Mesure de la charge d’espace

As colunas de solo estudadas corresponderam às secções de terreno onde se realizaram os ensaios ReMi (Figura 5.1). Estes ensaios permitiram obter perfis médios de Vs para cada um desses locais (Capítulo IV) que foram utilizados nos cálculos com o SHAKE2000.

Foi com o recurso aos perfis médios de Vs que se definiram alguns dos parâmetros considerados no SHAKE2000: o número de camadas, as suas espessuras e a velocidade de propagação das ondas S. Segundo vários autores a velocidade das ondas S e a espessura das camadas superficiais são os parâmetros que mais condicionam a resposta da coluna de um solo (Rajiv 2005, Veludo 2008). A utilização da técnica ReMi na determinação dos valores de Vs poderá contribuir para uma melhor qualidade dos resultados obtidos.

A análise dos logs de sondagens, a modelação das espessuras das formações superficiais (Capítulo II), conjuntamente com os perfis médios de Vs (Capítulo IV) permitiram identificar as unidades presentes em cada uma das camadas constituintes das colunas de solo estudadas.

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Na Figura 5.4 apresenta-se um exemplo de um perfil médio de Vs que resultou do cálculo do valor médio de quatro perfis. Este é constituído por doze camadas, duas pertencem ao Holocénico (aterros) e as restantes ao Pliocénico. Os valores das espessuras das várias camadas e das respetivas velocidades foram considerados nos cálculos efetuados com o SHAKE2000.

Figura 5.4 - Exemplo de um perfil médio de Vs (a preto) constituído por doze

camadas. Este foi obtido com base em quatro perfis de Vs resultantes de ensaios

ReMi (a cinzento). Apresentam-se as correspondentes espessuras, velocidades (Vs) e unidades geológicas.

Foi necessário atribuir a cada uma das camadas dos perfis médios de Vs valores relativos aos pesos volúmicos e às propriedades dinâmicas (curvas de redução do módulo e de amortecimento). A própria aplicação SHAKE2000 contém uma base de dados que permite atribuir essas propriedades em função do tipo de material presente (por exemplo, cascalho, areia, argila ou rocha). As camadas constituintes dos vários perfis foram classificadas segundo as unidades geotécnicas consideradas nos Capítulos II e IV: aterros do tipo 2 (aterros compactados), aterros, aluviões, do Plio-Plistocénico, Miocénico e Jurássico.

Os pesos volúmicos foram estimados com base nos valores publicados por Coelho (1980) para Setúbal e por Geocontrole (1982) para o Barreiro. Na Tabela 5.1 apresentam-se os valores mínimos, máximos e médios referentes aos pesos volúmicos de cada um dos complexos geotécnicos estudados por Coelho (1980).

Tabela 5.1- Valores dos pesos volúmicos considerados para os diferentes complexos geotécnicos de Setúbal (de Coelho 1980).

Complexos geotécnicos ɣ mínimo (kN/m3) ɣ máximo (kN/m3) ɣ médio (kN/m3)

Aterros e aluviões fluvio marinhas 15 20 17,5

Aluviões, cobertura arenosa superficial 17 18 17,5

Plio-Plistocénico 18 22 20,0

Miocénico 19 24 21,5

Jurássico 22 26 24,0

Os valores disponibilizados por Geocontrole (1982) permitiram obter valores médios para os pesos volúmicos das aluviões e do Plio-Plistocénico no Barreiro de 15,3 kN/m3 e 19,7 kN/m3, respetivamente.

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Os pesos volúmicos utilizados nos cálculos correspondem aos valores médios do Barreiro e Setúbal (Tabela 5.2). O valor atribuído ao peso volúmico dos aterros do tipo 2, aterros compactados com Vs médio de 299 m/s (Capítulo IV), foi obtido com base nos valores disponibilizados por Barros et al. (2012).

Tabela 5.2 – Valores dos pesos volúmicos das unidades geotécnicas consideradas no estudo da resposta 1D dos solos do Barreiro e Setúbal.

Unidades ɣ (kN/m3)

Aterros tipo 2 (aterros compactados) 19,5

Aterros 17,5 Aluviões 17,5 plio-plistocénicas 20,0 miocénicas 21,5 jurássicas 24,0

As curvas de redução do módulo correspondem ao modo como o módulo de corte varia com a amplitude da deformação de corte, e a curva do amortecimento ilustra a variação do amortecimento com a amplitude da deformação cisalhante.

