Obras Geotécnicas

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DESCRIÇÃO
Estudo sobre os principais fatores relacionados aos projetos das principais obras geotécnicas.
PROPÓSITO
Conhecer as obras lineares, de túneis e de barragens existentes na engenharia e a relação
desse reconhecimento com a área de intervenção profissional.
OBJETIVOS
MÓDULO 1
Reconhecer as obras lineares existentes na Engenharia: rodovias, ferrovias, canais, dutos e
linhas de transmissão
MÓDULO 2
Reconhecer as obras de túneis existentes na Engenharia: rodoviários, ferroviários e
metroviários
MÓDULO 3
Reconhecer as obras de barragens existentes na Engenharia bem como seus elementos, tipos
e etapas de projeto
INTRODUÇÃO
OBRAS GEOTÉCNICAS
AVISO: orientações sobre unidades de medida.
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AVISO: ORIENTAÇÕES SOBRE UNIDADES DE
MEDIDA
Em nosso material, unidades de medida e números são escritos juntos (ex.: 25km) por
questões de tecnologia e didáticas. No entanto, o Inmetro estabelece que deve existir um
espaço entre o número e a unidade (ex.: 25 km). Logo, os relatórios técnicos e demais
materiais escritos por você devem seguir o padrão internacional de separação dos números e
das unidades.
MÓDULO 1
 Reconhecer as obras lineares existentes na Engenharia: rodovias, ferrovias, canais,
dutos e linhas de transmissão
OBRAS LINEARES
OBRAS DE INFRAESTRUTURAS DE
ESTRADAS
Os investimentos em infraestrutura são determinantes para o desenvolvimento de um país, por
isso são justificados plenamente em virtude de desencadearem produção. Dentre esses
investimentos, destacam-se as obras geotécnicas.
Você pode observar essas obras o tempo inteiro! Veja só:
Você pode viajar de carro graças a uma rodovia. Ou ainda, pode precisar atravessar uma
montanha e depender da construção de um túnel. A chegada de uma encomenda depende de
uma via de transporte, seja rodovia, ferrovia ou hidrovia.
Para ler este conteúdo, você certamente está utilizando energia. No Brasil, a maior parte da
energia é gerada em usinas hidrelétricas, as quais dependem de uma barragem de terra ou de
enrocamento.
Para essa energia produzida chegar até você, ela depende de uma ligação por meio de linhas
de transmissão.
Enfim, neste conteúdo, vamos estudar as obras geotécnicas, e aqui elas serão divididas em
três grupos:
OBRAS LINEARES
Representadas pelas rodovias, ferrovias, canais, dutos e linhas de transmissão.
TÚNEIS
Podem ser rodoviários, ferroviários e metroviários.
BARRAGENS
Podem ser em solo, em enrocamento ou de rejeitos.
 COMENTÁRIO
As obras lineares são aquelas em que uma das dimensões (geralmente o comprimento) é
muito maior e mais importante que as outras duas (a largura e a espessura).
Detalhadamente, vamos aprender agora um pouco sobre: rodovias, ferrovias; canais, dutos e
linhas de transmissão.
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FASES DE PROJETO DE UMA OBRA
LINEAR
O processo de projetação de uma obra linear envolve a aplicação do conhecimento, das
aptidões pessoais e das experiências de projetistas em benefício da resolução dos problemas
inerentes ao projeto.
 ATENÇÃO
Ao desenvolver o projeto, seja ele de uma obra linear ou de qualquer outra obra de engenharia,
o que se deve ter em mente é que não existe resposta ou solução perfeita. O projeto, seja ele
de uma rodovia, ferrovia, canal, barragem, túnel ou qualquer outro, não deve se limitar a
obedecer às regras rígidas ou soluções rotineiras e convencionais.
Os projetos geralmente possuem dois níveis de detalhamento descritos na Lei nº 8666/93, a
Lei de Licitações:
Projeto básico
É “o conjunto de elementos necessários e suficientes (...) para se caracterizar a obra ou
serviço” (art. 6, Inciso IX). Com esse projeto é possível orçar a obra ou serviço inteiro, pois
se infere que já existem elementos suficientes para tal.

Projeto executivo
É “o conjunto de elementos necessários e suficientes à execução completa da obra (...)” (art. 6,
Inciso X). Com esse projeto é possível executar a obra completamente, pois já se possui
elementos suficientes para que isso ocorra.
