LNEC

Secções
AV DO BRASIL 101
1700-066 LISBOA
PORTUGAL
TEL: +351 218 443 000
FAX: +351 218 443 011
lnec@lnec.pt
NIF: 501 389 660

GPS:
N - 38.758106º - 38º 45' 29"
W - 9.142386º - 9º 8' 33"
 
 
 
Organização DBB NO Resenha histórica do NO

> Resenha histórica do NO

Resenha histórica do Núcleo de Observação (NO),
pelo Engº Carlos Alberto Florentino,
Investigador-coordenador aposentado,
Chefe do NO nos períodos 1966-1970, 1972-1982 e 1987-1993


INVESTIGAÇÃO NO DOMÍNIO DA OBSERVAÇÃO DE COMPORTAMENTO E CONTROLO DE SEGURANÇA ESTRUTURAL DE BARRAGENS DE BETÃO.
ATIVIDADES DESENVOLVIDAS PELO NÚCLEO DE OBSERVAÇÃO (NO)


1. Introdução. Atribuições do Núcleo de Observação

Os apontamentos que seguidamente se apresentam, respeitando à atividade do LNEC no domínio da observação do comportamento e do controlo da segurança de barragens de betão, são referidos a junho de 2007.

Esta atividade tem sido coordenada fundamentalmente através de uma unidade estrutural, hoje designada Núcleo de Observação (NO), integrada no Departamento de Barragens de Betão (DBB).

Segundo a última Lei Orgânica do LNEC (Dec. Lei nº 422/99, de 21 de outubro, complementado pela Portaria nº 507/2002, de 30 de abril) são atribuições do NO (Artº 8º da referida Portaria):

“a) Realizar estudos no domínio da instrumentação, observação e controlo do comportamento estrutural de barragens de betão e de alvenaria e suas fundações, durante as fases de construção e exploração, incluindo o desenvolvimento de técnicas experimentais e analíticas;

b) Realizar estudos de apoio à gestão da conservação de barragens de betão e de alvenaria;

c) Desempenhar as funções regulamentares cometidas ao LNEC em matéria de segurança estrutural de barragens de betão e alvenaria“.

Seguidamente, faz-se no nº 2 uma breve resenha histórica sobre a organização destas atividades no Laboratório e no nº 3 listam-se sucintamente as principais atividades desenvolvidas.

2. Resenha histórica da atividade (aspectos organizativos)

Pode afirmar-se que o conjunto de atividades do NO, discriminadas no texto da atual Lei Orgânica, têm sido exercidas desde a criação em 1947 do Laboratório de Engenharia Civil (LEC), depois designado Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC).

O LEC teve como embrião serviços originários do antigo Laboratório de Estudo e Ensaios de Materiais e do Centro de Estudos de Engenharia Civil, de constituição então recente no Instituto Superior Técnico. Pretendia-se dotar o País de um Laboratório oficial de Engenharia Civil, onde não apenas se fizesse o controlo de qualidade dos materiais utilizados nas construções, mas onde também se fizessem estudos e ensaios de apoio ao projeto e à avaliação do comportamento das obras, sendo que então estava a ser prevista a construção de importantes pontes e barragens.

Com efeito, no que respeita a estas últimas, tinham sido já construídas diversas barragens destinadas à rega, ao abastecimento urbano, à electrificação, principalmente do âmbito local ou regional, mas previa-se a construção intensiva de grandes obras, com o objetivo de fazer o melhor aproveitamento de todo o potencial hídrico, e nomeadamente constituir uma grande rede de produção e distribuição de energia hidroelétrica, por forma a complementar a cobertura de todo o território nacional.

Para responder da melhor maneira aos seus objetivos, como atrás definidos, a estruturação das atividades do Laboratório baseou-se numa matriz cujo vector principal se orientava para a resolução dos problemas específicos de cada tipo de obra, mas também condicionada pelo carácter disciplinar dos necessários estudos. De modo que, nos Serviços que se constituíram, foi desde logo criado um sector destinado a responder aos problemas postos pela construção de barragens, e nomeadamente das barragens de betão, já que a existência de fundações rochosas de boa qualidade e a natureza topográfica dos melhores locais permitia prever que as barragens a construir viessem a ser executadas com esse material.

