Uma foto em preto e branco da década de 1920 mostra o grande desafio envolvido na construção do muro de contenção original da Rua Chaytor, parte de uma via principal da capital da Nova Zelândia, Wellington.
Mais de um século depois, engenheiros da WSP New Zealand, uma renomada consultoria de desenvolvimento de projetos, engenharia e serviços ambientais, em colaboração com a Câmara Municipal de Wellington, resolveram a tarefa complicada de modernizar esse marco histórico para resistir a terremotos.
Embora hoje eles tenham a mais recente tecnologia de modelagem geotécnica na ponta dos dedos.
O muro de contenção da Rua Chaytor suporta um aterro íngreme ao lado de uma ravina profunda que foi preenchida, proporcionando acesso vital da região central da cidade a algumas das maiores áreas residenciais de Wellington, incluindo Karori, Wilton e Northland. (Crédito da imagem: Biblioteca Alexander Turnbull, Wellington, Nova Zelândia).
“Desenvolvemos um projeto baseado em resiliência para reforçar o muro e enfrentar os desafios vitais e mais importantes: risco, segurança e acessibilidade”, comentou Pathmanathan Brabhaharan, diretor técnico nacional (Engenharia geotécnica e resiliência) da WSP.
A ideia genial dos engenheiros da WSP foi integrar o desenvolvimento de projetos do Revit para a estrutura com dados geotécnicos de subsuperfície novos e antigos, com dados topográficos, para criar um modelo em 3D avançado e interativo.
“Uma solução que visualiza facilmente a intrincada engenharia necessária para o trabalho”, comentou Siva Arumugam, engenheiro geotécnico sênior da WSP, que gerenciou o desenvolvimento do projeto.
Mas, mesmo com tecnologia digital inovadora à disposição, a construção de um modelo geológico preciso ainda teve seus desafios.
Esse muro é um marco popular embutido na psique da comunidade: poucos moradores de Wellington nunca dirigiram, andaram de bicicleta ou caminharam por ele, apreciando obras de arte peculiares. (Crédito da imagem: Brabhaharan, WSP).
Um conjunto único de desafios
Com 200 metros de comprimento e até 7,5 metros de altura, o muro de contenção da Rua Chaytor, em Wellington, é muito grande. Muito parecido com a tarefa de desenvolver projetos de engenharia contemporâneos para uma estrutura existente.
“Um aspecto importante desse projeto de modernização que a maioria das pessoas poderia desperceber facilmente é o fato de estarmos trabalhando com dois muros expansivos (não um) construídos de maneiras diferentes, em épocas diferentes e que adicionaram bastante complexidade aos dados”, comentou Jordan Miers, técnico geotécnico da WSP.
“É sempre muito interessante trabalhar com investigações históricas e dados herdados, porque temos que avaliar sua confiabilidade. E se houver dois dados conflitantes? Qual devemos usar? Talvez não seja necessariamente aquele que apoia nossas suposições”, comentou Miers.
Ao integrar o Revit ao Leapfrog Works para estabelecer seu modelo em 3D, Miers ficou intrigado ao ver como os dois poderiam se combinar e o que poderia ser realizado.
“Nós enfrentamos um problema real de escalabilidade em nossa conversão – na verdade, muito divertido”, comentou Miers.
O Revit é um programa de BIM projetado para funcionar em unidades de milímetros, enquanto os recursos de mapeamento de subsuperfície do Leapfrog operam em metros.
“Inicialmente, nossas coordenadas de cinco metros foram importadas como 5000 unidades, atrapalhando completamente nossa ordem de grandeza. Tínhamos um modelo de muro gigante que se elevava sobre um pequeno modelo de solo.”
“Com uma conversão para coordenadas consistentes e exportando os dados do Revit para um arquivo DWG antes de serem importados, tudo deu certo”, comentou Miers.
Uma estrada movimentada e faixa de ônibus abraçam a base do muro abaixo com a interseção de duas estradas acima: a Raroa Crescent e a Northland Tunnel. (Crédito da imagem: Miers, WSP).
A colaboração é crucial
Arumugam e Miers, que são colegas na WSP, concordam que certos aspectos técnicos desse projeto foram muito complicados de resolver, mas muito satisfatórios.
“Para atingir o nível necessário de desempenho sísmico, desenvolvemos o muro de contenção de forma a ter mais de 100 tirantes de aço de reforço embutidos no leito rochoso em ângulos diferentes”, comentou Arumugam.
