REVISTA GEOTECNIA (SPG), No 100, Mar. 2004, pp. 57-79.

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TALUDES INSTABILIZADOS POR PERCOLAES, E CORREO VISCERAL DAS ANLISES CORRENTES E DAS DRENAGENS ESTABILIZANTES SIGNIFICATIVAS Slope destabilizations by seepages, and radical correction of current analyses of stabilizing drainages. Further significant revisions

Victor F.B. de Mello* Erika Sasaki Larocca** Raquel Quintanilha** Ewerton de Barros Meireles**

RESUMO - Passa-se de relance por meno dos complexos fatores de azares e riscos dominantes naturais errticos menos previsveis do que os dos macios construdos sob controle: relembra-se o princpio bsico dos atendimentos mediante a seleo do universo fsico menos vulnervel, sob domnio da estatstica de mdias. Exemplifica-se na barragem de terra (de Mello, 1977; Viotti, 1989). No tocante s anlises convencionais de instabilizaes de taludes, demonstra-se que coincidncias histricas e regionais (Bishop, 1952) introduziram um gene poluidor em todos os mtodos e programas de computao. Gerados por uma hiptese simplificadora de Terzaghi (1936), prevalecem ao longo de 67 anos com um erro significativo conceitual e numrico, obviamente a favor da segurana, anti-econmico. Ressalta-se a seduo preponderante da computao, que desviou os civis-geotcnicos dos entusiasmos pela geotecnia apaixonante de aprimoramento dos fatores razoavelmente controlveis. Incorporam-se correes conceituais e prticas bem fundadas nos avanos pesquisadores, e no questionamento convencido e convincente dos primrdios, inescapavelmente mais grosseiros, de parmetros e hipteses que nos serviram por longo tempo, com grato reconhecimento. Exemplificam-se alguns erros a corrigir de imediato.

SYNOPSIS - Mentioning in passing Natures complex factors of dominant hazards and risks, erratic, much less predictable than those of soil structures built under control, one recalls the basic principle of solving challenges by change of physical universe to a less vulnerable one, amenable to the statistics of averages. It is exemplified with an earth dam (de Mello, 1977; Viotti, 1989). Moving to conventional analyses of slope destabilizations, one demonstrates that historic and regional coincidences (Bishop, 1952) introduced a polluting gene into all the methods and computer programs in use. Generated by a simplifying assumption of Terzaghi (1936) the calculations persist along 67 years with an appreciable error, conceptual and numerical, obviously conservative, uneconomical. One senses a predominant seduction of computation, diverting the civil-geotechnicians from enthusiasms towards the exhilaration of progressive advancement of geotechniques really controllable factors. One submits proposed conceptual and practical corrections, founded on the questful advances, and on convinced and convincing querying of the primordial steps, inevitably cruder, of parameters and hypotheses gratefully recognized as having served the profession for a long time. Examples are presented of some of the errors, amenable to prompt corrections.

Palavras-chave Anlises; Estabilidade; Taludes; Barragens; Correes; Resistncia; Deformaes.

* Professor Aposentado, titular da Victor F.B. de Mello & Associados S/C Ltda, So Paulo. E-mail: mellogeo@terra.com.br ** Engenheiros da Victor F.B. de Mello & Associados S/C Ltda, So Paulo. E-mail: vfbmello@terra.com.br

1 - INTRODUO

Os Desafios de Previses comparadas com Comportamentos na engenharia geotcnica expuseram margens surpreendentes de erros, freqentemente sistmicos, e inevitavelmente tambm errticos. Rupturas de prottipos de barragens tambm continuaram a ocorrer, embora com algumas notveis alteraes nas estatsticas respectivas de causas e tipos. Com relao a tais surpresas estonteantes foi enfatizado (de Mello,

1977) que a engenharia civil-geotcnica no se dirige no sentido de predizer exatamente que comportamento ser confirmado, nem portanto adquire experincia em tal meta: ao invs a meta profissional a de prever razoavelmente o que no se deveria permitir acontecer. Este posicionamento da prtica profissional, leva obrigao prioritria de minimizar azares (probabilidades das ocorrncias crticas) de rupturas, embora realmente preso ao

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atendimento de minimizar riscos (a composio das probabilidades dos azares com as das conseqncias destrutivas resultantes). Para tanto no deixam de constituir metas bsicas a maximizao da acurcia das solues calculveis como previses, porm moldadas em funo das Disperses, e Intervalos de Confiana Probabilsticos.

O termo razovel introduz umas dicotomias bvias importantes nas decises. As principais incluem, por exemplo (1) evitar solues to conservadoras que o empreendimento resulte economicamente invivel; e (2) avaliar e respeitar as significativas despropores entre diferentes condies e conseqncias de rupturas, seja conforme observadas seja conforme previsveis sob possveis ou provveis comportamentos da obra.

O paradigma dos projetos geotcnicos a exortar reflexes, a barragem homognea de terra compactada, mesmo se eventualmente idealizada como liberada de todas as vicissitudes geomorfolgicas e geoestruturais, sempre enfatizadas como indissociveis dos rios e dos locais de ARRANJOS GERAIS otimizados. Frisa-se que trabalho paralelo aborda o assunto de Deslizamentos de Massas (de Mello et al., 2004b) no qual incidem consideraes idnticas quanto geotecnia em apoio tpico. So desproporcionalmente prioritrios os aspectos meteorolgicos, os das superfcies naturais, e os geolgicos/geomorfolgicos. Dentro da essncia da engenharia global das barragens que corretamente atribuda aos regentes da orquestra multidisciplinar, pareceria compreensvel e admissvel, embora lamentvel, o desejo do regente e demais solistas, deterministicamente confiantes no seu saber, de admitirem satisfatrios e encerrados seus questionamentos em bem cobrirem suas participaes interativas com os demais: assim prevalecem os presumidos ditames tais como alcanados e culminados h quarentena de anos, recorrendo a apoio nas consagradoras muletas das expresses prticas, precedentes, julgamento (sempre o prprio) e experincia.

O afastamento abismal entre os engenheiros barrageiros e os geotcnicos de vanguarda s aumenta enquanto no comecemos pelo reconhecimento fundamental seguinte: a barragem no passa de um meio para um fim, a meta realmente colimada sendo o recurso hdrico e a carga hidrulica. Assim resulta que as questes realmente importantes, valiosas, e de alta relao benefcio/risco/custo so os trs circuitos hidrulicos: o do desvio do rio durante a construo, o circuito operacional do empreendimento, e finalmente, o dos vertedores para a passagem das enchentes grandes e extremas.

A Fig. 1 apresenta resumidamente a principal tarefa atendida na Rankine Lecture 1977 do autor snior, figura esta propositadamente simplificada e justificada segundo Viotti (1989). Embora a

barragem homognea de terra compactada com cortina filtrante inclinada tenha sido escolhida como o modelo mais relevante para exposio dos problemas especificamente geotcnicos, o obstculo prioritrio interpretado na ocasio como requerendo transposio era o da necessidade de separar o joio do trigo em suas enormemente diferentes probabilidades. O imperativo da poca era repudiar a maior das aberraes possveis nas barragens granulares, assunto que lamentavelmente o julgamento e a experincia no rejeitaram nem evitaram em algumas das barragens contemporneas da mxima repercusso. (e.g. Impregilo, 1982). Por sinal, negligenciou-se assinalar a hiptese possvel da subpresso da fundao subir a partir da base P do dreno D2 com possibilidades de retro-eroso, se no for bem filtrante o colcho adjacente. Focalizou-se o problema de percolaes pelas fundaes e subpresses conseqentes, nos termos simplssimos da introduo de um tapete semi-impermevel interno at uma distncia criteriosa sob o espaldar de jusante. Resumidamente os raciocnios em essencialmente todos os casos comeam por incluir: (a) os enormemente maiores graus de ignorncia sobre probabilidades de fluxos preferenciais na fundao, investigada, digamos, por uma malha (geralmente geomtrica)1 de sondagens de 10 cm, a cada 50 m (generosamente), em comparao com a superestrutura compactada em espessuras de 20 cm, com inspeo visual contnua e milhares de ensaios Hilf-Proctor de controle; (b) a confirmao experiente de que, excluindo os incidentes e acidentes, as vazes percoladas atravs dos macios so insignificantes em comparao com as fugas pelas fundaes (especialmente se, conforme se enfatiza em seguida) recorreu-se s marcantes

1 Toda investigao deve ser orientada pela geologia, buscando seus Descontnuos, quer probabilsticos quer determinsticos (de Mello, 1981) por afetarem todas as solues da engenharia, conquanto idealizam o Contnuo. Analogia mnemnica reporta ao jogo infantil da batalha naval. Para eficincia as sondagens s procuram acertar nos vasos de guerra, os Descontnuos, pois todas as falhas de pontaria alcanam o contnuo do mar, caracterizando-o ipso facto.

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Fig. 1 Barragem de Emborcao Rankine Lecture Design. Um projeto bem sucedido. (Viotti, 1989)

preferncias pela cortina filtro-drenante2 enquanto que (mesmo sob prudncia extremada) mesmo que no houvesse nenhuma perda de carga, as subpresses s convidariam ao alvio na posio JUSANTE JU onde a altura do macio equivalesse a aproximadamente a metade da carga hidrulica da represa; (d) finalmente, lamenta-se caber assinalar a ainda maior das aberraes, a de conjugar esta posio to erroneamente para MONTANTE MO com o uso de qualquer tapete impermevel de montante estendido sob o reservatrio, ele prprio sujeito a graves danos num primeiro enchimento rpido, com a subpresso desenvolvendo lentamente em fundao no perfeitamente saturada. Para o macio so marcantes as preferncias pela CORTINA FILTRO-DRENANTE CFD inclinada para montante, mas sem os graves erros de desce-la at o contato P com a fundao, e de drenar esta muito mais a montante do que necessrio.