E no referido sector, que veio a constituir o Serviço de Barragens, hoje com a designação de Departamento de Barragens de Betão (DBB), foram previstos estudos de caracterização de propriedades estruturais, quer das fundações, quer do corpo das barragens, estudos experimentais de análise estrutural e a observação do comportamento das obras, sendo que esta última atividade foi cometida inicialmente a duas Divisões, designadas Divisão de Medidas Geodésicas, que evoluiu para o atual Núcleo de Geodesia Aplicada, e Divisão (hoje Núcleo) de Observação (NO). Entre as atividades do Núcleo de Geodesia Aplicada (NGA) inclui-se o estudo de métodos de geodesia de posição, ou outros afins, da especialidade de engenharia geográfica, aplicados à determinação de deslocamentos de barragens e outras estruturas, com a precisão necessária à análise do seu comportamento; no Núcleo de Observação são feitos estudos de outros métodos para a determinação também de deslocamentos, e ainda de outras grandezas relevantes para a avaliação do comportamento das barragens e suas fundações, assim como os restantes outros estudos conducentes a essa avaliação, nomeadamente sobre metodologias de inspeção visual, de ensaios “in situ” para determinação de propriedades estruturais, de processamento e análise da informação e interpretação dos resultados, e a aplicação das metodologias a casos concretos, com base na elaboração de planos de observação, visando o progresso dos conhecimentos, a economia e o controlo de segurança das obras.

A atividade do NO faz-se frequentemente com a colaboração não só de outros sectores do DBB, nomeadamente, para além do NGA, o Núcleo de Modelação Matemática e Física e o Núcleo de Fundações e Obras Subterrâneas, mas também de alguns sectores de outros Departamentos do LNEC, nomeadamente os Departamentos de Estruturas, de Materiais, de Hidráulica e Ambiente, e de Geotecnia, e ainda do Centro de Instrumentação Científica. O contexto desta colaboração é muito facilitado, dada a estrutura ideada para o LNEC desde a sua fundação, em que uma característica importante consistiu na reunião no mesmo organismo de diversos sectores relativos às diversas obras e disciplinas de Engenharia Civil, mas também relativos aos diferentes apoios que podem advir de outras Ciências, nomeadamente a Engenharia Mecânica, Engenharia Eletrotécnica e Informática, Engenharia Geográfica e Engenharia Química.

A criação do LNEC e o início da sua atividade no domínio da observação de barragens de betão são pois fruto de factores ligados à situação e perspectivas de desenvolvimento do País na década de 50 e foi possível pelo concurso de investigadores e técnicos de elevada craveira, que souberam congregar equipas motivadas na realização das tarefas necessárias; são de referir, pelo impulso fundamental que deram ao prosseguimento da atividade de observação, os nomes do engenheiros Manuel Rocha, Laginha Serafim e António Ferreira da Silveira, em cujos currículos diversificados os estudos no domínio da observação de barragens são justamente de destacar.

3. atividade desenvolvida

3.1 Âmbito

A atividade desenvolvida no NO pode sistematizar-se nos seguintes itens:

a) investigação programada;

b) participação institucional no controlo de segurança das barragens portuguesas;

c) investigação e estudos de aplicação por contrato;

d) outras atividades científicas e técnicas, tais como ações de formação e divulgação e participação na atividade de organismos afins, nacionais e internacionais.

A classificação é utilizada para sistematizar a exposição das principais atividades prosseguidas no decurso do tempo, mas convém referir que as atividades em diferentes âmbitos têm tido estrategicamente um desenvolvimento interativo: por exemplo, a participação institucional no controlo de segurança e os estudos de contrato revelam um vasto conjunto de situações e informação que permite identificar os problemas mais importantes e sua prioridade, a considerar nos estudos de investigação programada e nas ações de formação; por sua vez, os resultados de investigação programada naturalmente beneficiam o desenvolvimento das restantes intervenções referidas. Além disso, frequentemente muitos estudos integram atividades classificadas em mais de um item, nomeadamente os planos de observação contratados podem constituir oportunidade para incluir dispositivos úteis ao desenvolvimento da investigação programada, havendo acordo dos donos de obra.

3.2 Investigação programada

A investigação programada é da iniciativa do LNEC e planeia-se com adequada antecedência para dado período da atividade, sendo o seu financiamento obtido em planos estatais de investimento ou através de outros fundos subsidiando ações de investigação científica e tecnológica.