Em seguida ao projeto executivo, ocorre a execução dos serviços (art. 7). No caso de obras
de engenharia, isso se confunde com a operação e utilização da obra.
Tenha em mente que, para desenvolver todos esses projetos de que falaremos aqui, é
necessária uma série de estudos para se obter as informações pertinentes ao desenvolvimento
ao projeto, as quais estão baseadas em conhecimentos de várias áreas da Engenharia:
Geologia, Geotecnia, Hidrologia, Hidráulica, Engenharia Estrutural e Engenharia Ambiental, só
para citar alguns exemplos.
PROJETOS DE RODOVIAS E FERROVIAS
A seguir, serão apresentados os estudos e levantamentos necessários para desenvolver os
projetos de rodovias e de ferrovias:
RECONHECIMENTO OU ANTEPROJETO
Fase em que se reconhece o terreno para fazer a escolha do traçado da rodovia. Esse
reconhecimento envolve o levantamento e a análise de dados geográficos e geotécnicos da
região, pois assim pode-se mapear os possíveis obstáculos para a construção. Essa é a
primeira fase do projeto.
EXPLORAÇÃO OU PROJETO
É a segunda fase do projeto. É nela que se faz o estudo de volume de tráfego, peso máximo
suportado, hidrologia e outras características físicas e químicas do local. Essas análises podem
intervir na escolha do traçado da rodovia.
PROJETO DEFINITIVO
É a terceira e última fase do projeto, onde são realizados os cálculos necessários para
construção da rodovia. Nessa fase, deve-se montar um documento, contendo as duas fases
anteriores, além das memórias dos cálculos que são exclusivos dessa terceira fase. Além
disso, o documento também deve conter justificativa de soluções e processos adotados,
quantificação de serviços, especificações de materiais e orçamento.
RODOVIAS
Rodovias, em uma definição sumária, referem-se a estradas que permitem o deslocamento de
veículos sobre rodas, por meio do contato entre a borracha do pneu e uma superfície que pode
ser em solo, em asfalto ou em concreto.
COMPONENTES GEOMÉTRICOS E ELEMENTOS
DE SUPERESTRUTURA DA RODOVIA
As rodovias possuem os seguintes componentes geométricos e condicionantes de projeto:
ACOSTAMENTO
Composto por faixas que ladeiam as pistas de rolamento e auxiliam, em geral, a operação da
rodovia.
DISTÂNCIAS DE VISIBILIDADE
Parâmetros que garantem a visibilidade de quem trafega na rodovia. Essa característica
dependerá do traçado dessa rodovia.
EIXO DA RODOVIA
Alinhamento longitudinal da estrada e sobre ele inicia-se um traçado rodoviário, que engloba
um alinhamento horizontal e outro alinhamento vertical. Nas estradas de rodagem, o eixo
localiza-se na região central da pista de rolamento.
ESTAQUEAMENTO DE UMA RODOVIA
Sistema de demarcação de pontos igualmente distanciados estabelecido para se identificar
elementos do traçado como pontos notáveis e curvas. Esses pontos são chamados de
estacas, são numerados sequencialmente e geralmente distam 20m entre si.
PERFIL LONGITUDINAL
Representação, em escala conveniente, da interseção da estrada com a superfície cilíndrica
vertical que contém o eixo da rodovia. Envolve a fixação de tangentes (trechos retos) e de
curvas (arcos de circunferências ou de parábolas) para formar o traçado por onde a rodovia vai
passar.
PISTA DE ROLAMENTO
Pista destinada ao deslocamento dos veículos rodoviários. A pista de rolamento contém, no
mínimo, duas faixas de tráfego capazes de conter a largura do veículo acrescida de folgas
laterais para permitir que os veículos circulem de forma segura.
PLANTA
Representação, em escala adequada à fase do projeto, da projeção da estrada sobre um plano
horizontal. Envolve a fixação de tangentes (trechos retos) e de curvas (arcos de
circunferências e de espirais de transição) para formar o traçado por onde a rodovia vai passar.
SEÇÕES TRANSVERSAIS
Representações transversais de uma rodovia em um plano vertical. Essa representação é
importante, pois os elementos de velocidade, capacidade de tráfego, nível de serviço,
aparência e segurançada rodovia dependem dessa informação. As seções transversais podem
ser dos tipos corte, aterro e mista.
