveis, estendendo-se ao bairro Vila Branca. Cajamar - SP Informações colhidas no local, já a partir do primeiro dia do colapso, permitiram estabelecer que há alguns meses vinham sendo notados indícios precursores desse fenômeno, abrangendo: ruídos semelhantes a trovoadas, deformações de pisos, trincas em edificações, aumento dos casos de ruptura da rede de distribuição d’água e estancamento de fontes. Esta evolução culminou na madrugada de 12 de agosto de 1986, quando ruídos semelhantes a trovoadas e explosões foram ouvidos nas imediações do local do colapso, que ocorreu por volta das 9:00 h, configurando, no fim da tarde desse mesmo dia, uma cratera com cerca de 10 m de diâmetro e 10 m de profundidade, com forma de tronco de cone invertido, passando a cilindro. Casas com trincas recentes, provavelmente síncronas ao colapso, foram detectadas a mais de 400 m desse local, em Vila Branca. Em meados de setembro a cratera havia atingido 25 m de diâmetro. No início de dezembro havia evoluído para 32 m, conservando a profundidade de 13 m, após o que parece ter-se estabilizado. A água subterrânea surgiu em seu fundo em meados de novembro, ascendendo até 7 m em fevereiro de l987. Os bairros Lavrinhas e Vila Branca assentam-se numa planície alveolar algo entalhada, cujas partes mais baixas estão em torno de 720 m de altitude, circundada por pequenas serras alongadas, cujas maiores altitudes ultrapassam os 920 m. Geomorfologia da região Os pontos mais elevados correspondem a metarenitos, enquanto que filitos, xistos e rochas carbonáticas sustentam relevos progressivamente mais baixos; trata-se de rochas metamórficas dobradas pertencentes ao Grupo São Roque, de idade pré-cambriana superior. A própria origem do bairro Lavrinhas liga-se a esse contexto geológico, tendo surgido no início do século XX em decorrência da exploração de pedreiras de calcário da região. Geologia da região A combinação das características evolutivas do colapso e subsidência com as condições de contorno, e seu cotejo com dados da literatura especializada, levaram a propor, que se estava diante de um carst coberto em fase ativa de desenvolvimento. Esta hipótese deveria considerar duas possibilidades principais: 1) desabamento de teto de caverna; e 2) migração de solos para o interior de cavidades cársticas. A partir desse entendimento, equipes técnicas do IPT foram mobilizadas para realizar investigações em campos independentes da pesquisa geológica e da engenharia,com o objetivo de, a seu término, convergirem os diferentes estudos num diagnóstico firme do caso, que seria, então, utilizado tanto em termos do significado espacial e temporal do processo, como para as medidas de mitigação, planejamento urbano e monitoramento. O conjunto de informações sugeria fortemente a adoção, dentro da hipótese de carst coberto, da alternativa fenomenológicade migração de solos para o interior de cavidades cársticas: as cavidades e bolsões de solos moles, devido a seu comportamento hidráulico e mecânico , seriam instabilizados mediante variações de pressão hidrostática causadas por oscilações da superfície piezométrica. Em especial, considerou-se que a indução de tais oscilações por operações de bombeamento d’água, por serem rápidas e cíclicas, criariam diferenças de pressão entre o interior das cavidades e bolsões e os solos circundantes de modo a permitir o trânsito, para baixo, de partículas sólidas, com a conseqüente migração dos bolsões fluidos para cima. Vibrações resultantes de explosões em pedreiras próximas poderiam, também, catalisar esse processo, o qual, entretanto, poderia desenvolver-se tão somente como resultado da atuação da gravidade sobre materiais adjacentes mecânica e hidraulicamente diferenciados. Causas Levando em conta o caráter errático das cavidades e bolsões de solo mole, dos diferentes estágios de evolução em que podiam-se encontrar, bem como a imprevisibilidade temporal de seus reflexos em superfície, as