Entre as primeiras preocupações neste âmbito refere-se o projeto original e o desenvolvimento de protótipos de equipamentos, assim como a definição de metodologias para determinar com a necessária precisão algumas grandezas a avaliar no estudo do comportamento das obras, ou para realizar ensaios “in situ” ou laboratoriais de determinação de propriedades estruturais e dos materiais usados na construção; frequentemente, a execução dos protótipos foi feita nas oficinas mecânicas e de eletricidade, que cedo foram montadas no LNEC para apoio da atividade de investigação. Neste aspecto, podem referir-se instrumentos e técnicas para a medida de deslocamentos, movimentos relativos em juntas entre blocos ou em fissuras, extensões no betão e na fundação, tensões, subpressões e análise hidro-química nas fundações; equipamentos para ensaios em laboratório e “in situ”, visando a caracterização da reologia dos betões colocados em obra, equipamentos para vibração de barragens, visando a sua caracterização dinâmica; adaptação de técnicas para o caso das barragens em betão compactado com cilindros.

Por forma a interpretar o comportamento das obras, desenvolveram-se métodos visando a separação dos efeitos das diferentes ações e comparação com as previsões dos modelos de dimensionamento, físicos ou matemáticos; em consequência, reajustando modelos de comportamento e avaliando a eventual existência de fenómenos evolutivos. Nalguns métodos, foi considerado o comportamento reológico dos materiais, experimentalmente caracterizado; ou foram avaliados, por rectroanálise, paramêtros reológicos, outras características dos materiais, ou ações endógenas, a partir dos dados de observação.

Igualmente, foram objeto de estudo ações particulares e respectivos efeitos, como as variações de temperatura ou a percolação nas fundações; fenómenos de deterioração, como a progressão da fissuração, resultante das ações ambientais, ou a resultante de ações de construção, nomeadamente as térmicas, ou ainda ações endógenas, particularmente as resultantes de reatividade química entre os componentes do betão.

Métodos de recolha automática de informação, assegurando a sua fiabilidade no decurso do tempo, em coordenação com o processamento electrónico e sua transmissão aos centros de análise e decisão foram estudados, visando a economia de recursos, aperfeiçoamento da qualidade, e a necessária celeridade das decisões no âmbito do controlo de segurança.

Também se desenvolveram sistemas periciais, visando uma avaliação contínua do comportamento, apoiada numa primeira interpretação automatizada da informação, de tipo quantitativo e não quantitativo, proveniente não só da observação por equipamentos, mas ainda de inspeções visuais, e com consideração da informação de projeto e da construção, e da experiência adquirida em casos anteriores.

Os diversos temas referidos foram sendo desenvolvidos ao longo do tempo, mas os primeiros, nomeadamente o aperfeiçoamento de equipamentos, técnicas de medida e metodologias de interpretação, com maior intensidade nas décadas de 50 a 70, e os últimos, nomeadamente a automatização da recolha de informação e os sistemas periciais, mais recentemente, com base nos desenvolvimentos da informática.

3.3 Participação de carácter institucional no controlo de segurança de barragens

Como se sabe, as barragens são estruturas com uma muito pequena probabilidade de ruína, mas cuja ruptura, a ocorrer de forma brusca, poderá implicar, em circunstâncias desfavoráveis, consequências graves para pessoas e bens, de tal modo que o Estado não poderá alienar responsabilidade no controlo preventivo dessas situações. A consciência desta responsabilidade expressou-se desde a criação da Direção Geral dos Serviços Hidráulicos, traduzindo-se em serviços de inspeção das estruturas, que incluíam a observação periódica de grandezas, como deslocamentos e caudais, e na competência para impor aos donos de obra a execução de medidas suscetíveis de evitar o desenvolvimento de situações de risco. Com a criação do Laboratório de Engenharia Civil, novamente o Governo traduz a necessidade de desenvolver investigação no domínio do controlo de qualidade, economia e segurança das grandes estruturas. No caso das grandes barragens, desde logo o Serviço de Barragens e nomeadamente a sua Divisão de Observação, constituiu-se como apoio indispensável à atividade da vigilância e controlo de segurança das obras e às decisões a ser tomadas nesse âmbito pela Direção Geral dos Serviços Hidráulicos, hoje Instituto da Água (INAG).

O controlo de segurança de barragens tem aspectos ligados à prevenção, e à mitigação dos efeitos, de eventuais acidentes e incidentes, e numa perspectiva global, a sua eficácia depende da adequada organização de atividades de organismos com diversa vocação, articuladas sob coordenação da Autoridade.