Em resumo, tendo abordado muitas das prticas e precedentes transmitidas geometricamente de condies de julgamentos extremamente ruins, na ocasio no se adentrou nos problemas de anlises de estabilidade, alm de comentar a estranheza quanto aos taludes tpicos MO/JU da ordem de 1:3 e

2 Em comparao com as prticas demasiado freqentes, a seguir se elimina a qualificao drenante porque a carga altimtrica associada permeabilidade incrementada do filtro seria mais que suficiente para a drenagem. Transies seqenciais e interfaces de mais do que um material adjacente na cortina podem causar mais dano do que benefcio, considerando comportamentos globais, incluindo deformaes, o volume trapezoidal de encosto de tout-venant a JU da cortina, etc(cf. de Mello et al., 2003)

1:2,5, o de MO sendo o mais brando: claramente absurdo acomodar dois requisitos de projeto to distintos apenas mediante diferenciaes de fatores de segurana F da ordem de 1,2 e 1,5 (Lowe, 1988) extrados de mero palpite, especialmente tambm sob o reconhecimento das margens de erros probabilsticos no inferiores a 15 a 20%, sendo exagerada e perigosa a tendncia subconsciente simetria e similitude geomtricas. Merece enfatizar-se a desmesurada diferena entre a energia potencial destruidora para JU em comparao com a improbabilidade do esvaziamento rpido total do reservatrio, e sua conseqncia eventual pouco danosa para MO.

Porm, a Figura original da referncia foi proveitosamente complementada para enfatizar os propsitos concomitantes deveras importantes, buscados e alcanveis, pela mesma seo de projeto otimizado: (1) Excluindo da superfcie crtica de escorregamento de JU qualquer incremento da ao instabilizante, seja no topo (trecho A), seja de subpresses na fundao (trecho B) nas condies extremas de percolaes do reservatrio, a prpria questo de calcular valores de F quer comparativos quer seqenciais, desaparece, porque ao final da construo a estabilidade ter sido monitorada e comprovada e subseqentemente s beneficiada por compresses e envelhecimento; (2) com uma rede de percolao do reservatrio cheio bem deprimida pela CFD, o ncleo e a interface ncleo-filtro funcionam em compresso, favorvel; (3) as subpresses da fundao, probabilisticamente muito indefinveis, so cabalmente filtro-drenadas. Assim resulta que as

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anlises pertinentes para a barragem, regidas pelas estatsticas das mdias, devem se concentrar instrutivamente na seqncia de condies crticas para os volumes de MO, de ncleo (e espaldar se empregado) bem respeitando os princpios da geotecnia do histrico de tenses-deformaes-tempo.

Tendo empregado a desajeitadamente trabalhosa grafosttica da poca ao longo de mais do que uma dcada com barragens de singularidades marcantes, em condies de responsabilidade sria pessoal e exclusiva, o autor snior foi induzido a realizar e consignar uma anlise histrica subjetiva sobre o estado atual das anlises de estabilidade (instabilizaes) de taludes, com seus programas computacionais, empregados sem inquirio ou restries compreendidas. O caso dos taludes de MO das barragens de terra, merecedores de, e sujeitos a, clculos geotcnicos convencionados escolhido, por muitas razes de posicionamentos errneos e questes muito abertas, incluindo os princpios fundamentais dos comportamentos dos solos como influenciados pelo mencionado histrico de tenses-deformaes-tempo, e ciclos repetitivos. Superada a fase das decises prioritrias de mudana de universo fsico frente a condies da estatstica dos extremos (de Mello, 1977, pg. 284), e partindo para os clculos atualizveis para o macio, MO, depara-se que a anlise histrica foi reveladora e bem sugestiva em termos explicativos.

Sintetizando para facilitar o acompanhamento dos desenvolvimentos histricos que seguem, submete-se em estilo telegrfico primeiro e referindo-se Fig. 2: (1) Hiptese simplificadora de Terzaghi (1936) para aterro livremente drenante instabilizado por infiltrao de chuva. Oferecido o princpio das PRESSES NEUTRAS DE FRONTEIRA Us PNFU como equivalentes RESULTANTE DOS VETORES EFETIVOS DE PERCOLAO E DE GRAVIDADE para elemento de solo entre pares de equipotenciais e fluxos (Fig. 2[B]). Ressalva3. (2)Repeties, sem reservas, em Terzaghi (1943) e Terzaghi-Peck (1948). (3) Taylor (1948) repetio, sem reservas, inclusive com extenso inopinada do elemento para somatria em toda a altura at a base deslizante4. (4) Estudo inovador meticuloso de Bishop (1952), dominado por fatores da poca e regionais (a) menosprezo de redes de percolao, filtros-drenos horizontais pfios no p de JU; (b) dados errneos do US BUREAU OF RECLAMATION USBR de elevadas piezometrias de de perodo construtivo (e.g. Gould, 1959); (c) condies midas saturadas

3 pg. 157 such a system of forces cannot yet be computed, all our methods of computation are necessarily based on radically simplifying assumptions. 4 pg. 203 The consideration of a small element may easily be extended to a large mass by summation of forces for all the elements of volume which make up the mass.

Inglesas (d) primeiras anlises por relaxao do macio (e) pendor dominante para presses efetivas e coeficientes de sobrepresses neutras u = f(V) (f) preservao do princpio de Terzaghi, com ressalva5, curiosamente menos justificada. (5) Bishop (1952) inovou criando como fator de segurana F uma reduo da resistncia. Seu mtodo de anlise (1955) gerou questionamentos. Porm resultaram (a) parcerias com Escandinavos (e sucessivamente outras personalidades de peso), onde taludes brandos realmente rompem por reduo de resistncia (de ensaios de deformao controlada embora no campo s possam ser rupturas sob tenso-controlada), adiante ressaltadas como visceralmente diferentes; e (b) a impactante proposta da validao mediante anlises de casos com ruptura a coincidir com F 1,006. (6) Seguiram-se fatores de parcerias de figuras dominantes com colaboradores jnior, e principalmente a avassaladora preponderncia da evoluo da computao. Autoridades reiteradamente convidadas s elaboraes de ESTADOS-DA-ARTE nunca retornaram a revises crticas das bases primordiais fixadas pelos pais, no M.I.T e em Harvard.

Em resumo, em marcante contraste comparado com as concluses de Wright et al. (1973), entre outros, da (pg. 785) forte indicao de que os mtodos do a resposta certa e (pg. 790) pode-se concluir que nenhum dos mtodos incorpora grandes erros, o autor snior enfatiza (1977, pg. 333) embora se conclua que os vrios mtodos de anlise do resultados quase idnticos, a certeza resultante apenas da equivalncia de vrias computaes dentro de um modelo presumido, e no da equivalncia do modelo realidade.

Em respeitosa e grata reapreciao de tudo quanto devemos ao passado e esforos de seus mentores, porm visando apenas aprimorar, postula-se que predominou nas anlises do Equilbrio Limite da Esttica a mais corrente das Leis de Newton, a 3a, da equivalncia da AO e REAO entre dois elementos de um sistema (corpo) isolado rgido. Numa massa terrosa contnua bem deformvel, tal meta por um lado s passaria a se efetivar sob postulaes subdividindo-a em corpos slidos virtuais isolados; portanto sob as realidades tenso-deformao-tempo, em seguida exigiram-se hipteses rgido-plsticas perfeitas, com rupturas simultneas

5 pg. 51 It is difficult to justify it logically As an empirical method it has the merit of being slightly simpler (do que a embaraosa grafoesttica da poca). 6 (1952, p. 11) checking in cases where the factor of safety is known to be unity. This is probably the most impressive test of all.

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Fig. 2 Indicao esquemtica fundamental da postulao de Terzaghi (1936). Nota 1. Terzaghi (1943) continua a concentrar nas instabilizaes por percolaes tanto para um aterro permevel sob infiltrao de chuva (pg. 254 6) como para o abaixamento rpido do reservatrio (RDD) do talude de MO de barragem de terra, empregando sistematicamente a SIMPLIFICAO do U da PNFU. Nota 2. Taylor (1948) tambm concentrou- se na relao bsica da fora de percolao (p. 201, Fig. 9.20) estendendo (p. 203) conforme o rodap 4 As consideraes para um pequeno elemento podem ser facilmente estendidas para uma grande massa pela somatria das foras atuantes em todos os elementos de volume que compem a massa. [Somatria de foras deveria ter sido corrigida para Somatria das condies de equilbrio (reparo dos autores)]. em todos os planos da massa, com deformaes especficas idnticas simultneas. Olvidou-se que at os corpos slidos se isolarem haveria uma parcela da trajetria cisalhante a percorrer com deformao (e REAO) retardada, no comportamento elasto-plstico (que progrediu sobre o rgido-plstico).7 Seria hoje muito proveitoso debruar-se sobre as duas primeiras Leis de Newton (ex. Seely & Ensign, 1941) e um preceito frtil da Teoria de Estruturas (ex. Spofford, 1939), em seguida resumidos:

1a Lei. Se nenhuma resultante de foras atua sobre um corpo isolado, este permanece em repouso, ou continua a mover com velocidade uniforme numa linha reta.

7 Adiante se menciona que pela necessidade inquestionvel de investigar primordialmente a ruptura, recorreu-se aos ensaios de DEFORMAO CONTROLADA (enquanto a realidade predomina sob TENSO-CONTROLADA). Ressalta-se aqui no terem havido ensaios, quer de carregamento quer de descarregamento, nos quais se tenham pesquisado sistematicamente os limites de F 1 (digamos x) at os quais aps uma deformao elstica, ocorra uma parada bem observada da deformao quando cessado o incremento de tenses, e outro limite de 1 F x (digamos y) at os quais, aps cessado o incremento de tenso e a deformao rpida (elstica), ocorram os rastejos progressivamente maiores mas ainda tolerveis. Ser assunto prioritrio a pesquisar, reconhecendo as mltiplas condies perfeitamente estticas com tenses cisalhantes. (cf. Fig. 11). O assunto abordado na medida do possvel, embora mui parcamente por limitaes das indispensveis investigaes, no item 8.

2a Lei. Se uma resultante de fora atua sobre um corpo isolado, este acelerado, sendo a direo da acelerao a mesma da fora, e sua magnitude diretamente proporcional fora e inversamente proporcional massa do corpo.

Proposio das Estruturas: Freqentemente vantajoso usar a equao de equilbrio M = 0 mais do que uma vez, empregando eixos diferentes. Empregando-a 3 vezes sem as outras equaes, satisfar-se-o todas as 3 equaes, salvo se os traos dos 3 eixos no plano das foras se situarem na linha de ao da resultante (N.B. em princpio s conhecida no final dos clculos da estabilidade).