Uma análise de estabilidade de taludes no GeoStudio foi usada para avaliar o muro, construído em preenchimento sobrepondo uma borda do leito rochoso de grauvaca que ondula para seguir os contornos íngremes do local, sendo que a condição das rochas depende da proximidade da superfície ou da infiltração de águas subterrâneas.
Os modelos em 3D ajudam a interpretar essas variações geológicas para permitir decisões mais bem informadas, como a profundidade de perfuração esperada até o leito rochoso viável e o equilíbrio de tirantes e estacas para otimizar o custo de construção.
“Os modelos geotécnicos que criamos nos permitem visualizar os aspectos subterrâneos com mais facilidade para ajudar a resolver quaisquer problemas de desenvolvimento de projetos, bem como implementar os tirantes e as estacas na rocha da maneira mais precisa, eficiente e econômica possível”, comentou Arumugam.
“Foi necessário trabalho em equipe coordenado, colaboração de empresas contratadas de investigação de perfuração e geofísica, um técnico de Revit baseado em Manilla, designers baseados em nosso escritório da WSP em Wellington e a experiência de Miers no espaço geotécnico. Foi bom ver tudo se encaixar.”
O modelo geológico em 3D mostra estacas penetrando mais profundamente no centro da estrutura, onde a borda do leito rochoso recua. O roxo escuro representa material mais resistente, e o claro é mais fraco ou mais alterado. (Crédito da imagem: Miers, WSP).
Apresentando o desenvolvimento de projetos em gêmeos digitais.
A WSP está trabalhando no projeto em colaboração com a Câmara Municipal de Wellington, como parte do programa contínuo da região para ajudar a garantir que os principais ativos da estrutura de transporte, incluindo muros de contenção, túneis e pontes, sejam mais resilientes sismicamente.
Simplificar dados complexos em uma solução visualizada em 3D fornece insights cruciais para os stakeholders sem experiência em engenharia, ajudando-os a entender melhor as complexidades do projeto.
“É realmente muito bom poder mostrar os detalhes do desenvolvimento do projeto e compartilhar como o muro ficará depois que o reforço contra terremotos for concluído”, comentou Miers.
O modelo em 3D (ou gêmeo digital) pode ser ajustado para exibir o muro em diversos ângulos, visualizar um corte seccionado, fixar detalhes dos tirantes da rocha, onde a estrutura se encaixa em relação à rede rodoviária e instalações subterrâneas existentes, a nova barreira de segurança para veículos, iluminação e muito mais.
“É uma excelente ferramenta para explicar certas feições geológicas e, com a capacidade de executar vários modelos geológicos, é fundamental também para comunicar aos clientes uma das maiores variáveis: o risco.”
“Podemos até compartilhar os retoques finais acrescentando as características arquitetônicas inspiradas em aves nativas e na cultura maori encomendadas pela Câmara na cobertura de concreto do muro”, comentou Miers.
Estacas ao longo do comprimento do muro de contenção e tirantes de aço de reforço na rocha instalados em ângulos na topografia íngreme completam a engenharia necessária para um desempenho sísmico ideal. (Crédito da imagem: Miers, WSP).
Legado digital de um marco
A beleza de criar um gêmeo digital dinâmico e à prova do tempo é muito profunda.
“O Leapfrog é uma ferramenta poderosa para interpolar dados, e nosso modelo interpretativo fornecerá uma estimativa sólida para a fase de construção”, comentou Miers. “E podemos monitorar e refinar continuamente nossa representação com quaisquer variações nas condições do solo encontradas no local.”
Um modelo em constante atualização oferece uma ferramenta abrangente e duradoura de gerenciamento de ativos para a Câmara Municipal de Wellington e sua comunidade, bem como segurança aprimorada nas próximas décadas.
A extensa carreira de Brabhaharan em engenharia contra terremotos o levou a muitos pontos de atividade sísmica em todo o mundo. Ele testemunhou em primeira mão a devastação que um grande evento pode causar às comunidades e à infraestrutura.
“O muro de contenção da Rua Chaytor faz parte de uma seção de estrada de perfil muito alto, pela qual muitas pessoas passam todos os dias”, comentou ele. “Com um reforço robusto e bem projetado, ele será resistente, esteticamente bonito, mais seguro e, o mais importante, mais resistente em caso de terremoto, o que, para mim, é o grande benefício.”