[pt] Os fluxos de detritos são perigosos riscos naturais, que afetam países com intensas precipitações e terrenos montanhosos. Tais eventos configuram alto perigo para a vida humana e danificação de infraestrutura, resultando em importantes perdas econômicas. O estudo de fluxos de detritos envolve um mecânismo complexo e suas técnicas de previsão são baseadas na calibração de modelos, que devem ser delimitados por tentativa e erro de eventos anteriores. Tais previsões são ferramentas valiosas para delimitar as potenciais áreas de risco e, dessa forma, projetar medidas de mitigação e convivência. O principal objetivo deste trabalho foi analisar o comportamento de quatro fluxos de detritos deflagrados por precipitações de alta intensidade em regiões tropicais utilizando modelagem numérica em 2D e 3D. Foram analisados os casos de Lajas e Llano de la Piedra na Costa Rica e os casos de Córrego D Antas e Hospital São Lucas no Rio de Janeiro. Os principais parâmetros utilizados, na avaliação do risco deste tipo de movimentos de massa, são: a distância percorrida, a área de impacto, a velocidade e profundidade do fluxo. Os casos foram calibrados utilizando a reologia de Voellmy. A definição dos parametros na calibração é vital, pois oferece a possibilidade de previsões de primeira ordem, feita sobre escorregamentos acontecendo em condições semelhantes. Os resultados da análise dinâmica mostram valores consistentes entre os valores observados e as modelagens numéricas em 2D e 3D para os principais parâmetros avaliados, corroborando o uso destas ferramentas para análises de risco e projeção de medidas de mitigação e convivência. / [en] Debris flows are dangerous natural hazards affecting countries with steep terrains and heavy rainfall. They are associated with serious risks to human lives and infrastructure leading to important economic losses and fatalities. Debris flows involve complex mechanics and prediction techniques that are based on the calibration of models that must be constrained by trial-and-error back-analysis of previous landslides. Such predictions are a valuable tool for outlining potential hazard areas and the development of mitigation strategies and design of protective structures. The main goal of this work was to analyze the behavior of four debris flows triggered by heavy rainfall in tropical regions with numerical modelling. The Voellmy rheology was used to calibrate the cases occurred in Lajas and Llano de la Piedra in Costa Rica, and Córrego D Antas and Hospital São Lucas in Rio de Janeiro. The main parameters used for landslide risk assessment are runout distance, potential impact area, flow velocity and flow depth. The definition of appropriate calibrating parameters is important because it provides the possibility of first order predictions to be made about the motion of future landslides happening under similar conditions. The results of the dynamic analysis showed that consistent values were obtained for the main parameters evaluated in the 2D and 3D runout models, verifying the usefulness of these tools for landslide risk assessment and the project of protection structures.

[pt] A identificação de áreas com predisposição à ocorrência de desastres naturais surge como informação importante, principalmente no contexto urbano. Sendo assim, o objetivo desse estudo foi propor uma metodologia para o mapeamento de áreas de risco de fluxo de detritos, considerado como um dos acidentes naturais que mais provocam mortes e perdas materiais. Para tanto, esse estudo fez a modelagem de estabilidade das encostas diretamente num software GIS, em que foram utilizados o Modelo do Talude Infinito, para o cálculo da estabilidade, e do Método CN, como modelo de infiltração. Na análise de risco, considerou-se que Risco é definido pelo produto da probabilidade de ocorrência de um fluxo de detritos (Perigo), onde é avaliada a influência das características do meio físico e do seu processo deflagrador; com a severidade das suas consequências, medidas em termos de população afetada (Exposição) e suas fragilidades (Vulnerabilidade). Os resultados obtidos foram satisfatórios, indicando que a metodologia foi adequada para atingir os objetivos propostos, qualificando-a como viável e promissora para estudos futuros. Dentre as suas vantagens tem-se: ser facilmente replicada para outras áreas de estudo, possuir uma sequência simples de cálculos possuir dados de entrada de fácil obtenção e apresentar baixo custo computacional. / [en] The identification of areas prone to the occurrence of natural disasters is an important information, especially in urban areas. Therefore, this study aimed to propose a methodology for debris flow risk assessment, considered as one of the natural disasters that most cause deaths and material losses. To this end, this study made the slope stability modeling directly in a GIS software, in which the Infinite Slope Model was used for the slope stability calculation, and the CN Method, as the infiltration model. For the risk assessment, Risk is defined by the product of the probability of the occurrence of a debris flow event (Hazard), where the influence of the environment s physical characteristics and its triggering process are evaluated; with the severity of its consequences, measured in terms of the affected population (Exposure) and its weaknesses (Vulnerability). The results obtained were satisfactory, indicating that the methodology presented was adequate to achieve the proposed objectives, qualifying it as viable and promising for future studies. Among its advantages: being easily replicated to other areas of study; have a simple sequence of calculations; have easily obtainable input data; and present low computational cost.

[pt] Esta tese insere-se no contexto de diversos trabalhos realizados pelo grupo de estudo de Movimentos de Massas formado pelas Instituições PUC-Rio e COPPE-UFRJ, liderado pelos Professores Alberto Sayão e Anna Laura Nunes. O trabalho busca abordar formas de se obter as forças de impacto de fluxos de detritos brasileiros, principalmente advindas da parcela referente aos blocos de rocha (parcela não viscosa) do movimento. O tema ainda necessita de metodologias bem definidas e aplicáveis a casos que, recentemente, apresentam-se como objeto de estudo pelas comunidades técnicas e acadêmicas, no esforço de se mitigar e/ou conviver com movimentos de massa, cada vez mais presentes nas cidades brasileiras. Assim, propõe-se uma metodologia que utiliza ferramentas numéricas como o DAN-3D e o ROCFALL para se obter as forças de impacto dos blocos rochosos em estruturas de contenção estáticas e dinâmicas, levando em consideração parcelas viscosas e forças de atrito, bem como, compara-se a metodologia proposta com as métodos empíricos já existentes. Para obtenção dos resultados buscou-se a aplicação da metodologia em três casos recentes, de importantes fluxos de detritos ocorridos no Brasil, situados na Serra do Mar, mais precisamente nos municípios de Nova Friburgo e Teresópolis no Rio de Janeiro e em São Sebastião em São Paulo. / [en] This thesis is part of the context of several works carried out by the study group of Mass Movements formed by the Institutions PUC-Rio and COPPE-UFRJ, led by Professors Alberto Sayão and Anna Laura Nunes. The work seeks to address ways of obtaining the impact forces of Brazilian debris flows, mainly arising from the portion referring to the rock blocks (non-viscous portion) of the movement. The subject still needs well-defined methodologies applicable to cases that, recently, have become an object of study by the technical and academic communities, in an effort to mitigate and/or coexist with mass movements, increasingly present in Brazilian cities. Thus, a methodology is proposed that uses numerical tools such as DAN-3D and ROCFALL to obtain the impact forces of rock blocks in static and dynamic containment structures, taking into account viscous portions and frictional forces, as well as the proposed methodology is compared with existing empirical methods. To obtain the results, we sought to apply the methodology in three recent cases of important debris flows that occurred in Brazil, located in the Serra do Mar, more precisely in the municipalities of Nova Friburgo and Teresópolis in Rio de Janeiro and in São Sebastião in São Paulo.