Análise de tensões impostas por fundações em áreas previamente mineradas

Abstract

Este trabalho objetiva analisar a propagação de tensões e as consequentes deformações que são decorrentes da construção em áreas sobre antigas galerias de mineração de carvão. Estudou-se um terreno no município de Criciúma, SC, em uma região alvo de forte atividade de mineração do tipo câmara-e-pilar nos últimos 50 anos. Entende-se que a população da cidade aumentará nos próximos anos, expandindo o número de construções e consequentemente aumentando as tensões impostas sobre o maciço rochoso no subsolo. Procurou-se avaliar se as tensões impostas por fundações tipicamente empregadas em construções prediais apresentam potencial de ocasionar problemas de subsidência na região, ou seja, se poderiam levar as tensões a alcançar o limite de resistência das rochas e causar a ruptura das galerias, danificando assim as edificações na superfície. Este trabalho analisou através do método numérico de elementos finitos a propagação de tensões no substrato, principalmente nos pilares de carvão. Foram modelados no software os estratos e as galerias de carvão no subsolo. Um perfil estratigráfico foi idealizado por intermédio de sondagens SPT/rotativas obtidas do local, e através de ensaios triaxiais obteve-se o módulo de elasticidade, o coeficiente de Poisson, a coesão e o ângulo de atrito para testemunhos de siltito e arenito da região. Parâmetros geomecânicos dos outros materiais envolvidos foram obtidos de outros estudos realizados na mesma região. Por fim, analisou-as as tensões e deformações que atuam nos pilares de carvão do subsolo, após à imposição de cargas que simulam fundações rasas e profundas. Esta análise indicou que os fenômenos de subsidência ocorrentes na região não parecem estar diretamente relacionados com a aplicação de cargas no substrato, e sim com outros processos, como a degradação dos pilares destas galerias por agentes naturais, que após anos podem vir a sofrer ruptura.

This paper aims to analyze the propagation of tensions and the consequent deformations due to the construction in areas above old coal mining galleries. A plot of land in the city of Criciúma, SC, was studied, in a region with a strong mining activity by the room-and-pillar method in the last 50 years. It is understood that the population of the city will increase in the next years, expanding the number of constructions and consequently increasing the imposed tensions on the rocky mass in the subsoil. It was sought to evaluate if the tensions imposed by foundations typically employed in building constructions have the potential to cause subsidence problems in the region, i.e., if they could lead the tensions to reach the resistance limit of the rocks and cause the rupture of these galleries, thus damaging the buildings on the surface. This work analyzed through the finite element numerical method the propagation of tensions in the substrate, mainly in the coals pillars. The strata and the underground galleries were modeled in the software. A stratigraphic profile was created by the intermediate of SPT / rotary drilling obtained from the site, and through triaxial tests the elasticity modulus, the Poisson coefficient, the cohesion and the friction angle were obtained from siltite and sandstone specimen in the region. Geomechanical parameters from other materials involved were obtained through other studies conducted in the same region. Finally, the tensions and deformations that act on the coal pillars of the subsoil were analyzed, after the loads imposition that simulate shallow and deep foundations. This analysis indicated that the subsidence phenomena occurring in the region do not seem to be directly related to the application of loads on the substrate, but to other processes, such as the degradation these galleries pillars by natural agents, which after years may come to rupture.