Definições e Conceitos associados ao Risco Campos de Aplicação em Geotecnia. Laura Caldeira (LNEC)

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, factores exigência) exógenos ruptura consequências da ruptura (probabilidade de ruptura) vulnerabilidade (susceptibilidade, resistência, factores capacidade) 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 conceitos Análise 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

Descrição do Propósito Identificação do Perigo Identificação das Consequências Estimativa da Grandeza das Consequências Estimativa da Probabilidade das Consequências Estimativa do Risco Admissibilidade do Risco Percepção do Risco Avaliação do Risco Gestão do Risco Observação do Risco

10-2 10-3 Riscos inaceitáveis 10-4 10-5 10-6 Riscos aceitáveis 10-7 10-8 0 1 10 10 2 3 10 NÚMERO DE VÍTIMAS DEVIDO À ROTURA DE BARRAGENS LEGENDA ANCOLD (limite) ANCOLD (objectivo) Proposta B.C. Hydro Riscos tão reduzido quanto possível (ALARP) PROBABILIDADE ANUAL DE ROTURA DE BARRAGEM ORIGINANDO VÍTIMAS

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

Exemplos Eventos iniciadores sismo, cheias, intensa pluviosidade, erosão interna Modos de colapso derrube, deslizamento, galgamento, deformação excessiva, instabilização de taludes Resultados formação ou não de brechas Factores de exposição estação do ano, dia da semana, tempo de aviso e de evacuação Consequências perda de vidas, danos materiais, custos associados à reparação da obra e à perda de funcionalidade

Associados exteriores ou ambientais (E) Factores Sismicidade (período de retorno de 1000 anos) Escorregamento de taludes (probabilidade) Cheias superiores à do projecto (probabilidade) Gestão da albufeira Acções agressivas (clima, água, etc.) Muito baixa Coeficiente Justificação Baixa (0,1g<a<0,2g) 3 Baixa (bar. de aterro) 3 Grande 5 Boa (bar. de betão e alvenaria) 2 Médias 3 Associados à barragem - Fiabilidade (F) Dimensionamento estrutural Adequado 1 Fundações Satisfatórias 3 Órgãos de descarga Baixa Fiabilidade 3 Manutenção Muito boa 1 Associados a factores humanos e económicos (R) Volume da albufeira <10^5 1 Instalações a jusante Grande 4

Factores Descrição Conteúdo da Justificação Coeficiente Sismicidade (período de retorno de 1000 anos) Risco sísmico Indicação da localização na Figura em anexo 2 3 Associados exteriores ou ambientais (E) Escorregamento de taludes (probabilidade) Cheias superiores à do projecto (probabilidade) Gestão da Albufeira Acções agressivas (clima, água, etc.) 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 Risco de galgamento da barragem devido à ocorrência de cheias superiores às do projecto Possibilidade de ocorrência de variações muito rápidas do nível da albufeira 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 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 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 Indicações sobre a forma de exploração da albufeira e sobre a pluviosidade Descrição das condições climáticas e das ocorrências na obra associadas às acções descritas 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6

Factores Descrição Conteúdo da Justificação Coeficiente Associados à barragem - Fiabilidade (F) Dimensionamento estrutural Fundações Órgãos de descarga (descarregadores de superfície, descargas de fundo e meio Manutenção Apreciação do dimensionamento estrutural para acções estáticas e sísmicas face às condições locais, aos métodos e critérios actuais e aos materiais constituintes 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 da aptidão dos órgãos de descarga para evacuar cheias Apreciação da manutenção associada ao corpo da barragem, galerias, órgãos de exploração e sistema de observação 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 Apreciação dos elementos de projecto e dos resultados do tratamento da fundação, bem como do estado da obra relativo a esta componente Apreciação dos órgãos hidráulicos face aos requisitos do RSB e da sua operacionalidade, bem como o estado de conservação dos órgãos e equipamentos 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 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6

Associados a factores humanos e económicos (R) Factores Volume da Albufeira Instalações a jusante Descrição Conteúdo da Justificação Coeficiente 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 Indicação do volume da albufeira Descrição das áreas a jusante da barragem e da respectiva ocupação 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

θ 1, P(θ 1 a 1 ) u(a 1,θ 1 ) a 1 θ 2, P(θ 2 a 1 ) θ 1, P(θ 1 a 2 ) u(a 1,θ 2 ) u(a 2,θ 1 ) a 2 θ 2, P(θ 2 a 2 ) θ 1, P(θ 1 z 1,e 1,a 1 ) u(a 2,θ 2 ) u(e 1,z 1,a 1,θ 1 ) z 1, P(z 1 e 1 ) a 1 θ 2, P(θ 2 z 1,e 1,a 1 ) θ 1, P(θ 1 z 1,e 1,a 2 ) u(e 1,z 1,a 1,θ 2 ) u(e 1,z 1,a 2,θ 1 ) a 3 ;e 1 a 2 θ 2, P(θ 2 z 1,e 1,a 2 ) θ 1, P(θ 1 z 2,e 1,a 1 ) u(e 1,z 1,a 2,θ 2 ) u(e 1,z 2,a 1,θ 1 ) z 2, P(z 2 e 1 ) a 1 θ 2, P(θ 2 z 2,e 1,a 1 ) θ 1, P(θ 1 z 2,e 1,a 2 ) u(e 1,z 2,a 1,θ 2 ) u(e 1,z 2,a 2,θ 1 ) Nó de decisão a 2 θ 2, P(θ 2 z 2,e 1,a 2 ) u(e 1,z 2,a 2,θ 2 ) Nó de possibilidades

Intensa precipitação atmosférica Galgamento da barragem a montante Escorregamento dos taludes Galgamento da barragem a jusante

Quantificação do risco Risco = N i= 1 risco i = N ( ( P( E) P( R E) P( O ER) P( L ERO) ) i= 1 i L i Risco risco total risco i riscos parciais ou consequências para a sequência i P(E) prob. de ocorrência do evento E (casualidade)

400 Aceleração (cm/s 2 ) 350 300 250 200 150 100 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 50 0 10 100 1000 10000 Período de retorno (ano)

Quantificação do risco P(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 de Decisão Incertezas Fenomenógicas Incertezas de modelação Incertezas devidas a factores humanos Incertezas físicas Incertezas estatísticas Incertezas na estimativa

Campos de aplicação das 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