Artigo técnico: Estrutura para dimensionamento otimizado de aterros de proteção contra queda de rochas reforçados com geossintéticos, parte 1

Por Pietro Rimoldi, consultor independente de engenharia civil e Nicola Brusa, engenheiro civil independente da Tailor Engineering

Neste artigo técnico, os autores propõem uma estrutura para o método de projeto otimizado de aterros de proteção contra queda de rochas de solo reforçado geossintético (RS-RPE).

Devido à variabilidade da geometria, material de preenchimento do solo, construção do aterro, várias opções de reforço, interações entre solo e reforço e o comportamento dinâmico do solo, um procedimento de projeto consistente ainda não foi desenvolvido.

No momento, os regulamentos ou diretrizes de projeto para aterros reforçados sujeitos a impactos dinâmicos ainda são bastante vagos e baseados em dados presumidos, a maioria vindos de fora do campo geotécnico. Não há muita pesquisa específica disponível sobre o assunto, e nenhuma formulação analítica provou ser sólida o suficiente para fornecer aos projetistas um método de projeto simples e viável.

Os autores acreditam que este artigo pode fornecer uma análise abrangente dos fenômenos envolvidos nos impactos de alta energia no RS-RPE. O objetivo deste artigo é desenvolver uma estrutura para o projeto otimizado de RS-RPE, aplicável a todas as situações de interesse prático em termos de impactos de projeto, configurações de aterro e opções de reforço.

Neste artigo, os autores não irão descrever os vários tipos de impactos, tipos de eventos de queda de rochas, a análise de trajetórias, nem a definição estatística da massa, velocidade e energia do impacto, mas focarão puramente no design do RS-RPE para determinado impacto crítico.

Na parte 1, o artigo apresenta uma revisão crítica dos métodos de projeto atuais e diretrizes disponíveis para RS-RPEs, bem como uma análise dos programas de pesquisa de teste em escala real disponíveis na literatura para identificar os mecanismos de impactos de pedras em um RS-RPE e a contribuição do sistema de revestimento de subida no desempenho da estrutura. O artigo apresenta, assim, o procedimento de projeto proposto, ilustrado posteriormente por meio de fluxogramas de projeto.

Na próxima edição da GE, na parte 2, os autores apresentarão um método de projeto original para RS-RPE sujeito a impactos de rochas de alta energia. Considerando um impacto totalmente inelástico, é possível calcular a energia de impacto, que produz a deformação compressiva (a cratera) na face ascendente, e a energia residual, que se propaga para o lado do vale e produz a extrusão da face descendente; a energia de impacto residual é assumida para se propagar em um cone de difusão, que diverge lateralmente da pegada de impacto por um ângulo de propagação α, enquanto no topo e na base, o cone é limitado pelas superfícies horizontais tangentes à pegada de impacto. A resistência à deformação compressiva ascendente, proporcionada pelo sistema de revestimento, é considerada através de um fator empírico, proporcional à capacidade de absorção de energia do próprio sistema de revestimento. A resistência à extrusão descendente é fornecida pela resistência ao cisalhamento direto do solo e pela resistência ao arrancamento das camadas de reforço incluídas no cone de difusão. A partir da energia de impacto e da deformação total (subida + descida) é possível calcular a força horizontal produzida pelo impacto na estrutura RS-RPE; esta força é então usada para verificar as condições de estabilidade global, externa e interna.

Nas montanhas e regiões montanhosas, a infraestrutura e as pessoas são frequentemente ameaçadas por eventos de queda de rochas rápidos e destrutivos. Embora a queda de pedregulhos possa ter velocidades extremamente altas, até 30m/s, esses eventos envolvem um padrão complexo de movimento (por exemplo, desprendimento, queda, rolamento, deslizamento e quique) de um ou mais fragmentos de rocha (Peila et al, 2007).

Os aterros de proteção contra queda de rochas (RPEs) provaram ser uma medida segura para proteger pessoas, estruturas e infraestrutura de eventos de queda de rochas (Figura 1) e estão sendo usados ​​em todo o mundo.

Os RPEs podem ser construídos como aterros de solo não reforçado ou reforçado e projetados para absorver energias de impacto de média a alta (1.000kJ a 30.000kJ). Dependendo de suas características, essas estruturas podem suportar múltiplos impactos.