soluções propostas foram essencialmente preventivas, divididas em emergenciais e permanentes. As emergenciais consistiram basicamente na evacuação da população dos bairros Lavrinhas e Vila Branca e a interrupção temporária dos bombeamentos da água subterrânea na área, enquanto que as permanentes foram sintetizadas numa proposição de zoneamento de risco, para o qual se estabeleceram diretrizes de implantação. Adicionalmente, foi efetuado um estudo que indicou áreas geotecnicamente mais seguras para o reassentamento da população desalojada. A área atingida, urbanisticamente recuperada, é hoje ocupada pela praça pública Alfredo Sória, não se constatando mais evidências de novas movimentações no terreno. A figura a seguir esquematiza o modelo interpretativo dos fenômenos ocorridos em Cajamar (modificada de Infanti Jr & Fornasari Filho 1998; organizada por Fábio Reis). http://www.geologiadobrasil.com.br/geg_casoapl_7.html Dolinas em Cajamar As fotos a seguir ilustram algumas conseqüências econômicas do caso de Cajamar, onde dezenas de casas foram destruídas ou condenadas (Proin/Capes & Unesp/IGCE, 1999). Existem solos que apresentam comportamento característico sob determinadas condições e, dentre eles, destaca-se o solo colapsível. Esse tipo de solo, ao ser inundado e estando sob a ação de uma sobrecarga, sofre uma brusca e significativa redução de volume. COLAPSIVIDADE EM SOLOS São caracterizados por apresentarem estruturas instáveis, não saturadas, porosas e com partículas ligadas por pontes de argilas, colóides, óxidos de ferro, etc; que quando submetidos ou não a um aumento de tensão seguido de acréscimo de umidade sofrem um rearranjo estrutural com a conseqüente redução de volume (Guimarães Neto e Ferreira, 1998). Um solo colapsível apresenta, em sua condição natural, elevada porosidade e baixo teor de umidade. Essa estrutura porosa geralmente se associa à presença de agentes cimentantes, que podem ser óxidos ou hidróxidos de ferro e de alumínio e carbonatos. Essa cimentação, aliada a uma sucção suficientemente elevada, confere ao solo uma resistência aparente ou temporária, que pode ser destruída com a inundação , levando o solo a um colapso estrutural. Sousa Pinto (1998) também apresenta uma definição para Solos Colapsíveis destacando que são solos não saturados que apresentam uma rápida e considerável redução de volume quando submetidos a um aumento brusco de umidade, sem que varie a tensão total a que estão submetidos São vários os fatores que influenciam no comportamento de colapso dos solos devido à inundação: estado de tensão, teor de umidade, peso específico aparente seco, teor de finos, plasticidade, etc. Diversos problemas têm sido observados em edificações construídas em solos colapsíveis, quando não são identificadas na fase de projeto. Edificações de obras de engenharia nestes solos podem sofrer diversos danos: trincas, fissuras, rupturas de casas, edifícios, reservatórios e canais de irrigação, depressões em pavimentos rodoviários e formação de superfície de escorregamento de taludes. Valores altos ou baixos do SPT (Standard Penetration Test) não indicam se o solo é ou não potencialmente colapsível. Valores altos do SPT em solos colapsíveis estão associados à baixa umidade (w<5%) ou altas sucções. Valores do potencial de colapso medidos através de ensaios de campo são inferiores aos de laboratório em cerca de 20%, conforme Ferreira e Amorim (1998). Os solos colapsíveis são localizados geralmente nos horizontes mais superficiais e sofrem profundo intemperismo químico (processo de alitização e ferralitização). O processo de alitização que sofrem os solos é responsável pela forte agregação das partículas de solo com a conseqüente geração de grandes vazios e o elevado potencial de colapso Alitização: processo de intemperismo específico das regiões tropicais e subtropicais úmidas, que resulta na lixiviação de silicatos e de sílica, formando- se hidratos de alumina. Ferralitização: É o intemperismo químico pelo qual os solos passam, onde há a hidrólise total do ferro (Fe+3), formando óxidos (goethita - FeO) e (hematita - Fe2O3) e hidróxidos. Tem-se então que: os solos colapsíveis são parcialmente saturados e que a tensão de sucção representa uma tensão efetiva a que o solo está submetido. Quando saturado, os meniscos capilares se desfazem, e a tensão efetiva diminui. A redução da tensão de sucção provoca um enfraquecimento das ligações entre as partículas e pequenos escorregamentos entre elas, gerando uma macrocompressão (Sousa Pinto,1996). Ferreira e Lacerda (1993) também descrevem sobre solos colapsíveis salientando que solos não saturados podem ser encontrados em diversas condições na natureza: em argilas expansivas de alta plasticidade, em solos residuais saprolíticos e lateríticos, em depósitos naturais de solos aluviais, coluviais e eólicos. A ocorrência dos solos naturais colapsíveis no Brasil é geralmente verificada em solos aluviais, coluviais e residuais que têm sofrido lixiviação dos horizontes mais superficiais, em regiões onde se alteram estações secas e de precipitações intensas e em solos de regiões semi-áridas com baixo teor de umidade A identificação de solos colapsíveis no Brasil está normalmente associada a obras de engenharia que envolvem grandes áreas. No Brasil já foram identificadas algumas ocorrências de solos colapsíveis em: Manaus (AM), Parnaíba (PI), Gravatá (PE), Carnaíba (PE), Petrolândia (PE), Santa Maria da Boa Vista (PE), Petrolina (PE), Rodelas (BA), Bom Jesus da Lapa (BA), Manga (MG), Brasília (DF), Três Marias (MG), Itumbiara (MG), Uberlândia (MG), Ilha Solteira e Pereira Barreto (SP), Rio Sarapuí (SP), São Carlos (SP), Rio Mogi-Guaçu (SP), São José dos Campos (SP), São Paulo (SP), Sumaré (SP), Paulínea (SP), Itapetininga (SP), Bauru (SP), Canoa (SP), Carazinha (RS) e Alfenas (MG). Tem sido verificado que o comportamento colapsível dos solos está intimamente relacionado com sua estrutura, conseqüência do processo de sua formação. Colapso também ocorre em solos compactados, sendo reduzido na medida em que a umidade de compactação é maior ou o grau de compactação é elevado O fenômeno da colapsividade é geralmente estudado em ensaios de compressão edométrica, por representarem adequadamente a situaçãodo terreno abaixo de elementos de fundação superficial. Nos ensaios edométricos o colapso se dá em microescala, pois o confinamento impede a ruptura generalizada; e são estas as responsáveis pela colapsividade dos solos. (Sousa Pinto, 1998). Alguns autores têm estudado a influência da composição química (e do pH) do líquido inundante no comportamento dos solos colapsíveis. Tem sido constatado, regra geral, que com o aumento do pH do líquido inundante, acentua-se o valor do colapso do solo, o que parece explicar a magnitude e a velocidade de recalque que sofrem as construções executadas sobre solos colapsíveis, quando estes são encharcados com água de esgoto doméstico, que, normalmente, possui grande quantidade de sabões e detergentes, substâncias essas de elevada alcalinidade. Nem sempre um líquido de pH elevado provoca colapso no solo, tendo-se como exemplo, a constatação feita por Cruz et al. (1994) citado por Agnelli e Albiero (1997), que ao se usar uma solução de hidróxido de cálcio, com pH 13, o solo, ao invés de sofrer colapso, apresenta expansão, o que aponta para a importância da composição química do líquido inundante, e, nem sempre, para o valor do pH. O ácido sulfúrico, formado a partir das águas servidas, agride o óxido de ferro, que é um dos principais cimentos dos solos porosos tropicais (lateríticos) A literatura técnica especializada tem apresentado trabalhos de pesquisa relacionados a Solos Colapsíveis. Seguem as investigações (Agnelli e Albiero, 1997): Determinou-se os coeficientes de colapso mediante os critérios baseados em índices físicos e limites de Atterberg (Limites de consistência: limite de