CORTE
Refere-se a uma estrada projetada abaixo do nível da superfície do terreno natural.
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 Seção em corte.
ATERRO
Refere-se a uma estrada projetada acima do nível do terreno natural.
 Seção em aterro.
MISTA
Refere-se ao projeto da rodovia que possui simultaneamente um lado acima do terreno natural
e outro lado abaixo do terreno nautral.
 Seção mista.
VEÍCULOS DE PROJETO
Veículos de teste para poder determinar as proporções da rodovia, como raios das curvas,
largura da pista, capacidade em peso e volume etc.
Uma rodovia também é definida pelos seguintes elementos de superestrutura:
PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
São aqueles que possuem uma ou mais camadas internas. Essas camadas não sofrem esforço
de tração.
REVESTIMENTO
É a camada superior (capa). Pode sofrer resistência à tração e, por conta disso, é projetada
para oferecer resistência. Por isso, geralmente, é produzida com materiais betuminosos e
agregados. A capa é ligada à base, por meio do Binder, que é um elemento que cria uma
camada de ligação da base com a capa asfáltica. O Binder é composto de cimento asfáltico,
reforçado por agregados de diversos tamanhos.
BASE
É a camada que está acima da sub-base. Constitui-se de material granular devidamente
compactado, oferecendo uma superfície plana.
SUB-BASE
É outra camada granular, agora existente sobre o subleito. Os grânulos são compactados e
oferecem uma superfície plana.
REFORÇO DO SUBLEITO
Existe somente em caso de pavimentos muito espessos. Também é composto de grânulos
compactados que oferecem superfície plana.
SUBLEITO
É o terreno de fundação que serve como base para a construção da rodovia.
FERROVIAS
Ferrovias, em uma definição sumária, referem-se a estradas que permitem o deslocamento de
veículos sobre rodas metálicas.
A seção transversal da infraestrutura das ferrovias é bem semelhante à das rodovias. A
diferença está nas dimensões, que são adequadas a uma outra espécie de veículo, e na
terminologia de alguns de seus elementos.
Além disso, no caso rodoviário, é possível passar com o carro em uma via aberta apenas com
revestimento primário, sem pavimento. No caso ferroviário, isso não acontece: a locomotiva e
os vagões precisam de trilhos sobre os quais possam se deslocar.
ELEMENTOS DA SUPERESTRUTURA DA
FERROVIA
A superestrutura é constituída fundamentalmente de trilhos, dormentes e lastro. Além desses
componentes essenciais, existem elementos adicionais, conforme a imagem a seguir:
 Superestrutura típica de ferrovia.
Vejamos alguns desses componentes a seguir:
Trilho
É a peça básica e característica da via permanente ferroviária, destinada ao rolamento dos
veículos para guiá-los em seu deslocamento. Possui uma seção mais espessa na parte
superior chamada boleto, que sofre desgaste causado pela abrasão das rodas. A base de
apoio do trilho é plana e larga e se chama de patim, enquanto a parte mais fina que liga boleto
e patim é a alma.
Bitola
É a distância que os trilhos devem ter para se manter paralelos e retos, de modo a estarem
sempre adequados à distância entre as rodas das composições (trens, metrôs, bondinhos etc.).
Essa distância é chamada de bitola e é medida entre as faces internas do boleto.
Dormentes
São peças colocadas transversalmente à via, igualmente espaçadas, para servir como apoio
aos trilhos e garantir a altura e a inclinação da bitola. São peças de dimensões padronizadas
com espaçamento conforme o valor das cargas solicitantes verticais e horizontais que são
transmitidas pelos trilhos, distribuindo-as para o lastro.
Os lastros mais comuns são de madeira ou concreto. Enquanto o primeiro proporciona as
melhores condições para os dormentes graças a suas propriedades mecânicas, os dormentes
de concreto podem ser fabricados em três tipos: monobloco, bibloco e articulado.
MONOBLOCO
Constituído por um único bloco de concreto que sustenta os dois trilhos paralelos.
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BIBLOCO
Trata-se de dois blocos de concreto. Cada um sustentando um dos trilhos, porém ambos estão
interligados por uma barra de metal.
ARTICULADO
Pode ser monobloco ou bibloco. Permite a mudança da composição de uma linha férrea para
outra.