Consequentemente sentiu-se a conveniência de regulamentar as diversas medidas a tomar durante a execução do projeto e as sucessivas fases de vida das obras, nomeadamente a construção, o primeiro enchimento da albufeira, um período inicial de exploração do aproveitamento e os períodos posteriores de exploração, e eventualmente o seu abandono. Assim, em1990 foi publicado o Regulamento de Segurança de Barragens, em cuja preparação o Laboratório teve parte ativa. Nesse documento, foram definidas as competências e obrigações das diversas entidades intervenientes no controlo e o seu modo de cooperar na consecução dos objetivos comuns. Elemento base para a eficácia do sistema global foi a classificação das obras segundo o seu risco potencial (baixo, significativo ou elevado).

Assim, ao Laboratório cabe essencialmente participar na elaboração dos Planos de Observação das barragens e na sua execução ao longo do tempo, através da instalação de equipamentos, execução de ensaios e campanhas de observação, elaboração de pareceres e análises do comportamento, e realização de inspeções, associadas às diferentes fases de vida das obras, ou na sequência de ocorrências excepcionais, tais como grandes cheias ou sismos.

Neste contexto, o Laboratório intervém com carácter sistemático no controlo de segurança das barragens sempre que a Autoridade considere justificado, tendo em conta o risco potencial e características estruturais. Face a essa responsabilidade, a aprovação dos planos de observação dessas barragens por parte do Instituto da Agua exige intervenção do LNEC na sua elaboração ou revisão. Os planos deverão definir as tarefas de execução que deverão ser empreendidas pelo LNEC e as que são da responsabilidade do dono de obra.

Quando haja interesse participado pelos donos de obra, como é frequentemente o caso da EDP ou do próprio INAG, considera-se a oportunidade de inserir nos planos disposições conducentes ao progresso dos conhecimentos, visando a qualidade e a economia, para além do estrito controlo de segurança.

No caso das barragens de betão e alvenaria, a atividade do LNEC de carácter sistemático decorre através do NO, sendo cerca de seis dezenas o número de barragens abrangidas em 2007.

Na maior parte dos casos, o desenvolvimento da atividade relativa às obras na fase de construção, primeiro enchimento da albufeira e período inicial de exploração faz-se numa sequência formalmente normalizada, e conclui pela definição de modelos de comportamento a partir da qual a avaliação de segurança é aferida no futuro, com simplificação formal de procedimentos, sendo possível confirmar o carácter satisfatório do comportamento. Em alguns casos, no entanto, verificam-se fenómenos de deterioração, que obrigam a estudos especiais de diagnóstico, e podem sugerir a adoção de medidas de condicionamento de exploração, ou de obras de reabilitação estrutural.

São já vários os exemplos de situações que puderam ser detectadas e diagnosticadas devido à atividade do LNEC, tendo justificado intervenções que efetivamente conduziram a uma melhoria de comportamento estrutural.

3.4 Investigação e outros estudos por contrato

A principal atividade de contrato tem vindo a ser normalmente associada à participação institucional no controlo de segurança das barragens nacionais, e resulta da elaboração e execução dos planos de observação acordados com os principais donos de obra, visando, como atrás se disse, o progresso dos conhecimentos, a qualidade e a economia, para além do estrito controlo de segurança das obras.

Outros estudos de contrato consistem na aplicação, ”in situ” ou em laboratório, de metodologias resultantes da investigação programada para a determinação de propriedades estruturais ou dos materiais constituintes das barragens, aperfeiçoamento na recolha e processamento da informação, etc..

O interesse dos principais donos de obra nestes tipos de estudo vem desde a época de criação do LNEC. Foi o caso, por exemplo, da HidroElétrica do Alto Alentejo, com estudos realizados na barragem de Pracana, da HidroElétrica do Zêzere, com os estudos realizados nas barragens de Castelo do Bode, Cabril e Bouçã e das sucessivas empresas da rede primária, finalmente unidas na EDP. Pelo interesse histórico, além do técnico-científico, faz-se referência particular a um dos primeiros estudos, o ensaio da ensecadeira da barragem do Castelo do Bode, efetuado durante a construção deste aproveitamento.

A realização de obras de beneficiação ou reabilitação, algumas executadas na sequência de resultados do controlo de segurança, foi normalmente acompanhada de estudos especiais (Lagoa Comprida, Pracana, Cabril, Venda Nova, Bouçã, Varosa, Alto Ceira). atividade deste tipo intensificou-se à medida do envelhecimento de algumas obras mais antigas, a partir da década de 80.