No Barreiro e em Setúbal as FS podem apresentar várias litologias, argilas, siltes, areias, seixos e materiais de origem antropogénica. Na maior parte dos locais onde se realizaram os ensaios ReMi não foi possível obter informação detalhada acerca das unidades litológicas presentes. Para se transpor essa limitação considerou-se que a litologia dominante nas duas áreas era de cariz arenosa com diferentes graus de rigidez. Por esse facto utilizaram-se as curvas de Seed & Idriss (1970) no cálculo da redução do módulo e do amortecimento das camadas de aterros, aluviões e do Plio- Plistocénico (Tabela 5.3 e Figura 5.5). Estas curvas apresentam três limites: superior, médio e inferior (Figura 5.5). A curva referente ao limite inferior relaciona-se com material de menor rigidez e com menor amortecimento e foi empregue nas unidades de menor rigidez (aterros). A do limite superior foi utilizada nas unidades de maior rigidez (plio-plistocénicas) e a do limite médio nas aluviões. Para as unidades do Miocénico e Jurássico e sempre que se atingiu o bedrock no Pliocénico, utilizou-se a curva de Schnabel (1973) que se aplica a maciços rochosos.

Tabela 5.3 – Curvas de redução do módulo e razão do amortecimento utilizadas nas diferentes unidades.

Unidades Redução do módulo Amortecimento

Aterros do tipo 2 Sand Upper G/Gmax - Sand , Upper

Bound (Seed & Idriss 1970)

Sand upper Damping for SAND, Upper Bound (Seed & Idriss 1970)

Aterros Sand Lower G/Gmax - Sand , Lower

Bound (Seed & Idriss 1970)

Sand lower Damping for SAND, Lower Bound (Seed & Idriss 1970)

Aluviões Sand Avg. G/Gmax - Sand , Average

(Seed & Idriss 1970)

Sand Avg. Damping for SAND, Average (Seed & Idriss 1970)

plio-plistocénicas Sand Upper G/Gmax - Sand , Upper

Bound (Seed & Idriss 1970)

Sand upper Damping for SAND, Upper Bound (Seed & Idriss 1970) miocénicas e

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Figura 5.5 – Curvas da redução do módulo e de amortecimento (de Seed & Idriss 1970).

Considerou-se um fator de amortecimento de 5% em todos os cálculos efetuados com o SHAKE2000.

5.2.2. Acelerogramas

A escolha dos acelerogramas que serviram de input aos cálculos com o SHAKE2000, teve em conta (i) a localização e magnitudes de alguns sismos históricos e, (ii) algumas das estruturas neotectónicas suscetíveis de afetar as áreas do Barreiro e de Setúbal referidas no Capítulo II (vide Figura 2.6). Procuraram-se estações sísmicas com acelerogramas de sismos com magnitudes compreendidas entre 6,0 e 8,0 e distâncias epicentrais entre 10 km e 270 km. Para esse efeito utilizaram-se as bases de dados do SHAKE2000, Americana (PEER) e Japonesa (K- NET e KiK – net).

Em primeiro lugar pesquisaram-se sismos com distâncias epicentrais inferiores a 20 km e com magnitudes entre 6,0 e 7,0 e que pudessem corresponder a um sismo com epicentro localizado na falha de Pinhal Novo - Alcochete. O acelerograma escolhido foi o da estação Nishi-Akashi (PEER) localizada a cerca de 13 km do epicentro do sismo de Kobe (Japão, 1995) com uma magnitude 6,9 e uma movimentação strike slip. Este acelerograma serviu para modular o comportamento dos solos face à ocorrência de um potencial sismo localizado na falha do Pinhal Novo e com epicentro a cerca de 13 km do Barreiro e de Setúbal (Figura 5.6 e Tabela 5.4).

Figura 5.6 – Localização dos epicentros dos sismos utilizados para o cálculo das funções de transferência. Apresentam-se igualmente as falhas ativas e as magnitudes máximas que elas podem gerar (IGME 2015).