Lastro
É um componente da superestrutura entre os dormentes e a plataforma. Tem a função de
distribuir os esforços provenientes das cargas dos veículos no subleito, bem como ser um
obstáculo aos movimentos longitudinal e transversal dos dormentes, impedindo deslocamentos
da linha.
Embora o sublastro seja considerado elemento da infraestrutura, tem uma forte
interdependência com o lastro, com propriedades drenantes e funções econômicas.
 SAIBA MAIS
No Brasil, predomina a bitola larga, com b=1,60m, e a bitola métrica, com b=1,00m. Em
algumas regiões, pode-se superpor os dois tipos de malhas para possibilitar a circulação com
trens de duas bitolas, chamada de bitola mista, que possui três trilhos.
 ATENÇÃO
Você deve estar percebendo que a função do lastro se assemelha à da base: distribuir os
esforços provenientes das cargas dos veículos nas camadas inferiores. Por isso, as partículas
do lastro devem estar em íntimo contato entre si para, por meio do atrito, cumprirem essa
finalidade de transmissão de carga.
CANAIS
Os canais são condutos naturais ou artificiais, destinados a escoar as águas, com uma
superfície livre, geralmente, a parte superior. São construídos tanto ao longo dos próprios
cursos d’água da rede hidrográfica, modificados de acordo com as necessidades, como
escavados em terra seca.
Os canais diferenciam-se pela utilização das águas conduzidas e pelas características do meio
físico envolvido. O resultado desses fatores é um conjunto de peculiaridades como aspectos
construtivos e procedimentos de manutenção dos canais durante sua operação, com reflexo
intenso na condução desses projetos de obras hídricas.
 ATENÇÃO
A condução da água por um canal, de acordo com sua finalidade, determina vários critérios
básicos, como o de admitir ou não perdas d'água. Canais de navegação e de retificação de
rios, por exemplo, em geral admitem tais perdas; enquanto aqueles que aduzem água, seja
para o abastecimento urbano ou para irrigação, em geral não podem perder esse recurso.
Os tipos de canais mais comuns são:
hidrovias;
canais de irrigação;
canais de adução para abastecimento;
canais para drenagem de áreas encharcadas;
canais de retificação de cursos naturais para os mais diversos fins.
O canal, quanto à concepção do projeto, pode ser construído escavado, em aterro, estrutural
ou misto. A seguir, veja os tipos mais comuns de canal considerando a seção transversal:
SEÇÃO TRAPEZOIDAL
SEÇÃO RETANGULAR
SEÇÃO TRIANGULAR
SEÇÃO CIRCULAR
PROJETOS DE CANAIS
Agora, veremos como são projetados alguns tipos de canais para utilizações bem definidas:
HIDROVIAS
Envolvem tanto canais de acesso (aproximação ou saída de embarcações de alguma obra
fluvial) quanto canais de navegação quando são projetados para garantir profundidade mínima
em qualquer ponto da hidrovia. Em geral, fazem parte de um sistema mais complexo que
compreende eclusas, barragens e portos e que controla a navegação de embarcações. Os
canais de acesso e de navegação mais usuais têm seção transversal retangular ou trapezoidal.
CANAIS DE RETIFICAÇÃO
Podem ser concebidos para controle de cheias; para a organização do espaço visando ao uso
do solo e para o controle de processos erosivos-deposicionais etc.
CANAIS DE IRRIGAÇÃO
Devem facilitar o escoamento d'água sem provocar erosão ou deposição de sedimentos. Em
geral, os canais de irrigação de maior porte, que aduzem e distribuem água até os lotes
irrigados, são dotados de revestimentos para evitar perdas d'água importantes.
 ATENÇÃO
A profundidade mínima do canal deve atender ao calado máximo da embarcação ou comboio
(distânciavertical entre a superfície da calha e a superfície da rodovia) que serve como padrão
para o projeto geral da hidrovia.
A largura mínima do canal deve levar em conta condições mínimas de segurança para a
embarcação, tanto em percurso individual como em cruzamento.
LINHAS DE TRANSMISSÃO E DUTOVIAS
As linhas de transmissão de energia elétrica e as dutovias são obras de engenharia lineares
bem superficiais, envolvendo quase sempre apenas o horizonte de solo e a rocha decomposta.
Portanto, essas obras assumem proporções grandiosas e importantes tanto do ponto de vista
logístico como operacional. Trata-se de tipos de obras que podem ser aéreas, subaquáticas,
enterradas ou subterrâneas.