No período colonial (anterior a 1974), o LNEC realizou estudos de apoio, não só ao projeto e construção, mas também à observação das barragens nas províncias ultramarinas, sobretudo em Angola e Moçambique. Assim, no que respeita à observação das barragens de betão, houve intervenção na barragem de Cambambe, em Angola, neste caso partilhada com o Laboratório de Engenharia de Angola, e houve atividade de grande vulto, similar à exercida nas barragens metropolitanas, no caso da barragem de Cahora Bassa em Moçambique. Esta atividade prolongou-se para além da data da independência. Também após a independência, o Laboratório de Engenharia de Angola consultou o LNEC para atividades de inspeção de barragens de betão construídas na fase colonial (Lomaum, Matala). Mais recentemente, foram realizadas inspeções e estudos das barragens da Chicamba Real e de Nampula, em Moçambique.

A atividade do Núcleo no estrangeiro, além dos casos referidos em África, exerceu-se também em Espanha e Américas (Brasil e República Dominicana), através de ações de instalação de equipamentos, visitas de inspeção e consultoria relativa a metodologia de observação.

3.5 Outras atividades cientificas e técnicas; ações de formação e divulgação

Técnicos do Núcleo de Observação têm colaborado na atividade de organismos nacionais e internacionais com objetivos afins no domínio de observação de barragens.

Assim, houve participação na Subcomissão dos Regulamentos das Barragens, do Conselho Superior de Obras Públicas, com o objetivo de elaborar o Regulamento de Segurança de Barragens e respectivas Normas, e o Regulamento de Pequenas Barragens, aprovados na década de 90.

Houve participação nos trabalhos da Comissão Portuguesa de Grandes Barragens e, através dela, na Comissão Internacional das Grandes Barragens. Esta participação incluiu a apresentação de trabalhos a quase todos os Congressos, que contribuíram para o prestigio internacional adquirido, e também a colaboração em diversos Comités Técnicos, cujo trabalho concluiu com a publicação de Boletins; neste último aspecto é de salientar a colaboração prestada na elaboração do Boletim sobre automatização das observações das barragens, no qual se apresentam critérios relativos ao projeto de sistemas de observação e à sua exploração, tendo em conta características estruturais e ambientais, os quais vieram a ser adotados em organismos de vários países, e considerados em Regulamentos de Segurança de Barragens.

Neste item poderão ainda ser mencionadas ações de formação e divulgação de conhecimentos no meio técnico nacional ou no exterior, incluindo a concessão de estágios a engenheiros e técnicos de experimentação; colaboração com o INAG, EDP e Universidades na realização de cursos sobre exploração de barragens, visando aprofundar a competência das equipas locais de inspeção, pelas quais passa, em primeiro lugar, a eficácia do controlo de segurança das obras.

4 - Comentário Final

Do que vem sendo exposto, julga-se de realçar que a atividade de investigação e sua aplicação à observação do comportamento estrutural de barragens de betão veem sendo exercidas no LNEC desde a criação do Laboratório há já quase seis décadas, com prioridade no que respeita o controlo de segurança estrutural das barragens portuguesas a que corresponde risco potencial elevado ou significativo. Essa prioridade enquadra-se no princípio da responsabilidade do Estado na garantia de protecção de vidas e bens sujeitas ao risco, responsabilidade assumida através dos Serviços Hidráulicos reguladores do uso da água – hoje Instituto da Água – aos quais o Laboratório dá o seu apoio no domínio das correspondentes atividades.

A experiência do Núcleo de Observação no controlo de segurança estrutural foi relevante no projeto do Regulamento de Segurança das Barragens (agora em fase de revisão) aprovado em 1990, no qual se definem os organismos intervenientes e as suas atribuições e obrigações no quadro de uma atuação coordenada.

A atividade do Núcleo permitiu ainda comprovar a importância do estabelecimento de planos de observação com amplitude adequada à características estruturais e risco potencial atribuível, assim como a importância de estudos experimentais específicos para o progresso dos conhecimentos, diagnóstico de anomalias e adequação e economia das soluções a adotar na manutenção e reabilitação das estruturas.

Para além da prioridade referida do controlo de segurança das barragens portuguesas, o Núcleo de Observação, dentro das naturais limitações de recursos, pôde ainda dar satisfação a solicitações no estrangeiro.

Os quadros do NO, em 2007, são constituídos por 7 engenheiros, com uma média de 18 anos de atividade ligada à observação, e 12 técnicos experimentadores, também com uma média de 18 anos de atividade.

última modificação: 2012-01-12 18:56