Retorna-se porm via sacra percorrida, comeando por um importante ajuste, de pleno uso na Mecnica das Rochas, mas no difundido na geotecnia.

2 CARGAS MOLES E DURAS, SOLICITANTES E RESTITUINTES. REVISO SIGNIFICATIVA NOS ENSINAMENTOS DO PROCESSO DE ANLISE DE ESTABILIDADE DE TALUDE SIMPLES DE FELLENIUS, ENTRE TERZAGHI-PECK (1948) E A EDIO REVISTA (1967)

Cabe-nos comear por enfatizar a grande relevncia carregada pelo primeiro e mais autoritativo livro para a prtica profissional, de

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autoria de Terzaghi-Peck (1948), em poca mundial histrica do imediato ps-guerra de intensa

efervescncia terica e profissional. Reporte-se Fig. 3.

Fig. 3 Erro conceitual, e no desprezvel numericamente, pela mistura de cargas moles e duras.

O prefcio da edio revista (1967) consigna a

incorporao de revises significativas, mas nem menciona nem expe a importante diferena conceitual introduzida neste caso de uso freqentssimo, nem aponta para a alterao com a indispensvel explicao e exposio numrica comparativa resultante. Os conceitos diferenciando foras moles e duras, ressaltadas na Mecnica das Rochas com relao s barragens-gravidade sobre

rochas fraturadas, so da maior conseqncia : cargas moles so constantes em magnitude independente das deformaes, enquanto que foras duras so as que dependem principalmente das deformaes. Ocorreu, porm, que numa anlise de estabilidade didtica, simples, para um talude, empregando o mtodo de Fellenius, foi empregada (1948) a mistura inopinada e errada dos dois tipos de foras: exigia-se portanto a reviso significativa.

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No exemplo da Fig. 3 as foras moles so as da gravidade, e portanto representadas pelos Momentos opostos do peso da direita e da esquerda do centro de rotao. A edio 1948 havia misturado para o Momento restaurador a fora mole ME e o Momento de fora dura R devida resistncia ao cisalhamento ao longo da superfcie de deslizamento, resistncia esta que inexoravelmente requer alguma deformao para ser gerada. Por sinal, cabe anotar que a deciso ulterior ( 1955) de usar a resistncia ao cisalhamento em termos de tenses efetivas automaticamente impe a incorporao da Presso Neutra de Fronteira, PNFU, ao longo do deslizamento.

Algumas concluses numricas decorrem da Fig. 3 em primeira instncia, enquanto se pondera sobre no s os 20 anos em que os profissionais possam ter usado a equao errada, mas tambm a proporo inadivinhvel deles que possa inadvertidamente ter continuado a usa-la muito mais delongadamente. Dentro da escala de Fs que ocorrem mais correntemente nos projetos e na Natureza, a equao original teria provido Fs entre 10 e 50% maiores do que o correto (1967) correspondendo a erros porcentuais entre 12 e 30% sobre o clculo apropriado. No raro tarda-se a inquirir clculos que levam a maior segurana ilusria, at haverem rupturas claramente imputveis.

Antes de prosseguir com o intuito do presente trabalho cabe deter-se na lio extravel da Fig. 3 por duas advertncias prioritrias. O caso especfico fra empregado segundo comportamento de tenses totais, e no de tenses efetivas, que em seguida se promulgaram avassaladoramente, introduzindo as PNFU, que constituem o foco principal do presente trabalho. Cabe aqui j enfatizar que tais Us tanto passaram a ser erradamente os devidos a percolaes (moles) pelo macio, como corretamente os devidos a presses (duras) de compresses sofridas ao longo do crculo crtico deslizante.

fundamental reconhecer que no h qualquer associao obrigatria entre foras moles como as solicitantes e as duras como as resistentes, nem o diametricamente oposto, as foras moles como restauradoras do equilbrio enquanto as duras como as solicitantes. Na Fig. 3 os momentos MD e ME das foras so ambos empregados como moles, em primeiro grau de magnitudes, pelo fato de serem gravitacionais essencialmente constantes independentemente das deformaes geotcnicas de magnitudes secundrias correntes: enquanto o MD resulta solicitante na anlise do equilbrio da estabilidade, o ME reage como estabilizante. Frisa-se poderem ser absolutamente intercambiveis as moles e duras, como solicitantes ou restauradoras, exigindo a apreciao judiciosa de caso a caso. Nos efeitos de primeiro grau o marco significativo que em seqncia passou a controlar a inteira histria das

teorizaes da estabilidade, e programas computacionais correspondentes, resultou da introduo da carga mole PIEZOMTRICA tambm denominada U de Fronteira, PNFU ao longo da superfcie deslizante, e da deciso concomitante de reverter ao emprego de anlises por presses efetivas no tocante s foras resistentes.

3 PRIMRDIO DA INCORPORAO DE PREOCUPAES POR PRESSES NEUTRAS DE COMPRESSIBILIDADE EM PERODO CONSTRUTIVO. DADOS MONITORADOS INTERPRETADOS DIFERENCIADAMENTE SOB INFLUNCIAS REGIONAIS. VALIDAO DO PNFU PARA TAL CASO E INTRODUO DE UM GENE ADULTERANTE, QUANDO ESTENDIDO PARA AS PERCOLAES

O United States Bureau of Reclamation USBR dedicou muita ateno medio de sobrepresses neutras de perodo construtivo nas massas MO de barragens de terra empregando materiais argilosos compactados. Os resultados foram muito estudados, publicados e discutidos no perodo 1946-1959 durante o qual tanto no laboratrio quanto nas obras a medida de presses neutras recebia o mximo de interesse8, inicial e crescente, colateralmente com a cruzada bsica de emprego de anlises de estabilidade via tenses efetivas9.

A Fig. 4A reproduz o caso mais citado da barragem GREEN MOUNTAIN DAM (Gould, 1959) do qual resultaram interpretaes diametricamente divergentes. Primeiramente anote-se que as presses neutras transientes de compresses

8 Quanto a defeitos de instalaes, calibragens, e medidas nas obras v-se em retrospecto que se usaram muitas prticas de primeira intuio, inopinadas. Uma das principais grosseiramente erradas, entre outras, foi a de se abrir uma cava rasa no aterro recm-compactado, renche-la parcialmente com areia (saturada, em geral), colocar a clula, recobrir at o topo, e voltar a compactar o aterro (tendo levado a tubulao de transmisso de presso em ranhura at o p da barragem). Por um lado aliviara-se in totum a presso residual da compactao: por outro lado, reconhecendo a relativa incompressibilidade do macio compactado circundante, resulta bvia a desmesurada diferena entre o volume poroso que circunda a clula, e a expulso ou absoro (retardadas e lentas) da gua intersticial do macio. Em princpio o ideal seria desenvolver clulas capazes de resistir aos trabalhos da compactao sobrejacente, incorpora-las na camada solta por compactar, e aceitar o risco de que certa porcentagem quebre, aproveitando-se apenas os monitoramentos das remanescentes. 9 Deixando de lado no presente os efeitos secundrios de variaes volumtricas devidas s prprias foras da percolao, nos materiais realmente no incompressveis sob deformaes. Bishop (1952, p.40) consigna a diferena entre dois tipos de u, mas em lugar de foras moles as denomina presso neutra independente do estado de tenses no solo. Atinge a questo de preferncia conceitual por deformaes em lugar de tenses (Rankine).

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FIG 7 MATERIAIS MAIS ARGILOSOS, E MELHORES u MEDIDOS DE PERODO CONSTRUTIVO.

1 2 3 4 5 6

1(kg/cm) EXTRAPOLAES

PARA TRS

OBSERVAES TPICAS - USBR

De Mello (1975)

01

23 4

5

67

8

9

10

USBR, BARRAGEM GREEN MOUNTAIN GOULD (1959)

feet

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10PONTOS MARCADOS NA SUPE RFC IE DESLIZANTE.

(% )

ru

ESTIMATIVA PONDERADA DOS ENSAIOS

FIG 6 - Condies crticas ref. sobrepresses neutras.

108 piezmetros

1. BARRAGEM PARANO 1958-59, BRASLIA2. BARRAGEM COCOROBO 19673. BARRAGEM GUAS CLARAS 19694. u de construo da BARRAGEM TRS MARIAS (1963) - talude de jusante 1:2 - talude de montante 1:3

MDIA DAS MELHORES

OBSERVAESDe Mello (1975)

FIG. 4A

FIG. 4B

FIG. 4C

Fig. 4 Presses de FIM DE CONSTRUO FDC vistas sob fatores regionais diferentes. de perodo construtivo u = f(V) = f(V) apresentavam dois aspectos estranhos : muito altos comparado com previses baseadas nos ensaios laboratoriais, e apresentando uma inexplicada lombada na fase inicial do grfico tpico de (u, V). Esta dupla tendncia foi aparentemente interpretada por Bishop (1952) sob o reconhecimento de que elas so extremamente sensveis ao grau de saturao inicial... de grande importncia em condies climticas tais como so encontradas na Inglaterra... e como associadas a algumas dissipaes durante o perodo anual de interrupo da construo. No outro extremo, este autor snior (de Mello, 1975) havia reunido argumentos fortes levando concluso de que as lombadas iniciais eram devidas a condies errneas de instalao e de comportamentos apresentados pelos piezmetros daqueles tempos. Muita experincia havia sido coletada em mltiplos casos (todos relativos a solos residuais insaturados entre os mais argilosos usados no mundo) e a meno presente se limita barragem de Trs

Marias (1958-60) de cerca de 72m de altura e 10 milhes de metros cbicos, na qual ele atuou como CO-CONSULTOR com Arthur Casagrande. Um total de 108 piezmetros de 5 tipos foram empregados, incluindo os eltricos de corda vibrante Maihak muito usados nas altas barragens Europias de concreto, dispensando comentrio no presente. Casagrande insistira no seu piezmetro tubular vertical, do qual instalaram-se 43. Trs outros tipos eram da clula acoplada a circuito fechado de tubulao horizontal, 12 denominados London fornecidos por Soil Mechanics Ltd., 2 do tipo USBR, e 39 de um tipo experimental denominado GEOTCNICA10. O caso comparativo dos hidrogramas de enchente entrante e escoada numa represa foi exposto como argumentao contra o

10 Segundo visualizado pelo autor snior, afim de minimizar os erros atribudos aos outros, a pedra porosa foi substituda por um disco de madeira porosa saturada, e uma pelcula de mercrio disposta sobre o mesmo dentro da clula, visualizada como destinada a separar o circuito da gua deaerante em movimento, de ser injetada no solo circundante.