As linhas de transmissão são consideradas apenas obras aéreas, apoiadas por meio de
torres metálicas nas superfícies do terreno.
Em geral, podem ser compostas de postes ou torres. Os postes são formados de madeira, de
metal ou de concreto constituídos de peça única e altura limitada, o que torna seu transporte
difícil. Já as torres são formadas de peças metálicas e possuem dimensões maiores do que os
postes; mas são constituídas de peças metálicas menores que exigem operações complexas
para serem montadas no local.
As dutovias, por sua vez, são consideradas obras enterradas ou subterrâneas e, por isso,
prescindem de maiores estudos geológicos principalmente o estudo da estrutura da parede do
duto com o conjunto solo-rocha.
As dutovias são compostas por tubulações instaladas em valas com até 5m de profundidade,
ou por meio de túneis escavados em solo ou rocha. Geralmente, podem transportar água bruta
ou tratada (adutoras), esgotos e efluentes em geral (coletores, interceptores e emissários),
óleos (oleodutos), gases (gasodutos) e cabos elétricos ou telefônicos. São construídas com
tubos de aço, ferro fundido, concreto, cerâmica e plásticos, e seus diâmetros variam de pouco
mais de 1cm, nas redes de adução, até metros, em galerias de esgoto.
 SAIBA MAIS
A transmissão primária, quase sempre com tensões superiores a 13,8kV e transmitida por meio
de sistemas com torres metálicas, é chamada de alta tensão, enquanto a transmissão
secundária, para distribuição da energia e de tensões inferiores a esse valor por meio de
postes, é chamada de baixa tensão.
VEM QUE EU TE EXPLICO!
Rodovias
Ferrovias
Canais
VERIFICANDO O APRENDIZADO
MÓDULO 2
 Reconhecer as obras de túneis existentes na Engenharia: rodoviários, ferroviários e
metroviários
TÚNEIS NA ENGENHARIA
TIPOS DE TÚNEIS
Dá-se o nome de túnel a uma passagem subterrânea que facilita ou torna possível o acesso a
um determinado local ou via. Trata-se de construções que podem ser desenvolvidas pelo ser
humano, por meio de uma escavação em rocha ou em solo, ou que podem ser realizadas pela
própria natureza ao longo do tempo. O objetivo dos túneis construídos pelo homem é permitir
uma passagem direta através de certos obstáculos, que podem ser elevações, rios, canais,
áreas densamente povoadas etc.
O que será apresentado aqui são os túneis utilizados para transporte, os quais, nesse caso,
têm a função de ligar duas seções de uma estrada, de uma via férrea – sendo ferroviária ou
metroviária – ou uma avenida ou rua. Veja alguns exemplos de túneis:
Interior de túnel rodoviário.
Trem-bala passando pelo Túnel Seikan, no Japão.
Túnel metroviário em Viena, Áustria.
 ATENÇÃO
Além do nosso estudo, é importante perceber que o túnel terá a superestrutura do modal de
transporte em que ele será utilizado. Note nos exemplos apresentados que o túnel rodoviário
deve ser dotado de pista de pavimentação asfáltica ou de concreto para poder efetivamente
ligar duas porções de uma rodovia. E no caso do túnel ferroviário, deve ser adotada a
superestrutura ferroviária formada por lastro, dormentes, trilhos, sinalização e linha energizada
para possibilitar a ligação que se deseja entre as vias.
 SAIBA MAIS
Atualmente, os túneis respondem por mais de 90% do volume de escavações subterrâneas
civis em todo mundo. Nas últimas décadas, os túneis totalizaram de 500 a 1.000km perfurados
por ano, correspondentes a 20.000 a 40.000m3 de volume escavado. Além disso, seus
comprimentos e suas seções transversais mais comuns variam respectivamente de 150 a
1.500m e 15 a 75m2, podendo atingir seções transversais de mais de 200m2 em estações
metroviárias subterrâneas.
TIPOS DE ESCAVAÇÃO E SEUS MÉTODOS
Vamos agora nos aprofundar quanto ao tipo da escavação, que pode ser feita em rocha ou em
solo.
ESCAVAÇÕES EM ROCHA
Quanto à escavação em rocha, a não ser nos casos de túneis curtos, ou seja, com menos de
200m de comprimento, que utilizam somente uma frente de escavação, são normalmente
estabelecidas duas ou mais frentes de escavação. A configuração mínima é a escavação com
duas frentes, uma para cada saída do túnel.
