Comportamento da instrumentação
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| Figura 13 - Ilustração das superfícies de deslocamentos da instrumentação dos pinos internos e dos tassômetros entre o Poço Central (seção SC01) e o túnel de via (seção SC04) em função do tempo |
O comportamento da instrumentação à luz do ocorrido indicava que ao ser concluída a escavação da calota, o revestimento do túnel apresentava deformações coerentes e compatíveis. Iniciado o rebaixo, a comparação de recalques dos tassômetros com os dos pinos internos ainda indicava a existência de arqueamento.
A escavação do rebaixo do túnel foi retomada no início de janeiro. Entre os dias 4 e 5/01 o rebaixo do túnel estava sendo executado entre as progressivas km 7,0+93 e km 7,0+88 (aproximadamente entre 15 m e 10 m de distância do Poço Central da Estação), região onde o dique de pegmatito começa a se afastar do revestimento e onde existe maior concentração de alteração de rocha metabásica. Essa maior concentração de material alterado passou a recalcar sob o carregamento transmitido pelas paredes, transferindo tal carregamento para o "pilar" de rocha remanescente entre o pegmatito ladeado com bandas biotíticas e a escavação, de espessura "e" como apresentado na figura 12. Na impossibilidade de transferir o carregamento para as laterais, quando deixa de existir arqueamento (parcela F1 da figura 4 tendendo a zero), toda a reação (F2) passou a ser resistida por esse "pilar" de rocha, o qual exerce força lateral contra o revestimento apoiado sobre a rocha metabásica alterada, que se desloca para o interior da escavação, provocando as convergências observadas na instrumentação.
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| Figura 14 - Ensaios de cisalhamento direto |
O revestimento do túnel continua recalcando mesmo sem ser carregado, pois a fundação do "pilar" de rocha também recalca e se deforma para o túnel, por efeito da presença da metabásica decomposta. Nessa situação, os pinos de instrumentação das laterais do túnel, independentemente de sua altura, apresentam deslocamentos verticais equivalentes.
Foi possível observar que acréscimo na velocidade dos deslocamentos verticais ocorre no dia 11/01, com exceção da convergência, cuja velocidade aumenta a partir do dia 9/01. Isso porque a casca de concreto projetado (revestimento primário) é rígida no sentido longitudinal e busca apoio nas seções vizinhas, sentido Faria Lima e sentido Poço Central, o que sobrecarrega principalmente as seções mais próximas desse.
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| Figura 15 - Tensões de pico |
Enquanto as leituras dos tassômetros indicavam comportamento de bloco, ou de uma grande viga, como indica a figura 13, o maciço colaborava com o revestimento na redistribuição longitudinal, mas nas proximidades do km 7,0+90 existem concentrações de juntas que isolam o maciço, prejudicando essa sua contribuição.
Até a última leitura disponível antes do acidente, aquela mencionada do dia 11/01, a tendência de deslocamentos permanecia, não indicando situação de aceleração acentuada a ponto de sugerir uma movimentação de grandes proporções. A fatalidade somente se configurou minutos antes do colapso, quando a equipe de instrumentação realizava leituras e interrompeu seus serviços em função do início da ruptura franca.
As leituras efetuadas com início na tarde do dia 12/01, que apresentam a mudança abrupta de comportamento da instrumentação, foram processadas e distribuídas apenas depois do acidente, não estando disponíveis para a tomada de decisões prévia à ruptura.