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piezmetro Casagrande, especialmente considerando as pr-compresses da compactao, e as elevadas incompressibilidades iniciais resultantes. As lombadas iniciais foram interpretadas como absolutamente errneas facilmente atribuveis injeo de gua no solo circundante s clulas : a circulao de gua deaerante (a hiptese de um lquido no-molhante mais leve, suficientemente incompressvel, no havia ocorrido, para o longo percurso duplo entre a clula e o equipamento medidor) geralmente usava cerca de 100 psi numa extremidade e zero na outra, e um controle relativamente grosseiro predominantemente usado comparava volumes da gua na entrada e no retorno. As Figs. 4B e 4C assim deram, para as condies Brasileiras tpicas, uma interpretao completamente diferente da que Bishop razoavelmente adotou na orientao de seus raciocnios subseqentes para a estabilidade dos taludes. (Aras, 1963)

Relativo s anlises seqenciais (para barragens) no se faz meno adicional aqui, salvo no tocante prtica profissional lgica de colimar minimizar a estabilidade de perodo construtivo, pelas baixas probabilidades do azar e do risco. Preferiam-se compactaes do lado mido para maiores Us, conscientes inclusive de no haver risco de superfcies-espelho nos solos residuais das rochas gneas11. Existem notveis vantagens decorrentes de adensamentos subseqentes, tanto sob o peso de terra como das presses de enchimento da represa e da rede respectiva (para cortinas filtrantes conscientemente escolhidas) : ademais, comportamentos ulteriores so melhores nas reduzidas deformabilidades em descarga e recarga.

indispensvel abreviar, para passar diretamente rede permanente de percolao com represa cheia, e subseqentes. As anlises basearam-se no programa FLAC tanto para as redes como para as deformaes, enquanto que para as anlises de estabilidade se limitou ao emprego do mtodo Bishop Simplificado (1955). Na Fig. 4A (tabela) consigna-se a variao significativa da deformao especfica %, entre 0,5 e 2,5%, idealizada como constante nas teorizaes de estabilidade: tambm a relao ru = u/v de presso neutra, adotada como constante, expe os valores contestados entre os pontos 1 a 3 na superfcie crtica, com valores subseqentes ainda variando, embora no inaceitavelmente. Possivelmente a principal indagao no tocante a um enchimento rpido da

11 Por sinal, se no acrescentar do trapzio superior de aterro se vislumbram os mnimos sinais de possvel instabilizao a deciso correta de engenharia compreende engolir o prestgio e rapidamente remover os metros adicionados. Ao e reao no so quer instantneas quer totalmente equivalentes e o melhor remdio sempre remover a ao. O recurso geotcnico muito corrente, sob impulso psicolgico, de acrescentar uma berma de p, a qual porm deixa de prever a desejada reao sem deformaes, geralmente incompativelmente maiores.

represa poderia abranger comparaes entre perdas imediatas de estabilidade superficial (deslizamentos rasos por perda de suo), em comparao com a convencionalmente considerada contribuio estabilizante dos gradientes de percolao penetrante. Muitos pormenores semelhantes de variaes sobre hipteses e parmetros se apresentam, mas tem que ser suprimidos. Por exemplo, medidas fidedignas de sues datam de apenas h uma dzia de anos.

Dispensa-se comentar mais a Fig. 4 que presentemente s merece ateno por alertar quanto aos graves erros que podem ocorrer em inovaes em suas fases iniciais. O deveras interessante ponderar como uma conjugao de fatores (1) ditados por condies regionais, (2) de uma interpretao local condicionada por presses tericas contemporneas, (3) um determinismo duplamente errneo, (4) a casualidade da adoo de uma hiptese inslita para clculo, e (5) a presso a favor da simplificao computacional sedutora (importante na poca); todos conjunta e desapercebidamente resultaram na insero de DOIS GENES CORRUPTORES que ser reproduziram recnditos atravs de uma sucesso de parcerias de mentores seniors apoiados por colaboradores juniors, que por sua vez foram sendo ungidos.

A bifurcao entre Terzaghi e Taylor por um lado, e Bishop por outro, constitui um passo histrico saliente. Deixe-se de lado liminarmente a falha de critrio engenheiril de no se diferenciar a desproporo entre deslizamentos de MO e a negligenciada possibilidade de riscos catastrficos para JU: esteve associada ateno contempornea concentrada no traado de redes de percolao (Kozeny, etc...). O estgio primitivo geotcnico revela-se na bifurcao partindo de duas caracterizaes totalmente distintas e dissociveis (Terzaghi, 1943, pg. 345) de aterros livremente drenantes de baixa compressibilidade e aterro de baixa permeabilidade ...... caracteristicamente compressvel. Prevalecia assim para as barragens homogneas de terra a prtica de meramente empregar elementos filtro-drenantes do p de JU, ou de curtos tapetes horizontais, submetendo assim todo o macio de JU rede de percolao do reservatrio ao nvel mximo12. Em aparte antecipado ressalta-se que na engenharia das barragens terrosas a prtica se privou das otimizaes propiciveis pela feio mais dominante da cortina filtro-drenante inclinada (de Mello, 1977, pp. 292-295, Figs. 5-7). Conclui-se em primeiro lugar que Bishop inverteu diametricamente a

12 O primeiro projeto a empregar cortina filtro-drenante pouco a jusante do eixo, foi de Terzaghi (1949) para a Barragem e o Dique de Vigrio ( 40m), Brasil, e declaradamente no por motivo de percolaes, mas por preocupao com as sobrepresses neutras de perodo construtivo previstas (cf. USBR) como perigosas nos solos residuais. (de Mello, 1975)

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ateno dominante de Terzaghi etc. (1936, 1943, 1948) das percolaes para as instabilizaes das barragens argilosas como associadas s sobrepresses neutras de materiais essencialmente saturados e compressveis.13

Primeiramente anote-se a casualidade de que Bishop (1952, p. 7) decidiu usar um Fator de Reduo da resistncia e fora Restauradora do equilbrio, tal que o procedimento ... consiste em encontrar por tentativas e erros, a superfcie deslizante para a qual as foras Solicitantes e Restauradoras estejam no (AO LIMITE? Comentrio interjectivo do autor snior) equilbrio para a mnima reduo da resistncia14. Esta hiptese gerou muitas discusses e objees na Conferncia Europia de Estabilidade de Taludes Terrosos (Estocolmo, Set. 1954) quando da apresentao do Mtodo Simplificado Bishop (1955) de clculo de estabilidade, porquanto as instabilizaes soem ocorrer predominantemente por aumentos das solicitaes. Escolhe-se aqui um ponto para meno especial, por ser interpretado como tendo tido uma influncia muito importante, embora por coincidncia, nas subseqentes parcerias e transmisses do gene adulterado. De um lado, examinando o problema v-se que esta polmica se reduziria a uma relao aritmtica simples. Tomando a diferena usual desequilibrante = R-S, com F = 1,00 para R = S, o convencional F = R + /S, e o de Bishop F = R/S - levam ao tabelamento direto: = R-D 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Convencional F

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

F de Bishop 1.11 1.25 1.43 1.67 2

Ocorreu porm que a primeira postulada parceria histrica levantou-se da respeitada Escandinvia (Bishop & Bjerrum, 1960) porque de fato l observa-se ocorrerem deslizamentos dos taludes brandos de argilas super-sensveis lixiviadas, pela perda da resistncia15, assunto tratado em seguida. Os marcos muito influentes estabelecidos por Bishop (1952, 1955) correspondem a cortar quatro ns Gordios (1) de solues numricas de relaxao levando aos programas computacionais,

13 Note-se, porm, que num passo ulterior, ao considerar condies submersas de p do talude da barragem, Bishop registra a piezometria da mesma forma como Terzaghi, postura evidentemente um tanto questionvel, e que tambm contribuiu para a mistura desapercebida. 14 Somos obrigados a nos abstermos de esclarecimentos e questionamentos que se estenderam por anos. 15 Adiante se assinala (inclusive na Fig. 10) a significativa diferena de resistncias em ensaios sob tenso-controlada em comparao com os de deformao-controlada a que se teve que recorrer para as pesquisas tericas. Os casos em pauta obviamente ocorriam sob tenses controladas, introduzindo erro conceitual nas demonstraes que seguiram.

poupando clculos trabalhosos e desajeitados, tendncia esta destinada a crescer preponderncia absoluta, a ponto de desviar ateno; (2) da forte preferncia acadmica por anlises em tenses efetivas, enfatizando O requisito necessrio da prtica s de instalar clulas medidoras de presses neutras em todas as barragens importantes (1952, pg.65); (3) chegando ao dogma de conferir nos casos em que sabido que o fator de segurana 1,00. Esta provavelmente a mais importante confirmao entre todas (1952, pg.11); (4) de ter permitido ocorrer (desapercebidamente) a mistura indiscriminada das presses, PNFU, as errneas decorrentes de foras de percolao, e as inquestionavelmente corretas decorrentes das deformaes volumtricas sofridas pelos elementos de solo ao longo da prpria superfcie deslizante.

Tem-se submetido repetida e enfaticamente (e.g. de Mello, 1984) que a ruptura no ocorre sob uma varinha mgica na equivalncia de F = 1,0, e sim realmente se estabelece quando a diferena de resultados F calculados (na mesma base) de uma condio prvia para uma posterior (ambas analogamente aproximadas), passa atravs da condio de F = 1. Se o F for pequeno e chegar a apenas pouco abaixo de 1, o resultado produzido no campo deveria ser muito menos dramtico do que se o F for grande e o F final chegar a muito abaixo de 1.

4 - BATALHA DE VITRIA PRENUNCIADA A FAVOR DO USO DE PRESSES EFETIVAS, COM INSTABILIZAES ESCANDINAVAS COINCIDENTES COM EQUILBRIO ESTTICO-DINMICO COM F 1,00

Um bom nmero de retro-anlises foram coletadas, e predestinadas a constiturem a artilharia vitoriosa no grande marco da Conferncia de Boulder, ASCE (1960), na batalha a favor de promover as anlises por presses efetivas : resultou tambm na aceitao da dicotomia de F > 1,3 estvel, F 1,00, ruptura.