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Tabela 5.4 – Localização dos potenciais epicentros e lista dos sismos utilizados com as respetivas magnitudes. Identificação das estações selecionadas, distâncias epicentrais, valor de Vs30 dos locais onde se localizam as

estações e da base de dados onde foram selecionados os registos. Epicentros

(Figura 5.6) Sismos Magnitude Estações

Distâncias epicentrais (km) Vs30 (m/s) Base de dados 1 Kobe (Japão, 1995) 6,9 Nishi-Akashi 13 609 PEER 2, 3 Tottori (Japão, 2000) 6,6 OKYH09 30 518 PEER 4, 5 Northridge (EUA,

1994) 6,4 Big Tujunga 38 550 SHAKE2000

6 Hokkaido3

(Japão, 2003) 8 KKW08 180 460 K-NET, KiK-net

7 Hokkaido2

(Japão, 2003) 8 IBUH07 267 270 K-NET, KiK-net

O sismo de 1858 terá provocado uma intensidade de IX (IMM) na cidade de Setúbal (Oliveira 1986) e correspondeu a um dos maiores sismos intraplaca com uma magnitude estimada de 7,1 (Johnston & Kantler 1990). Vilanova & Fonseca (2007) e Stucchi et al. (2013) consideraram distâncias epicentrais do sismo de 1858 à cidade de Setúbal de 30 e de 38 km, respetivamente. Segundo Moniz (2010), este sismo localizou-se provavelmente na plataforma continental a S de Setúbal e poderá ter sido gerado num possível segmento meridional da Zona de Falha de Pinhal Novo-Alcochete. A movimentação dominante desta estrutura será transpressiva esquerda e poderá gerar sismos de magnitude entre 6,0 e 7,0 (Moniz 2010). Cabral et al. (2011a) consideram que esta estrutura se estende até à cidade de Setúbal e será capaz de gerar sismos com magnitude até 7,0.

Tendo em conta os danos que um sismo semelhante ao de 1858 poderá infligir na Península de Setúbal, pesquisaram-se acelerogramas de sismos com magnitudes entre 6,0 e 7,0, registados em estações com distâncias epicentrais entre 30 km e 38 km, de modo a cobrir as distâncias epicentrais do sismo de 1858 consideradas por Vilanova & Fonseca (2007) e Stucchi et al. (2013). Selecionaram- se dois acelerogramas, um da estação OKYH09 (PEER) do sismo de Tottori (Japão, 2000) com uma magnitude de 6,6 e movimentação strike slip, e outro da estação Big Tujunga (SHAKE2000) do sismo de Northridge (Estados Unidos da América, 1994) com uma magnitude 6,4 e movimento inverso (Figura 5.6 e Tabela 5.4).

Estes acelerogramas permitiram estudar o comportamento dos solos em Setúbal face à ocorrência de dois sismos, com magnitudes e distâncias epicentrais idênticas, localizados na região onde se pensa ter ocorrido o sismo de 1858. Permitiram igualmente estudar o comportamento dos solos do Barreiro face à ocorrência de dois sismos com epicentros localizados em duas estruturas identificadas como ativas, a Falha de Vila Franca de Xira (Cabral et al. 2011b) e o segmento SW da falha do Vale Inferior do Tejo (Besana-Ostman et al. 2011) localizados a cerca de 30 e 38 km do Barreiro, respetivamente (Figura 5.6).

Para se analisar a resposta dos solos face à ocorrência de sismos com magnitudes mais elevadas e epicentros mais afastados considerou-se a falha do Marquês de Pombal (Gràcia et al. 2010b) e a estrutura do Horseshoe (Gràcia et al. 2010a) (Figura 5.6). Pesquisaram-se sismos de magnitude 8,0 e cujos acelerogramas tivessem sido registados em estações com distâncias epicentrais de 180 km a 190 km (Horseshoe) e de 260 km a 280 km (Marquês de Pombal). Selecionaram-se as estações KKW08 (K-NET, KiK-net) com uma distância epicentral de 180 km do epicentro do sismo de Hokkaido (Japão, 2003) de magnitude 8,0 e a estação IBUH07 (K-NET, KiK-net) a 270 km do epicentro do mesmo sismo (Tabela 5.4).

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Na Figura 5.7 apresentam-se os acelerogramas dos sismos que serviram de input na modelação efetuada com o SHAKE2000.

Figura 5.7 - Acelerogramas dos sismos que serviram de input para os cálculos efetuados com o SHAKE2000. (Kobe e Tottori PEER; Northridge SHAKE2000; Hokkaido3 e Hokkaido2 K-NETe KiK-net).