Mecanismo do colapso
Propriedades geomecânicas dos materiais biotíticos e metabásicos
Foram realizados ensaios nas litologias biotíticas e metabásicas na condição de rocha alterada e solo das escavações, nos Laboratórios da Cesp (Companhia Energética de São Paulo), e posteriormente na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, que mostram o seguinte:
a) os materiais ensaiados exibem comportamento típico de "strain-softening": perdem muita resistência com o deslocamento ao se ultrapassar as tensões de pico (figuras 14 e 15);
b) a resistência ao cisalhamento do maciço esverdeado (anfibolito) sem inundação, exibe coesão de 0,05 MPa e ângulo de atrito de 33º, para os ensaios "in natura". Para o material biotítico as resistências residuais atingem valores de ângulo de atrito de 20º e coesão zero; já para o solo esverdeado (anfibolito), esses valores são da ordem de 18º, para coesão zero;
c) as metabásicas apresentaram características expansivas. As amostras, na condição de rocha alterada, se desintegram quando imersas em água, e podem desenvolver grandes pressões de expansão. A influência das características de expansibilidade da metabásica sobre a ruptura está sendo analisada.
Em resumo, o comportamento geomecânico do maciço na região da Estação Pinheiros é heterogêneo, anisotrópico, descontínuo e com características de ¨strain softening", com resistência residual muito baixa, além das características expansivas da metabásica (anfibolito).
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| Figura 16 - Empuxo na parede do rebaixo |
Seqüências cinemáticas do colapso Com a perda de arqueamento, considerando o recalque do revestimento e uma espessura "e" do pilar de rocha entre 1 m e 2 m, o carregamento total devido ao bloco crítico de grandes dimensões equivale a tensões nesse pilar de rocha de 200 a 400 tf/m2, o que corresponde a um empuxo de cerca de 250 tf, como mostrado na figura 16. Observe-se que existe um valor de espessura de pilar de rocha "e" que é crítico, em função das características geométricas e geológicas próprias do maciço e do revestimento.
O pilar de rocha, laminada, sob tensão de 20 kgf/cm², ainda poderia suportar, com recalques, caso o confinamento oferecido pela parede do revestimento fosse suficiente. Tal confinamento fica impossibilitado em vista dos recalques de sua fundação no lado Abril, de modo que o equilíbrio local não conta com força normal para equilíbrio. Desse modo, a parede deveria resistir por flexão, o que é incompatível com sua concepção. Ocorre, ainda, que na região encontra-se alteração de rocha metabásica, prejudicando o equilíbrio das forças horizontais, fazendo com que o pé-direito deslize na sua fundação.
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| Figura 17 - Aspecto da superfície serrilhada de ruptura. Vista do sentido do poço à direita, parede ao lado da Abril |
A superfície de ruptura do pilar de rocha verificada em campo é "serrilhada", como se observa nas figuras 17 e 18, razão pela qual o primeiro movimento observado do revestimento durante a investigação é de translação e rotação em torno do pé da cambota, porque a seção mais crítica, em função da presença da metabásica no piso da escavação, é a seção inferior.
A partir desse momento não existe mais apoio para a calota, que ocupa o espaço entre a parede e a rocha, de modo que aparecem momentos fletores no revestimento, que irá romper na seção mais crítica em termos de solicitação e resistência.
Interpreta-se, portanto, que a ruptura teve início num desplacamento de parte do revestimento descrito nos depoimentos de testemunhas, entre as progressivas 7,0+90 e 7,1+01, como uma instabilidade local, seguida da generalização global e repentina em todo o túnel, desde a parede remanescente até o Poço Capri.
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| Figura 18 - Mecanismo esquemático da ruptura em rocha "laminada" |
Tal movimento, na seção que iniciou a ruptura do túnel, é apresentado esquematicamente nas figuras 18 e 19, que pode ser descrito da seguinte maneira:
1 - parede translada e gira em função da falta de resistência do contato parede-rocha;
2 - contato parede-calota do revestimento rompe por flexão;
3 - parte da calota ocupa o espaço deixado pela parede deslocada, rompendo por flexão.
Esse é o instantâneo do desplacamento observado que foi interpretado como "capela", ou seja, instabilidade local em uma extensão da ordem de oito cambotas, de acordo com depoimentos. PÁGINAS :: << Anterior | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | Próxima >>
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