A Fig. 5 reproduzida (Bishop & Bjerrum, 1960) resume um nico exemplo. Respeitem-se liminarmente trs conceitos, o da reduo do erro quando se trabalha com o mesmo procedimento (nunca perfeito) comparando as duas condies sucessivas, o da importncia do histrico de tenso-deformao-tempo, e o de rupturas em graus diferenciados. J se mencionou a rejeio conceitual da associao determinstica da ruptura com o clculo F 1,00. Somam-se mais motivos importantes. De um lado os piezmetros do valores pontuais com erraticidade aumentando muito os azares de variabilidades espaciais. As interpretaes traduzem os pensamentos determinsticos

11

[3](Bishop & Bjerrum, 1960)

condicionados pelo desejo. Ademais em qualquer Fig. 5 Dados de apoio a rupturas em F 1.00 (tenses efetivas & reduo da resistncia). retro-anlise de uma ruptura ocorrem os retardos de mobilizaes e investigaes. Acima de tudo em muitos solos (como tambm na maioria dos ensaios triaxiais meticulosos) e no caso correspondente de campo, a informao crucial deveria ser a da presso neutra na superfcie de deslizamento e durante o movimento, uma esperana remota de se alcanar.

5 - A SIMPLIFICAO PNFU DEMONSTRADA BEM ERRADA

Na prtica histrica de estabilizao de taludes sujeitos a percolaes empregavam-se principalmente os pequenos tneis mineiros escavados bem atrs e abaixo do p do talude (cf. Fig. 6 (A2)). Tal prtica condizia com os mtodos construtivos e reduo de riscos tpicos da poca. No incio dos anos 1950 a Hydrauger foi desenvolvida para a perfurao subhorizontal de furos drenantes a partir do p do talude. Muitos pormenores importantes desta prtica inovadora podero ser citados sobre problemas e solues, usos e desusos, etc. separando casos benficos dos danosos. Basta mencionar que a conseqncia mais comum foi de puxar a drenagem para o p do talude, e a maioria dos geotcnicos praticantes se satisfazem em concluir terem aplicado adequadamente a desejada drenagem estabilizante (i.. aumento das vazes para o p)16. O objetivo da presente seo demonstrar o quanto a abordagem da PNFU pode errar quando os vetores de fluxos atuam nas diversas posies, direes, e magnitudes dentro da massa instabilizvel.

A infiltrao pluvial livre na superfcie uma condio maximizada crtica freqentemente usada para os taludes naturais e mesmo para as barragens de terra antes do ABAIXAMENTO DO NVEL REPRESADO AR. As Figs. 6, A1 e A2 mostram a parte superior da malha usada para anlises FLAC de uma barragem terrosa, provendo primeiro as redes de fluxo, e em seguida as deformaes; esto configuradas as condies-aos-limites e as feies com controlantes internos. Para o caso A1 formulam-se condies geradoras da rede de mxima instabilizao drenante para o p. Uma membrana impermevel MI hipottica inserida na massa terrosa foi usada almejando maximizar os gradientes dirigidos para o p acima do crculo crtico hipottico de deslizamento. Fora da MI a rede desenvolveu-se normalmente de conformidade com o limite geomtrico impermevel na cota 0 (i.. 36m abaixo do dreno horizontal) e uma fronteira impermevel direita. O diagrama PNFU determinado consta na

16 Quo freqentemente se olvida que trabalhos de campo preferem o perodo de estiagem, e o monitoreo subseqente at se comprova favorvel . Mas a engenharia impe que se defenda perante episdios crticos maximizados.

12

FORAS MOLES

Fig. 6 reas de u equivalentes, para os PNFU. Efeitos de primeira ordem. Infiltrao de chuvas com drenagens max. (1) instabilizante (2) estabilizante. Fig. 6, B1.

Para o segundo caso (Fig. 6, A2) manteve-se o mesmo dreno de p, mas com ajustados drenos livres internos D1 e D2 dispostos judiciosamente, e duas MI (ou linhas de fluxo equivalentes impostas, pois que nenhuma gota dgua cruza uma linha de fluxo). O propsito colimado neste segundo caso foi duplo: primeiro, para acertar no mesmo crculo crtico exatamente o mesmo diagrama PNFU do caso A1; segundo, para alcana-lo maximizando a

rede estabilizante, forando os vetores de fluxo a se dirigirem para a direita para minimizar as Foras Solicitantes, e/ou estabelecendo vetores normais superfcie crtica, afim de maximizar as Foras Restauradoras pela componente de resistncia de atrito. Aps vrias tentativas de redes traadas manualmente alcanando razoavelmente o desejado, da mesma PNFU do caso A1 (mas com vetores maximizados de fluxo drenando para trs e para o fundo), a anlise FLAC foi usada para confirmar.

13

A fase final do estudo compreendeu realizar clculos de estabilidade comparativos, empregando o Equilbrio de Momentos com lamelas verticais e desprezando as foras laterais, ou, mais corretamente, as diferenas destas foras dos dois lados17. Os parmetros de solo empregados foram nat = 19kN/m3 , E = 30000 kPa, = 0,3, e s = 65 + tg 27o kPa, todos de ordens de grandeza razoveis. Todos os resultados numricos mudaro conforme mudem estes parmetros, mas so inalterveis os clculos cruciais demonstrativos. No existe, absolutamente a equivalncia postulada dos dois mtodos de clculo, e inquestionavelmente so as foras mssicas (em seus centros de gravidade respectivos), que determinam os comportamentos, tanto das deformaes, como da deformao final da ruptura.

Afim de bem demonstrar a no-equivalncia, e portanto o grave erro conceitual e numrico, realizaram-se os clculos completos das estabilidades, por um lado dos F pelo programa STABL (Bishop, 1955) com PNFU, e por outro lado empregando as foras efetivas dos gradientes de percolao, com os resultados seguintes, juntando grupos de elementos contguos das malhas, para reduzir os clculos manuais laboriosos: (de Mello et al., 2004a)

CAS

O F por PNFU, STABL F por vetores efet.

A1B1 1.43 1.01 A2B2 1.43 1.95

Os clculos foram realizados tambm para um

talude natural de 150m de desnvel (de Mello et al., 2004b) com os mesmos critrios e parmetros, porm empregando apenas uma lamela representativa anloga (de 90 m) nos dois casos (de Mello et al, 2004b), e apenas o mtodo correto dos Vetores Efetivos. Demonstrou-se o esperado, que o grau do erro aumenta com a profundidade, conforme na tabela seguinte:

LAMELA ISOLADA

H m

Fs instab.

Fs estab. F

de Mello et al., 2004a 30 1.30 0.76 0.54

17 Como bem explicado por Bishop [1952, pg. 48] no uso de sua equao no estamos desprezando as foras entre lamelas. O que est implcito apenas que seu efeito sobre a magnitude do Momento Restaurador resultante pode ser desprezado, em certas circunstncias: e sob a necessria limitao de clculos emaranhados de segunda-ordem raciocinou-se que aqueles efeitos diferenciais podem ser reduzidos estreitando as lamelas, arbitrrias de qualquer forma. Assinala-se enfaticamente que as PNFU atuam tambm nas verticais mas perceptivelmente inconseqentes. Todas estas variaes disponveis so fceis, e de segunda-ordem.

de Mello et al., 2004b 90 1.95 0.98 0.97

Por um lado demonstra-se as grandes diferenas entre clculos com e sem a hiptese do PNFU, e em complemento, o aumento do erro com o aprofundamento do crculo crtico em estudo. Submete-se que pela necessidade de minimizar os clculos emaranhados e trabalhosos restringiu-se a apenas uma lamela igualmente situada nos dois casos, postulando-os como suficientes para as comparaes convincentes.

6 INSTABILIZAO CRTICA DE MO DAS BARRAGENS POR ABAIXAMENTO DO RESERVATRIO, RPIDO ARR E NO LENTO, ARL

Trata-se de um assunto de preocupao e polmica histrica, que tambm merece reapreciaes por motivo das abordagens bem diferenciadas que recebeu, e que minguaram em funo da mistura das presses de percolaes e as de compressibilidades, mas no sem deixar um precedente questionvel e muito antieconmico.

Cabe ressaltar que um dos motivos que historicamente levou a abrandar os taludes de MO de barragens terrosas foi o critrio tido como crtico, do ARR (instantneo) a partir da rede permanente mxima (ou mesmo da superfcie, maximizando tal nvel interno como equivalente a uma rede de infiltrao pluvial superfcie). Seguiu-se tambm uma bifurcao radical entre dois conceitos e mtodos de clculo, o das redes de percolao e o de Bishop (1952) decisivamente descartante das redes, e muito difcil de se incorporar s prticas profissionais lgicas.

Em primeira instncia assinala-se que dentro do princpio da maximizao conservadora foi sempre admitido o material como saturado. Ora, porm, h j 45 anos que os ensaios, obrigados a empregar saturaes por contrapresso, demonstraram que em materiais silto-argilosos compactados so necessrias contrapresses muito elevadas (ex. 60 a 100 kPa) para se alcanar a saturao, coeficiente B = u/3 = 100%. Mesmo num reservatrio de mais de 150m conclui-se que apenas um pequeno trecho inferior, e bem a montante (antes de perder a piezometria pela rede) merecer a considerao da hiptese de saturao (cf. tambm a Fig. 8). Porm, no presente trabalho, retroanalisante, preserva-se a hiptese18, discutindo apenas a marcante bifurcao de conceitos promovidos por mentores dominantes. Frise-se que lamentavelmente este assunto, que tanto importava no encarecimento de MO das barragens, nunca foi submetido a um workshop de debate judicioso aberto. Submete-se a Fig. 7 para ilustrar.

18 Sistemtica e compreensivelmente empregada como maximizao na geotecnia dos primrdios.

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CC

O

+36

+100

V (RL - RP)

DILATANTECONTRATIVO

AUMENTO DO DILATANTE

Vetores de deformao calculados a partir dos

resultados das anlises FLAC.