liquidez, plasticidade, contração) e, também, de acordo com o critério proposto por Vargas (1977). Com os resultados obtidos nas provas de carga, pôde-se avaliar a intensidade do recalque sofrido pela placa, quando o solo é inundado com líquidos de diferentes composições químicas Constatou-se, através da M.E.V. (Microscopia Eletrônica de Varredura), que o arranjo é de partículas grandes, subangulares, em alguns casos, cimentadas por partículas da fração argila. Existem, também, os grumos de areia-argila-silte, formando os “torrões”. Observou-se que os agregados, na sua maioria, são formados por encaixe (empacotamento) de grãos de diversos tamanhos e, em alguns casos, constituídos por cimentações Os resultados dos ensaios de adensamento são úteis, para avaliar a velocidade e a magnitude do colapso, considerando-se os diferentes líquidos inundantes empregados. Observa-se que a solução de sabão em pó (presença de hidróxido de sódio), é mais agressiva que a água potável. Esse resultado está coerente com o que foi constatado em ensaios de adensamento. Em solos que: apresentam uma estrutura bastante porosa, formada por grãos de quartzo, interligados por contrafortes de silte e micronódulos de argila, em estado floculado, cujos contatos são reforçados por uma cimentação de óxidos de ferro e alumínio, o estado floculado pode ser explicado pela baixa presença de sódio e elevada acidez do solo. Quando um fluído rico em sódio penetra nesse solo, provoca uma defloculação e um rearranjo das partículas coloidais, gerando o colapso O caráter colapsível é evidenciado, mediante um dos critérios adotados. Contudo, o colapso depende da composição química (e do pH) do líquido inundante. Com base em provas de carga, constata-se que o colapso diminui com a profundidade e a velocidade média de colapso, empregando-se a solução de água e sabão em pó, de pH 11, é da ordem de 2 mm/h, enquanto que, com o emprego de água potável, de pH 7, essa velocidade diminui para 1 mm/h. A diferença explica o efeito devastador que vazamentos de esgotos doméstico têm causado em solo. Em função de condições hidrológicas ou hidrogeológicas específicas, como concentração de fluxo de água, inundações, flutuações do nível do lençol freático, ou mesmo vazamentos de esgotos e adutoras, o fenômeno da colapsividade pode se manifestar, tendo como conseqüência o rompimento de tubulões, recalques e várias em estruturas de concreto. A Figura 3 seguinte mostra um caso típico de colapso de solo sob adutora, observado em tubulões instalados em sedimentos colapsíveis. No caso de linhas de transmissão, a situação é mais crítica, pois ocorre inclinação de torres, com ruptura de cabos elétricos e das estruturas de concreto das fundações. Um solo potencialmente colapsível é aquele que apresenta um alto índice de vazios e umidade natural menor que a necessária para a saturação CRITÉRIOS DE QUANTIFICAÇÃO DA COLAPSIVIDADE Quanto a sua formação pode-se citar os processos eólicos, residual e transportado pela água. Comum em regiões tropicais, áridas e semi-áridas; processo de colapso - sua ocorrência está relacionada à : diminuição da resistência ao cisalhamento nos vínculos, podendo ser desencadeado por umedecimento do local e também em função de um nível de tensões suficientes para provocar a quebra dos vínculos entre os grãos com um rearranjo estrutural sem aumento da umidade natural do solo. Denison (1951) propõe ser o grau de colapsividade (K) a relação entre o índice de vazios do solo amolgado correspondente ao limite de liquidez e o índice de vazios natural. A partir desta relação tem- se que para K maior que 0,5 e menor que 0,75 o solo seria altamente colapsível. Para K maior que 1 seria não colapsível . Priklonskij (1952) define como grau de colapsividade (KD) a relação da diferença do limite de liquidez e a umidade natural, e o índice de plasticidade (diferença entre o limite de liquidez e o limite de plasticidade): KD = (LL – W0 / IP) sendo