Trata-se de uma construção que envolve operações de perfuração e de detonação de
explosivos. Se fosse determinada uma sequência das operações, seria a seguinte:
Perfuração da frente de escavação com marteletes.
Carregamento dos furos com explosivos.
Detonação dos explosivos.
Ventilação e remoção dos detritos e da poeira.
Remoção da água de infiltração, se necessário.
Colocação do escoramento para o teto e paredes laterais, se necessário.
Colocação do revestimento, se necessário.
Com relação ao avanço da escavação do túnel, existem diferentes métodos, sendo estes os
mais comuns:
Escavação total
Toda a frente do túnel é perfurada e dinamitada. É o método adequado para a escavação de
túneis pequenos, com cerca de 3m de diâmetro.
Escavação por galeria frontal e bancada
Ocorre o avanço da parte superior do túnel, sempre adiante da parte inferior. O desmonte da
bancada fica facilitado e apresenta um modus operandi bem semelhante à escavação de
pedreiras, utilizando bancadas.
Escavação com galerias
Abre-se um túnel menor, chamado de galeria, antes da escavação total da frente. Essa galeria
de escavação pode ser chamada de central, fundo, teto ou lateral. Geralmente, esse método é
vantajoso para a construção de túneis bastante largos.
 COMENTÁRIO
Iniciais de New Austrian Tunneling Method, em português, Novo método austríaco de
abertura de túneis, o NATM é um método que utiliza a rocha circunvizinha e as cavidades do
local como elemento de sustentação da escavação ao invés de ser elemento de carga. Outros
meios de suporte do NATM consistem em: 
Ancoragens com tirantes (sejam eles tensionados, ou de ancoragem ativa ou não
tensionados ou de ancoragem passiva).
Concreto projetado aplicado por máquina que utiliza ar comprimido.
Cambotas metálicas (são perfis metálicos, em geral circulares, utilizados para fazer
túneis).
TIRANTES
Tirantes são elementos passivos que trabalham sobre tração, transmitindo esforços de um
ponto a outro. Em geral, é uma barra de aço enterrada no solo verticalmente. A ancoragem
passiva é realizada, tendo como base, blocos de concreto.
ESCAVAÇÕES EM SOLO
A escavação em solos ou em materiais moles divide-se em construção a céu aberto (quando
se cava a vala, e ela fica com a superfície aberta, a céu aberto) e construção em
subsuperfície (quando se faz o buraco, sem romper a superfície do solo).
A construção a céu aberto se distingue pelo tipo de escoramento, conforme veremos a seguir:
ESCORAMENTOS POR MEIO DE TALUDES
INCLINADOS
Método de construção bem simples, destinado a escavações não muito profundas. A inclinação
do talude depende diretamente do tipo de solo, então deve-se tomar cuidado com sua
determinação. Se for possível a escavação livre, sem escoramento, é a condição mais
racionalizada para os trabalhos; contudo isso é possível somente se na superfície existir lugar
suficiente tanto para a escavação como para o tráfego.
ESCORAMENTOS POR MEIO DE ESTRUTURAS
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Nesse tipo de escoramento, são utilizadas estruturas como paredes de estacas metálicas,
pranchões de madeira, estacas justapostas, estacas-prancha de aço. É obedecida a seguinte
sequência:escavação manual e mecanizada, escoramento das paredes, concretagem do túnel
e reaterro, sem que as estruturas de escoramento façam parte da estrutura do túnel. Também é
utilizado quando o talude é muito vertical a ponto de não permitir a escavação livre, já
apresentada aqui.
ESCORAMENTOS POR MEIO DE PAREDES-
DIAFRAGMA
Em oposição ao método anterior, antes do início da escavação, os escoramentos farão parte
da estrutura do túnel. Nesse caso, são escavadas seções com cerca de 5m de comprimento
até a profundidade onde deverá ficar a base do túnel. Tais seções são escavadas em meio à
lama bentonítica para não haver desmoronamentos. Em seguida, são colocados
respectivamente, a ferragem e o concreto, o qual expulsa a lama para ser usada em outra
seção, separada da anterior em cerca de 5m. O processo se segue continuamente até o final
da escavação.