VETORES DE (DEFORMAES) V

CIRCULO CRTICO (CC)

A

A' B'

C'

D'

B

DC

RR = A' B' C' D' RP = A B C D

-ve (dilatante) (RR-RP) + Vo

+64

O DETALHE+100

0

DRENO (D)

+94

CC

O

0

CC

+50

+64

EQU IL B R IO EST T IC O

VETORO

Momentos Calculados por Resultante de

Vetores. cf. FIG. 6 (C1, C2)

+100

REDE PERMANENTE

E1

0

+100

RL

E2

CC

D

F1 FPC 1 .672 RP 2.6 2 - 1 + 0,933 RL ou RR 1.1 3 - 2 - 1,5

FTA BELA de Fs e Fs

FPC - Final do Perodo ConstrutivoRP - Rede PermanenteRL, RR - Rebaixamento Reservatrio, Lento ou RpidoCC - Crculo Crtico

Comportamentos crticos saturados.

F1 EQUILBRIO ESTTICO

Fig. 7A Redes, Vetores, Fs para RP e deslizamento raso sob RL ou RR.

Fig. 7B Trechos do crculo deslizante sujeitos a Vs dilatantes ou contrteis sob rede de RR partindo do reservatrio RP. Fig. 7 Condies realsticas para reservatrios, com deplees operacionais parciais mximas. Terzaghi (e grupo de seguidores de nome) empregaram a diretriz do emprego da rede de

percolao do AR, na qual a face de montante deixa de ser a da mxima carga total, alimentando a rede, e

15

passa a ser uma face fretica drenante. Uma preocupao, intuitiva e infundada teoricamente, inexplicavelmente19 associou desde o incio a caracterizao do macio como drenante (e.g. Terzaghi, 1936 etc.) como se redes de percolao saturadas fossem diferenciadas em funo da diferena de permeabilidade (homognea). Resultaram assim dois pontos primordiais de notvel intromisso na prtica profissional: (1) a maximizao do AR para a condio instantnea ARR (e at o fundo20), e; (2) os estudos dos tempos de drenagens que em casos de ARL abaixariam gradativamente o desnvel da carga hidrulica total instabilizante dentro do macio.

Em contraposio, Bishop (1952), totalmente influenciado por sobrepresses neutras e os coeficientes, B, B e A, confere um papel bem secundrio ao filtro-dreno de JU, embora o reconhea como necessrio (pg. 98) para uma avaliao correta baseada na rede permanente, do desnvel entre o reservatrio (em descida) at a fretica da rede permanente (inalterada) nas diversas posies cruzadas pelo crculo crtico. Compreende-se que os valores de h (que incluem o desnvel alcanado pelo AR) jogam um papel considervel. A alterao instabilizante das tenses no crculo crtico de MO baseada (pg. 94, 96) porm, na remoo da presso total vertical em funo do h, e em seguida, tomando esta alterao (v 1) aplica os coeficientes B, B, e A das sobrepresses neutras. So estranhveis dois posicionamentos: (1) a subservincia rede permanente RP original de reservatrio cheio; (2) o descarte de qualquer condicionamento do filtro na rede ulterior abaixada21. Os filtros-drenos so os elementos mais importantes para a otimizao das barragens terrosas.

Retornando s anlises realmente aplicveis nos projetos comea-se por descartar a hiptese do ARR

19 As teorias j eram de pleno e inconteste conhecimento de que entre os materiais terrosos correntes saturados somente as alteraes das condies-aos-limites condicionavam as redes. Interpreta-se justificativamente que a associao infiltrao pluvial poluiu o pensamento com a intromisso do tempo transiente do estabelecimento da rede permanente. 20 Conforme se expe em seguida, qualquer dos dois raciocnios e caminhos que se adote, o ARR total de azar probabilstico baixssimo, e de risco desprezvel para o talude. 21 Em parte reconhece-se no raciocnio o condicionamento por filtro-dreno desprovido de qualquer otimizao, tal como prevalecia pela prtica corrente da poca. Porm, no se pode deixar de assinalar a relativa incongruncia em aplicar os coeficientes de sobrepresses neutras (de Vs) sem considerar a alterao postulvel das redes (apenas amarrando rede prvia), e suas incorporaes implicitamente saturadas instantneas pelos coeficientes, secundrios, enquanto as tenses neutras no lquido incompressvel no so ajustadas com rapidez anloga. A estranheza tem sido comentada como anloga hiptese de viga calculada de concreto armado, em seguida analisada como se a armao inexistisse.

at o fundo22. Passa a ser muito mais realstico pesquisar os comportamentos e eventual risco dos freqentes e lentos abaixamentos ARL nos desnveis operacionais da depleo mxima at a soleira da tomada dgua. bem raro, ditado para defesa perante comportamento seriamente preocupante, o ARR, mesmo parcial at a soleira. Nas Figs. 7A est configurado um caso de tal abaixamento parcial, e empregando redes de percolao efetivadas tanto para o reservatrio ao nvel mximo, como para o abaixamento parcial admitido instantneo : conforme j justificado admite-se que assim que so alteradas as condies-aos-limites da massa compreendida pela rede, alteram-se as redes, idealizadamente sem retardo. Os retardos ocorrem nas variaes secundrias, de tendncias a variaes V, e conseqentes variaes u. A tabela da Fig. 7A mostra, na terceira linha 3, a mudana dos fatores de Segurana F em passar da rede RP permanente de reservatrio cheio, para a rede abaixada at a soleira: ocorre independente da velocidade do abaixamento uma significativa instabilizao, F = -1,5 (N.B. o F = 1.1 remanescente assunto de critrio de projetista, podendo ser judiciosamente aumentado).

O importante, porm, primeiro reconhecer que a depleo repetida quase sucessivamente todos os anos, e tende a ser lenta, para a quase totalidade dos usos operacionais do reservatrio. Foram realizadas as anlises de deformaes por FLAC. Na Fig. 7B esto configurados (sem detalhamentos numricos) os trechos do crculo crtico hipottico em que os clculos revelam tendncias dilatantes ou contrteis. No caso, extenso o trecho com tendncias dilatantes. Em tais condies so bem mais danosos os ARL que permitam os inchamentos sempre lentos, com conseqentes perdas de resistncia a cada episdio. Tais efeitos repetitivos e cumulativos so os que realmente chegam a provocar os deslizamentos de montante, e nunca at o presente foram estudados, a despeito de que alguns casos de obras apresentaram escorregamentos rasos aparentemente interpretveis como indicativos de tal comportamento.

Em prosseguimento das revises a exigir-se, comea-se por mencionar trs tpicos significativos que cresceram na ltima vintena de anos a nveis de bastante conhecimento, sem terem adentrado quer

22 Seria vivel submeter a hiptese da instabilizao crtica de MO, pelo ARR at o fundo, comprovao positiva colimada por Bishop? No, salvo se ocorrer aps vrios anos de operao uma ruptura por galgamento da barragem. Ocorre que o autor snior foi levado a inspecionar (dentro de horas) dois casos de tal infortnio, de barragens com cortinas filtrantes verticais, ambas muito bem projetadas-construdas. Nem uma s pedra manualmente colocada como arrumao de rip-rap havia mexido. Ademais inspees ao longo de incontveis kilometros da beira de reservatrios constitudas de solos residuais porosos fracos, inclusive junto s ombreiras, indicam no ocorrerem as rupturas que seriam esperadas segundo as teorias correntes.

16

no foco acadmico vetorizado quer na prtica Fig. 8 Instabilizaes de taludes por redes transientes cabveis de infiltraes pluviais sob anlises mais amplas. profissional recomendada. Resumidamente so : (1) suco; (2) redes de infiltrao de uma massa terrosa compressvel insaturada incidindo numa interface (hipottica) de fluido intersticial incompressvel (do mesmo lquido ou de outro miscvel); (3) nos solos coesivos os efeitos lentos na resistncia em funo do inchamento, efeitos estes que nos mltiplos casos repetitivos de deformaes dilatantes resultem em conseqncias mais danosas de longo prazo. Fazem falta tambm as atualizaes do chamado avano da frente de molhagem. obrigatrio respeitar as limitaes. Sendo, porm, prioritrios os problemas decorrentes de percolaes, e os erros, simplificaes e idealizaes associados s mesmas, aborda-se apenas uma breve meno introdutria sobre as chamadas lombadas de infiltrao que de longa data mereceram simpsios muito especializados peridicos, que permaneceram como curiosidades colaterais para a geotecnia convencional.

A obrigao de lembrete de aviso decorre dos resultados grandemente diferentes que podem dar resultados diferentes de primeira grandeza comparados com a rede saturada mxima instabilizante geralmente adotada (cf. Fig. 2A2). Duas redes alternativas possveis so apresentadas na Fig. 8, esquemtica: no s na Fig. 8 A um tanto menos pessimista do que a da Fig. 2A2, e tambm levando a diferentes zonas e modos de instabilizaes mais provveis; e na Fig. 8B (obtida por FLAC para uma fronteira inferior alterada). Na Fig. 8A a rede complementar uma primeira condio transiente mais provvel, incidente sobre a nova fronteira inferior adotada, e adotando

simultaneamente um grau de saturao bem menor, tal que o fluido descendente seja bem compressvel enquanto o inferior retido como incompressvel. Na Fig. 8B a rede complementar corresponde a uma condio transiente superposta sobre a superfcie fretica da rede drenante para o p, tomada como FRONTEIRA. Como em ambos os casos a adoo da fronteira como o topo da rede permanente drenada bem surpreendente na geotecnia convencional, recorre-se a citar fontes de autoridade tais como Muskat (1931) (seguido de Bouwer 1963, e Bear et al., 1968, essencialmente nas mesmas linhas).

Citando Muskat: (p. 136) Estas fronteiras, deve-se notar, no so necessariamente paredes impermeveis confinando o fluido a determinada regio no espao. Ao invs, so, em geral, superfcies geomtricas nas quais em todos os seus pontos ou a velocidade fluida ou o potencial da mesma, ou uma dada funo dos dois, pode ser considerada conhecida. (p. 137) deve ser observado que todo o sistema no-permanente com condies-aos-limites tendendo a valores fixos, finalmente se aproximar, com o passar do tempo, da distribuio permanente, independentemente das condies iniciais, e determinadas apenas pelos valores-limite das condies de fronteira (p. 136) quaisquer FONTES OU RALOS fluidos ... a velocidade com a qual as condies iniciais desaparecem, e a distribuio permanente se estabelece, essencialmente determinada num dado meio poroso pela compressibilidade efetiva do fluido, tal velocidade aumentando medida que a compressibilidade diminui ...