que para as situações de KD < 0 o solo seria altamente colapsível; para KD > 0,5 não colapsível e quando KD for maior que 1 o solo seria expansivo (Spósito, 1993). Construído em 1967, o edifício de dezessete andares (com um apartamento de 240 metros quadrados por andar) afundou de forma irregular, tombando para seu lado direito. A diferença entre uma lateral e outra é de 45 centímetros, o que representa um deslocamento do topo de 2,10 metros. A cada ano, o desaprumo aumentava 1 centímetro. "O prédio poderia ruir em oito anos", afirmou o engenheiro Paulo de Mattos Pimenta, consultor de estruturas. Condomínio Núncio Malzoni As obras se iniciaram em novembro de 1998 O prédio, com suas 6.300 toneladas, ficou suspenso por catorze macacos hidráulicos e era levantado em milímetros a cada dia. O desafio foi movê-lo sem abalar a estrutura O engenheiro Carlos Eduardo Maffei foi o autor do projeto. Foram usadas sete vigas de concreto abraçando os pilares para que todo o bloco fosse deslocado, sem trincar. Os vãos foram preenchidos com chapas de aço que serviram de suporte quando os macacos foram retirados. Estes foram substituídos por uma estrutura de concreto que ligou as vigas às novas estacas, apoiadas em uma camada de solo rochoso a 55 metros de profundidade. A fundação original tinha 1,5 metro. Nenhum morador precisou deixar o prédio durante as obras. Foi gasto 1,5 milhão de reais, quase 90.000 reais para cada condômino. Apesar do custo, a tecnologia empregada foi a alternativa econômica mais viável para desentortar o Núncio Malzoni. Há outros 97 prédios inclinados na orla santista. Torre de Piza A Torre de Pisa começou a ser construída em 1.174 e foi projetada para abrigar o sino da catedral da cidade. A estrutura começou ainclinar quando três dos oito andares já estavam prontos. A obra foi finalizada em 1.350. Um investimento de US$27 milhões foi gastado para diminuir a inclinação da Torre de Pisa, porém não produziu muito efeito. Desde 1.990, início da última restauração, quando o desvio assustou o mundo todo atingindo 4 metros, pois foram reduzidos apenas 14 centímetros, o suficiente para salvar o monumento da destruição, mas não de uma nova interdição http://g1.globo.com/mundo/noticia/2014/05/predio-sul-coreano-amanhece- cinco-vezes-mais-torto-que-torre-de-pisa.html Prédio sul-coreano amanhece cinco vezes mais torto que Torre de Pisa (G1 via BBC) “Um prédio em construção na Coreia do Sul amanheceu na segunda-feira (12/05/2014) em um ângulo de 20 graus, provocando espanto entre os engenheiros da obra. Ninguém ficou ferido no incidente, na cidade de Asan, a 100 quilômetros de Seul. Os responsáveis pelo prédio agora estão investigando as causas do ocorrido. Os engenheiros sul-coreanos ainda não decidiram, porém, quais medidas vão tomar para resolver a situação. O ângulo de envergadura do edifício, que tem outro igual erguido ao lado, é cinco vezes maior que o da famosa Torre de Pisa, na Itália. A obra estava prevista para ser inaugurada ainda este mês.” 13/05/2014 04h35 - Atualizado em 13/05/2014 09h33 http://g1.globo.com/mundo/noticia/2014/05/predio-sul-coreano- amanhece-cinco-vezes-mais-torto-que-torre-de-pisa.html NOTÍCIA DA G1 - BBC http://www.rc.unesp.br/igce/aplicada/ead/interacao/inter12.ht ml, acessado em 29-04-2016 http://www.rc.unesp.br/igce/aplicada/ead/riscos/risco17.html http://www.unifenas.br/PESQUISA/download/ArtigosRev1_99 /pag81-92.pdf http://www.ambiente.sp.gov.br/institutogeologico/files/2012/03 /Marcadores_Desastres-Naturais.pdf “Geologia de Engenharia: Conceitos, Método e Prática”, Caso de Aplicação nº 7, de autoria do geólogo Álvaro Rodrigues dos Santos santosalvaro@uol.com.br http://www.geologiadobrasil.c om.br/geg_casoapl_7.html http://www.novomilenio.inf.br/santos/h0236e.htm http://g1.globo.com/mundo/noticia/2014/05/predio-sul- coreano-amanhece-cinco-vezes-mais-torto-que-torre-de-pisa.html Bibliografia
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