A Design Joint Venture (DJV), uma colaboração entre as empresas de consultoria em engenharia Beca e Tonkin & Taylor, destacou a capacidade do software Leapfrog Works da Seequent para modelagem geológica em 3D no projeto de ampliação da via expressa de Pūhoi a Warkworth, na Nova Zelândia.
Com um custo estimado em mais de US$ 700 milhões (incluindo manutenção durante 25 anos), a ampliação da via expressa de Pūhoi a Warkworth com 18 km de extensão inclui um corredor rodoviário que corta colinas e vales íngremes e a construção de sete pontes e três viadutos. Combine isso ao corte de 7 milhões de metros cúbicos de terra (e o preenchimento de 5 milhões) e o desafio manipulação de sedimentos aluviais úmidos. É fácil ver porque um amplo modelo de solo é essencial como base para o projeto geotécnico e para reduzir os riscos de um projeto.
Atendimento das demandas da população
Como a população de Auckland ultrapassa 1,5 milhão e a demanda na área de Northland aumenta, a região de Warkworth está classificada como um centro de crescimento. O número de carros que percorrem a rota diariamente deve aumentar de 19.700 em 2012 para 31.300 em 2026, e essa ampliação irá gerar benefícios associados à segurança e ao fluxo de tráfego.
A responsável pelo trabalho de desenvolvimento do projeto foi a Design Joint Venture (DJV), uma colaboração entre as empresas de consultoria em engenharia Beca e Tonkin + Taylor. Seequent’s Leapfrog Works, criado especificamente para os setores de engenharia civil e meio ambiente, foi usado como o software de modelagem geológica em 3D para definir a geologia com mais precisão.
Segundo Chris Monk, Engenheiro Geólogo da Tonkin + Taylor, “eram três as áreas de maior foco. Norte (com topografia baixa), Centro (que contém significativos aterros de preenchimento e corte) e Sul (que continha duas estruturas de viaduto). Era importante poder usar uma ferramenta flexível de modelagem para lidar com os diferentes tipos de geologia e superfície a fim de apresentar resultados valiosos. Modelamos 210 ensaios de penetração de cone (CPT, Cone Penetration Testing) e incluímos dados de 420 furos de sondagem, 355 trados manuais e 220 cavas de teste.”
Trabalho dinâmico em 3D
O projeto executivo começou em outubro de 2016 e está em andamento. A equipe começou a coletar dados no levantamento terrestre e os incluiu no modelo geológico em 3D do Leapfrog. A modelagem dinâmica e contínua no Leapfrog Works transformou a maneira como a equipe geotécnica trabalhou.
Com o uso do Leapfrog Works, um geólogo mapeou as superfícies geológicas sem a necessidade de envolver um técnico de CAD nessa tarefa, o que resultou em um fluxo de trabalho mais fácil e respostas mais rápidas. Como os engenheiros do projeto precisavam de seções transversais, eles puderam ir direto a um único ponto de contato para criar rapidamente a seção transversal desejada; isso reduziu o tempo e o esforço para executar o trabalho.
Segundo Stuart Cartwright, Engenheiro Geólogo Sênior da Tonkin + Taylor, “O Leapfrog realmente nos ajudou em um projeto importante e desafiador. A extensão da via expressa proposta e sua adequação a uma topografia muito íngreme tornaram o desenvolvimento do modelo de solo desafiador.”
A equipe geotécnica foi capaz de aproveitar a excelente visualização dos dados no Leapfrog Works para reunir e se comunicar melhor com todos os stakeholders do projeto, incluindo a equipe da Construction Joint Venture (CJV), agrimensores de quantidade, topógrafos, engenheiros geotécnicos e projetistas de pontes.
“A capacidade de mostrar o modelo em 3D, e cortar seções transversais em qualquer local desejado, permitiu que todos compreendessem visualmente as condições geológicas do local com muito mais clareza. Colaboramos muito mais como uma equipe de projeto integrada, pois pudemos realizar workshops/sessões informais de revisão para mostrar o andamento do projeto. No passado, teríamos usado seções transversais em papel, mas os resultados de modelos em 3D e a interface gráfica mudaram a maneira como nos comunicamos e colaboramos”, comentou Cartwright.
Redução da pegada de preenchimento e corte
Inicialmente, o Leapfrog foi usado pela DJV na fase de licitação para criar um modelo geológico em 3D da rota. O modelo foi importado para o software OpenRoads da Bentley para projetos de engenharia civil. Com ele, os perfis de taludes e a quantidade de preenchimentos e cortes para diferentes alinhamentos foram comparados de maneira rápida e fácil e também para otimização do transporte de massa da terraplenagem a fim de avaliar o alinhamento mais econômico.
Compreender a composição do material para equilíbrio do transporte de massa é essencial para reduzir a pegada de preenchimento e corte. Isso não apenas reduz o desperdício mas, ser capaz de compreender a composição do solo, permite usar a terra extraída para preencher outra parte do local e, portanto, economizar tempo e dinheiro. O impacto ambiental, como a remoção de árvores, também pode ser reduzido.
Segundo Stuart Cartwright, “a superfície de contato entre o solo intemperizado da Formação de Pakiri e a rocha subjacente não intemperizada foi fundamental para avaliar prováveis pegadas de escavação e perfis de taludes de corte, e o Leapfrog tornou esse processo muito mais fácil de concluir”.
De olho no futuro
À medida que os principais projetos de infraestrutura tornam-se cada vez maiores e mais complexos com vários stakeholders, ter um modelo de solo em 3D para ajudar a compreender a geologia aumenta a eficiência das equipes geotécnicas do projeto. Manter um modelo dinâmico com facilidade durante as fases de proposta e desenvolvimento de um projeto está transformando a maneira como os engenheiros de solo trabalham. Este é um verdadeiro avanço para que o setor de engenharia civil se torne mais responsivo em um mundo cada vez mais digital.
“Ter um modelo dinâmico que evolui à medida que novos dados são fornecidos economizou o tempo da equipe (que seria gasto para recriar um novo modelo todas as vezes) e, portanto, sobrou mais tempo para nos concentrarmos em análises”, comentou Monk.
O tempo estimado para construção da via expressa foi de cinco anos e a abertura ao tráfego está prevista para o fim de 2021.
Feature image courtesy of NX2 Group, showing ground improvements works.