17

Considerando as redes diferenciadas, os vetores instabilizantes dos gradientes de carga mole tero que ser considerados para os equilbrios conforme demonstrado na parte inicial deste trabalho. Tais efeitos de primeira grandeza so aceitavelmente adotados como instantneos : mas cabe agora passar para diante para considerar tambm os efeitos secundrios que variam com o tempo e repetitividades23.

7 - EFEITOS SECUNDRIOS AO LONGO DO CC DECORRENTES DAS MUDANAS DE CONDIES DE UMA REDE PARA A SEGUINTE

Dois efeitos geotcnicos secundrios, seqencialmente bvios, decorrentes de mudanas de condies, so previsveis e calculveis, dependentes de efeitos de deformaes, e de tempo. Primeiro, relativo s deformaes (derivveis por FLAC) geradas por mudanas das redes, numa massa saturada (limite conservador), conclui-se que ao longo de uma superfcie crtica deslizante hipottica, ocorrero trechos que resultem quer contrteis, quer dilatantes. So foras duras corretamente aplicveis na prpria fronteira em exame. Por outro lado em relao compressibilidade das lombadas de sobrepresses neutras (localizadas no entorno da superfcie deslizante) ocorrem gradientes transientes das tendncias reolgicas obrigatrias de dissipao, gerando vetores dos gradientes, foras moles tambm variando analogamente. Os dois casos esto confirmados esquematicamente na Fig. 9 ( 9A e 9B).

Foi discutido acima (cf. tambm de Mello, 2004a) o caso do talude de MO das barragens de terra, comeando por descartar o fantasma primordial do ARR total em profundidade; e em seguida se demonstrou ser mais crtica a repetitividade das deplees lentas conforme gerassem condies dilatantes, e fossem suficientemente lentas, em material sujeito a expansividade mais acentuada, resultando em perdas da resistncia pelo aumento dos ndices de vazios. A

23 Por restries de espao os autores se abstm de entrar em discusses sobre um significativo leque de avenidas colaterais de anlises de taludes, tais como os Mtodos de Anlise Limite da Teoria de Plasticidade, LAM, as compatibilidades cinemticas dos movimentos de blocos contguos (apartando-se casos to inaceitavelmente exagerados quanto os de Sultan e Seed, e Seed e Sultan 1967), os clculos variacionais, os mtodos probabilsticos, etc... todos dos quais revelam uma efervescncia intelectual saudvel de propostas para melhora do resolver de um problema intimamente reconhecido como insatisfatrio. O autor snior contrape que a cada um deles em separado ocorrem restries segundo o conceito de que se concentram em linhas de teorizaes extradas de outros materiais ou conjecturas matemticas, progressivamente distanciando mais a geotecnia das reais complexidades dos comportamentos dos solos, que foram originariamente caracterizados por parmetros nicos relativamente grosseiros, sobre os quais tm ocorrido, em bifurcao, bons avanos merecedores de incorporao.

Fig. 9A portanto dispensa maiores explicaes. Merece ateno no presente o caso configurado esquematicamente na Fig. 9B. Est configurada uma lombada de sobrepresso de perodo construtivo (Fig. 3), em posio em que o CC a corte em condio desfavorvel: neste caso resultar um gradiente transiente de fluxo, vetor de carga mole, a ser tambm considerado como gerador de um efeito secundrio a compor com o PNFU. Dependendo da posio em que o CC corte a lombada, o vetor mole perpendicular base da mesma tanto pode se compor no sentido para cima, isto , aumentando a fora instabilizante redutora da presso efetiva normal, como tambm, pode coincidir de atuar para baixo, com componente normal favorecendo a estabilizao. indispensvel considerar os gradientes em funo das cargas hidrulicas totais, altimtricas e piezomtricas. Note-se que, embora calculados apenas aproximadamente segundo as presses neutras (j criticadas) da barragem GREEN MOUNTAIN DAM (Fig. 4), os gradientes podem resultar apreciveis em condio transiente.

Ressalta-se porm sempre a advertncia de Rankine, freqentemente esquecida na aplicao da brilhante e simplificadora descoberta do princpio das presses efetivas: Tenses so um conceito filosfico, as Deformaes so a realidade fsica. Na maioria dos solos corrente empregar-se (em bom nmero deles aceitavelmente) o conceito da AO REAO, COM INSTANTANEIDADE; de verdade, porm, em certo nmero de solos, como por exemplo as argilas, a reduo de presso efetiva tem que resultar em inchamento, aumento do ndice de vazios (deformao), para que se efetive a conseqncia da tenso na instabilizao.

8 PECULIARIDADES MUITO OLVIDADAS QUANTO S RESISTNCIAS AO CISALHAMENTO. POSTULADA CONTRAPOSIO COM AS LEIS DA ESTTICO-DINMICA DE NEWTON

So muitas as consideraes que resultam dicotmicas num escrutnio mais crtico da geotecnia convencional: clamam por compatibilizaes. Porm, limita-se o presente considerao do problema primordial da resistncia ao cisalhamento, e das resistncias mobilizveis em condies aceitas de equilbrios ou rupturas, e em funo das tenses-deformaes-tempo. Refere-se s Figs. 10 e 11, esquemticas. Acata-se o emprego das tenses efetivas, deixando de lado os mais que freqentes erros conceituais, sistmicos e errticos, das medidas de u tanto em ensaios como nas obras.

O ponto original primordial decorre da justificada preocupao por bem definir o pico da condio de ruptura. Para tanto foi indispensvel recorrer aos ensaios de deformao-controlada: enquanto isto as anlises de instabilizaes trabalham com condies de tenses admitidas como

18

MN = L1MQ = L2

M

N

L1

O

(i w)v

DETALHE 1Expandido Esquemtico

u de Construo e Carga Hidrulica Hd

QL2

CC

Piez. u Gould, J. P. (1959)

DETALHE 2 - Esttica das Lamelas

N

G

i w

i w

(i w)v

CC

u EL L1 (m) Hd ** i L2 (m) Hd ** i

** Hd = Carga Hidrulica Total, Altimtrica + Piezomtrica

40 31 0,78

M QM N

17,6 -12 16,5 5,6 0,34

u (m) EL * (m)M 31 58N 13,4 70

* EL = Elevao

Fig. 9B - Gradiente instantneo transiente de dissipao, i.w do gradiente. Valores i apreciveis.

G

G '

I 'J '

H

J

H '

I

AA'

B'

C' D'

B

D

D1) +ve (contrtil)

D2) -ve (dilatante)

V = f (ABCD - A'B'C'D')

DEFORMAO

CIRCULO CRTICO (CC)

= f (GHIJ - G'H'I'J')

V u secundrio (Foras Duras).

Fig. 9A - Dilatante vs. Contrtil u V.

C

conheci(das)(veis). Em seus dois trabalhos magistrais, Bishop (1966, 1971) demonstrou

cabalmente a validez do critrio Mohr-Coulomb de

Fig. 9 Efeitos secundrios de inchamentos ou compresses, eventualmente danosos se repetitivos cumulativos.

19

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

p'

q

PLSTICODCTIL

M = N

PR - R U PTUR A. PRO GRE SSIV A PLAST IF IC A O COM TE NS ES ALTA S10x2xx

INCO NTROLVEL?

p'

q

%

( '1/ '3)m ax M

1%

2%

1%

3% 2%

1%

3% 2 %

1%

3 %

20%

30%

%

- deformao descontrolada, ps- ruptura (variao de )

- deformao controlada, pr- ruptura

CO MPORTAME NTO IN SITU:

( q, ) a cada dif. p' const.

H

G

N

M

H

G

= TEORIA DEMONSTRADA CRITRIO DE LABORAT.

ENVOLTRIA DE CISALHAMENTO .

= "RUPTURA " NO CISA LHAME NTO

= Reduo por c te F (e.g. 1.25) de Bishop(2).

= DEFO RM. ESP EC. CONSTA NTE

N

(1 - 3)max

(cf. JANBU, 1980)

RGIDOFRIVEL

Fig. 10 Apreciaes bsicas da geotecnia reconhecida ref. tenso-deformao, e resistncias. resistncia, e sua definio no ponto de (1/3)max. Porm, na Fig. 10 resume-se os principais questionamentos, mesmo nos ensaios a deformao-controlada. Note-se que na sub-figura de pormenor est configurada a dificuldade do acompanhamento ps-ruptura das curvas tenso-deformao nos materiais friveis, sensveis etc... (da maioria das instabilizaes da Natureza), assinalando-se tambm a condio dctil, menos difcil de acompanhamento, que prevalece sob presses mais elevadas. Na envoltria Mohr-Coloumb de (1/3)max assinalada como (M), corrente observarem-se obliqidades de tenso mais elevadas que a reta Mohr-Coloumb, na gama de tenses mais baixas do que a presso de preadensamento, ou presso de precompresso da compactao.

A dvida crucial que ocorre na interpretao dos ensaios est configurada com as posies em que antes de se alcanar a obliqidade mxima, consagrada pela teoria, o material exibe passar por valores de (1 - 3)max. A preocupao decorre do fato de que em seguida as obliqidades maiores (da teoria) s se efetivam acompanhadas de grande aumento das presses neutras, e reduo das presses efetivas. Dificilmente se postularia que na obra a ruptura no se consumaria a partir da posio de (1 - 3)max.

Em seguida desloca-se a indagao crucial para as hipteses sob as quais se efetuam as anlises de estabilidade. Todas admitem que os elementos de

solo ao longo da superfcie deslizante crtica respeitam a mesma deformao especfica (ou deformao), admitido o corpo slido rgido deslocado em condio elasto-(puramente plstica). Dispensa-se estender para a postulao incompreensvel de que toda a massa tambm sofre simultaneamente a mesma deformao especfica, tanto mais que em seguida, no atender aos equilbrios da esttica com as trs equaes, considera-se blocos rgidos (quase sempre lamelas verticais, uns poucos trapezoidais). Ora o tpico exaurir-se primeiro a componente da coeso, pela maior rigidez dos solos sob baixas tenses: a condio encontra-se configurada pela reta (G). Finalmente assinala-se com (H) a linha de resistncia mobilizvel tal como conseqncia da hiptese adotada por Bishop (1955) em seu Mtodo Simplificado de anlise, empregando um fator inicial de reduo da equao de resistncia, assunto j examinado na pg. 10. Note-se que de certa forma, conforme j explicado, a totalidade dos mtodos de anlise admite algo bem semelhante ao considerar um fator de segurana calculado constante.

