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Tipo: Tese
Título: Gestão integrada de infraestrutura civil em ambiente urbano: água e transportes
Título em inglês: Integrated management of civil infrastructure in urban environment: water and transport
Autor(es): Araújo, Carla Beatriz Costa de
Orientador: Souza Filho, Francisco de Assis de
Coorientador: Soares, Jorge Barbosa
Palavras-chave: Recursos hídricos;Clima;Pavimentos;Drenagem de rodovias;Mudanças climáticas;Integrated model;Climate;Pavements
Data do documento: 2019
Citação: ARAÚJO, C. B. C. de. Gestão integrada de infraestrutura civil em ambiente urbano: água e transportes. 2019. 235 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Recursos Hídricos, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Resumo: O clima e o ciclo da água, nas regiões urbanas, exercem forte poder sobre o desenvolvimento das cidades, inclusive nos projetos de engenharia. No que diz respeito aos projetos de infraestrutura de águas urbanas e transportes, esses têm sido elaborados de forma desassociada, reduzindo a visão de conjunto e interdependências. Por isso, o desenvolvimento de metodologias, como a apresentada neste trabalho, que permitam a gestão integrada nos diferentes subsistemas de infraestrutura civis, é tão significativo. Para a metodologia integrada foram associados os seguintes modelos: modelo climático (clima atual e futuro), modelo hidrológico e hidrodinâmico (infiltração e escoamento), modelo de fluxo transiente em meio poroso não saturado e modelo de rigidez do pavimento. Após a caracterização dos modelos e variáveis de ligação, foi feita a aplicação da proposta para a Região Metropolitana de Fortaleza (RMF), diferenciando pavimentos rodoviários e pavimentos urbanos. Nos pavimentos urbanos foram consideradas as estruturas de drenagem urbana e eventos de chuvas intensas, investigando um total de 33 cenários de condições climáticas. Para pavimentos rodoviários, foram estudadas diferentes condições de acostamento (0,0 m; 0,5 m; 1,0 m; 1,5 m), profundidades de nível d’água (3,0 m; 3,5 m; 4,0 m; 4,5 m), variadas espessuras de revestimentos asfálticos (2,0 cm; 5,0 cm; 10,0 cm) e três períodos chuvosos (acima da média, abaixo da média, média), totalizando 144 cenários. As previsões de mudança climática para o século XXI (2031-2070) na RMF consideraram 5 modelos de mudança do clima baseados nos cenários RCP (Representative Concentration Pathways) 8,5 e 4,5 do CMIP5. Nas modelagens integradas para pavimentos urbanos, mesmo em condições de lâmina d’água sobre o pavimento de até 1,0 m, não ocorreram variações significativas de umidade nas camadas constituintes do pavimento, por isso foram estudados somente os efeitos nas variações de vazões para os cenários de mudança climática, a fim de verificar o desempenho das infraestruturas de drenagem. Nessas condições, os modelos de mudança climática indicam incremento de vazões de até 600%, o que pode levar a ocorrência de mais eventos de alagamentos na região. Para os pavimentos rodoviários, a análise de desempenho apresentou estimativa de vida útil da estrutura de 1,0 a 5,6 anos inferior ao modelo sem considerar a variabilidade climática, indicando que sem a metodologia integrada, o projeto poderia ser subdimensionado. Os modelos de mudança climática apontam que, para RMF, as precipitações médias devem apresentar redução e anos de precipitações acima da média serão menos frequentes. De forma geral, observou-se que a metodologia integrada proporciona ganhos no desenvolvimento de projetos de infraestrutura.
Abstract: Climate and the water cycle in urban regions have strong power over the development of cities, including engineering projects. With regard to urban water and transport infrastructure projects, these have been disassociated, reducing the overall view and interdependencies. Therefore, the development of methodologies, as presented in this paper, that allow the integrated management in the different civil infrastructure subsystems, is so significant. For the integrated methodology the following models were associated: climate model (current and future climate), hydrological and hydrodynamic model (infiltration and runoff), transient flow model in unsaturated porous medium and pavement stiffness model. After the characterization of the models and connection variables, the proposal was made for the Metropolitan Region of Fortaleza (RMF), differentiating road pavements and urban pavements. In urban pavements, urban drainage structures and heavy rain events were considered, investigating a total of 33 scenarios of climatic conditions. For road pavements, different shoulder conditions (0.0 m; 0.5 m; 1.0 m; 1.5 m), water level depths (3.0 m; 3.5 m; 4) were studied. , 0 m; 4.5 m), varying thickness of asphalt coatings (2.0 cm; 5.0 cm; 10.0 cm) and three rainy periods (above average, below average, average), totaling 144 scenarios . The climate change forecasts for the 21st century (2031-2070) in the RMF considered 5 climate change models based on the CMIP5 Representative Concentration Pathways (RCP) scenarios 8.5 and 4.5. In integrated modeling for urban pavements, even under water depth conditions up to 1.0 m, there were no significant variations of moisture in the constituent layers of the pavement, so only the effects on flow variations for the pavements were studied. climate change scenarios in order to verify the performance of drainage infrastructures. Under these conditions, climate change models indicate an increase in flows of up to 600%, which may lead to more flooding events in the region. For road pavements, the performance analysis showed an estimated 1.0 to 5.6 years lower structure life than the model without considering climate variability, indicating that without the integrated methodology, the project could be undersized. Climate change models point out that, for RMF, average rainfall should be reduced and years of above average rainfall will be less frequent. In general, it was observed that the integrated methodology provides gains in the development of infrastructure projects.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/47971
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