Passando Fig. 11 resumem-se consideraes intervenientes adicionais de significativa importncia. Na Fig. 11A resumem-se necessidades de ajustes, na apresentao corrente generalizada dos resultados tenso-deformao, mesmo dos ensaios idealizados de deformao controlada, e nos melhores laboratrios acadmicos. Praticamente sem exceo a curva apresentada do comeo ao fim, at

20

EM COMPORTAMENTO FRIVEL,SEGUNDA FASE

CISALHAMENTO DIRETOq vs DEFORMAO (mm)

*?25mm(*)

*

COMEO DO ENSAIO,

q vs DEFORM. ESP. (%)

L

L FIG. 11A

(%) at 15%at 25mm(mm)

(%)

LIMITE ELSTICOESTTICO

q

DEF. (mm)

RASTEJOS

FIG. 11 B1

DISPONVEL D

ALCANADO A

( 1 -

3)

(1 - 3)mx. INALTERADO

FIG. 11 CLENTO L (1ms)

MDIO M (5hrs)

RPIDO R (10min.)

P

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 %

RUPTURA, RESISTNCIA INALTERADA

PREVISVEL PARA TENSES ADMISSVEIS

ASSNTOTA DE "PARADA ESTTICA"

ref.: Bjerrum et. al. (1958)

FIG. 11 B2

(*) 25mm (cf. Scott, 1987)

cerca de 15% de deformao especfica, em termos de tenso-cisalhante (ou obliqidade (1/3)max) contra deformao especfica. Ora em grande

nmero de solos relativamente rgido-friveis, a partir de uma certa deformao especfica v-se claramente

Fig. 11 Consideraes mais especficas sobre tenses-deformaes-deformaes especficas-tempo.

definida uma superfcie de ruptura, e um deslocamento do bloco superior sobre o inferior em condio de cisalhamento direto. Passa ento a ser bem mais realstica e representativa a interpretao subseqente em termos de deformaes, mm24, e no de deformaes especficas, %.

Finaliza-se com umas postulaes francamente ousadas que atingem todo o histrico das anlises de estabilidades. Lamentavelmente no possvel estender o presente trabalho para um assunto fundamental de ainda maior relevncia e fertilidade, do que o j acima brevemente assinalado. Refere-se aos critrios bsicos de estabelecimento dos equilbrios estticos das massas terrosas em vias de se isolarem (e no j isoladas) como corpos slidos

24 Apenas como um dos mltiplos exemplos observados na prtica profissional cabe ressaltar que o atrito lateral dos fustes das estacas se desenvolve (em cisalhamento direto) atingindo a ruptura em grande proporo de casos aos cerca de 25mm de deformao. (Skempton, 1966)

rgido-plsticos de deformao plstica teorizadamente incessante (e no obrigatoriamente acelerante). As primeiras duas leis de Newton consideram corpos slidos rgidos j isolados, e definem claramente que qualquer incremento de resultante de fora sobre o equilbrio parado perfeito F = 0, enceta um movimento imediato e acelerante. No caso da geotecnia refletimos que: (1) a massa por deslizar est ainda por se separar; (2) grande parte da topografia do mundo demonstra que mesmo com algum nvel de tenses cisalhantes, resultam condies patentemente bastante estticas; (3) o mesmo se infere de milhares de fundaes, cujos grandes carregamentos alcanam tenses cisalhantes elevadas, porm sem deixar de alcanar, aps as deformaes elsticas inevitveis, uma condio bastante esttica. Assim sendo, passam a ter importncia primordial os conhecimentos a seguir resumidos aos quais a geotecnia convencional, e suas anlises de desequilbrios

21

instabilizantes incipientes no dedicaram a indispensvel ateno. Para convenincia refere-se curva tenso-deformao de ensaios, esquematicamente configurada nas Figs 11B1, 11B2 e 11C.

Na curva da Fig. 11B1 procura-se delimitar um trecho inicial de acrscimos de tenso cisalhante dentro do qual uma vez consumada uma deformao aproximadamente elstica, rpida, registrada a parada efetiva da deformao a longo prazo. Seguiria um trecho bem reconhecido de maiores deformaes cisalhantes sob as quais aps a deformao mais rpida pseudo-elstica (secante), ocorre a deformao diminuta cumulativa de rastejo, felizmente assinttica (linear semilog com o tempo) se no forem se degenerando os parmetros de resistncia. Finalmente vem a ruptura nominal e o comportamento incontrolvel, ambos j mencionados.

Como primeiro passo, de avano de conhecimento retorna-se ao apoio nos ensaios de laboratrio: neste caso devem ser obrigatoriamente os de tenses controladas, que resultaram muito negligenciados em funo da preocupao quase exclusiva com a definio de um pico nominal de ruptura nos ensaios de deformao controlada.

Extensa e intensa varredura bibliogrfica no forneceu informao, sequer de um nico ensaio de tenso controlada (inclusive mais conveniente para o fim) que sob modestos nveis de tenso desviatrica tenha sido mantido por longo prazo para comprovar tal parada intuitivamente bvia. Recorre-se assim a Bjerrum et al. (1958) que embora sob deformaes-controladas fornece indicao do fator tempo empregando velocidades variadas entre 10 mins e 1 ms para a ruptura (Fig. 11B2). No fornece as curvas tenso-deformao mas assevera que a resistncia resultou igual sob todas as velocidades. Naquele grfico est inserida esquematicamente uma curva inferior para tenses modestas hipotticas, admissveis, que tambm devem respeitar a assntota, com presumida parada final. Finaliza-se com a Fig. 11C na qual so inseridas trs curvas tenso-deformao plausveis, para os ensaios de velocidades mxima, Rpida R, Mdia M, e Lenta L. Acompanhe-se as posies dos pontos A e D correspondentes ao ponto P de alguma baixa %.

O raciocnio submetido baseia-se na postulada razovel constncia da funo que amarra deformaes s tenses (%, kPa). Exclue-se qualquer efeito de resistncia viscosa, que por sinal afetaria contrariamente ao observado, inclusive aumentando a resistncia no caso Rpido R. Ora, quando j foi (rapidamente) alcanada a tenso (1 - 3)A, sobraria ainda, para o ensaio M, uma disponibilidade de (1 -3) entre A e D. Tal disponibilidade j embutida sugeriria resultar no s no comportamento assinttico, mas inclusive a

capacidade de evidenciar a condio esttica-parada (como retroceder no vislumbrvel). Sugere uma certa analogia com o caso das propriedades melhoradas pelos estiramentos em metais.

Os ensaios mentais so teis mas temerrios, especialmente quando afetam revises importantes. indispensvel realizar sries de ensaios de tal comportamento relevante para as instabilizaes de taludes.

Esbarra-se em seguida, na prtica profissional, em dois problemas reconhecidamente difceis: (1) o conhecimento, mesmo que aproximado, das condies de tenses e deformaes do macio in situ; (2) o julgamento difcil de quais seriam mais logicamente as foras solicitantes incrementais por um lado, e as efetivamente disponveis como restauradoras, de preservao do equilbrio, por outro lado, frente nova condio.

9 - CONSIDERAES FINAIS

Dizem as Escrituras que se uma casa estiver dividida contra si, ela no ter condies de ficar de p. Porm, todas as casas so compostas de mltiplas partes, e falta sempre saber a que casa nos referimos, e o que as compe ou ameaa. Creio estarmos convictos de que a casa a que nos dedicamos a qualidade de vida da humanidade, atravs da engenharia civil sempre autctone diferenciada, e dos aprimoramentos dos princpios comuns e conhecimentos especficos; e isto atravs da dedicao especializao, composio entre as partes, com respeito pelo passado, e a humildade perante os desafios da Natureza e do futuro. Procurou-se enfatizar, inclusive para a sobrevivncia prpria, a importncia da composio, evitando bifurcaes, trifurcaes e mesmo quadrifurcaes independentes, embora como primeiro passo parea que s se decomps. A geotecnia apaixonante amada merece roupagens novas progressivas, particularmente evitando decompor-se em lides acadmicas sofisticadas, facilitaes computacionais sedutoras, e realismos de obras, alheios em suas complexidades. Solues erradas s mantm a maioria das casas de p, na medida em que reconditamente preservam os ditos precedentes ultra conservativos, antieconmicos, com apenas peridicos erros at o lado inseguro, de incidentes e acidentes. Questionamentos afetuosamente discutidos prenunciam a criatividade : dicotomias recnditas pressagiam o suicdio. Na prtica das obras a geotecnia est em rota de suicdio salvo para obras extremas como a Torre de Pisa.

Cabe ecoar a experincia de Scott (1987) que em sua Rankine Lecture sobre Ruptura assinalou mais um fator do qual o autor snior por coincidncia acumulou vrios episdios, idnticos ou anlogos : o dos auto-louvores (em consultorias profissionais) experincia (prpria) enquanto negando, como o brado de Cassius nos discursos

22

fnebres a Csar Quando ele alcana o degrau mais alto, ento ele vira as costas escada; olha para as nuvens, desprezando os baixos degraus, pelos quais ascendeu (Julius Ceasar, Shakespeare, Ato ii, I), a facilitao da escada para a nova gerao ascender.

Declara Scott questionando os clculos de rupturas que nunca podem ser confirmados : (pg. 462) o que remanesce apenas o julgamento a qualidade mgica de Peck (1981). E relata uma discusso havida com Arthur Casagrande que declarou um engenheiro maduro com experincia e julgamento (ele prprio) depois de avaliado tudo sobre o local ... rascunha mo livre um projeto num pedao de papel ... (que depois de elaborado em desenhos e seces) ento entregue a jovens como Voc para fazerem suas anlises e mostrarem como o projeto est certo. Tambm, inquiri porque que ... barragens de terra acabam sempre culminando com taludes de 2,5:1 ou 3:1

O que nos cabe inquirir como que os jovens passam a alcanar corretamente tal estgio de experincia madura. a tal sacerdcio que se dedicam os esforos em suas etapas inescapveis: aprender, analisar, inquirir, rever arriscadamente com as novas idealizaes indispensveis, e resintetizar. No se nasce iluminado nem maduro experiente.

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