ESCORAMENTOS POR MEIO DE COURAÇAS
Esse método traz menos problemas para o tráfego superficial, sendo aplicáveis a quase todos
os tipos de solo, com presença ou não de nível d´água. Atualmente, existem três tipos de
couraça:
Couraça manual.
Couraça semimecanizada, onde ferramentas, geralmente hidráulicas, são acionadas
individualmente por trabalhadores.
Couraça totalmente mecanizada.
Nas escavações mais atuais, são muito comuns as máquinas perfuratrizes de túneis,
chamadas de tuneladoras (tunnel boring machine). Trata-se de uma máquina que aumenta
muito a produtividade da escavação de túneis.
ETAPAS DE PROJETO DE TÚNEIS
As etapas do projeto de túneis são bem semelhantes às etapas do projeto de estradas e obras
lineares. Como tais, também são divididas em fases:
1
PROJETO CONCEITUAL
Engloba estudo das alternativas de soluções de engenharia para o traçado, seção transversal,
métodos de escavação, reforço estrutural etc. Diversos aspectos das alternativas de projeto
são condicionados por fatores de ordem geológica e geomorfológica, até culminar com a
eleição da melhor solução.
Embora, na maioria dos casos, o traçado, o tamanho e a forma da seção do túnel sejam
estabelecidos anteriormente ao reconhecimento geológico, em alguns casos, isso não ocorre,
principalmente quando o reconhecimento prévio de condições geológicas particularmente ruins
pode dar lugar a um novo traçado do túnel.
PROJETO BÁSICO
Engloba o detalhamento das alternativas levantadas na fase anterior. Nessa fase, as revisões e
os ajustamentos no projeto são função da interpretação de informações suplementares, como
locais e pormenorizadas, resultantes de levantamentos geológicos e geotécnicos mais
detalhados, de investigações adicionais e do monitoramento do comportamento hidráulico e
mecânico do meio rochoso. O objetivo é estabelecer todos os detalhamentos, adaptações e
ajustes necessários para a preparação do projeto para a licitação da obra, em um grau em que
orçamentos e especificações sejam definidos com precisão.
2
3
PROJETO EXECUTIVO
A obra de um túnel é geralmente parte de uma obra maior, então é nessa fase em que outras
investigações menos numerosas ocorrem em função de novos detalhes construtivos, como
confirmações dos modelos geológicos, da geometria final de uma escavação e das
conformações com projetos executivos adjacentes.
Como se trata de uma obra que pressupõe a escavação de um meio, seja em rocha ou em
solo, o levantamento geológico reveste-se de uma importância significativa.
O principal documento geológico utilizado é um corte ao longo de seu plano axial, que deve
indicar os diferentes tipos de rochas e solos no futuro traçado do túnel, as eventuais
deficiências geológicas – como falhas ou diaclases –, ou o nível hidrostático ou algum achado
– como águas de infiltrações ou fontes subterrâneas no corte.
VEM QUE EU TE EXPLICO!
Escavações em rocha
Escavações em solo
VERIFICANDO O APRENDIZADO
MÓDULO 3
 Reconhecer as obras de barragens existentes na Engenharia bem como seus
elementos, tipos e etapas de projeto
BARRAGENS NA ENGENHARIA
BARRAGENS
Barragem é definida como uma obra construída transversalmente a vales ou depressões com o
objetivo de elevar o nível da água dos cursos naturais ou para formar reservatórios que
acumulem água temporariamente.
Uma barragem, principalmente as grandes, é o tipo de obra que impacta muito o meio
ambiente à sua volta. Uma barragem pode modificar o regime de um rio, criando um
reservatório ou até um lago artificial a partir de sua construção.
Com isso, os níveis dos lençóis freáticos próximos à barragem tornam-se completamente
alterados e modificados, bem como o desnível de água entre montante e jusante da barragem
cria gradientes hidráulicos, ou seja, diferenças de pressões hidrostáticas, bem elevados.
Uma barragem muda completamente uma paisagem e, por isso, a segurança das barragens
deve ser olhada e monitorada com muito cuidado, pois os desastres que podem surgir devido
ao rompimento de barragens causam prejuízos materiais e humanos incalculáveis.
As principais aplicações das barragens são:
abastecimento de água doméstica e industrial;
irrigação;
geração de energia;
navegação;
controle de enchentes ou de poluição;
retenção de detritos.
 ATENÇÃO
A diferença de dique para barragem é que o primeiro busca evitar o extravasamento de um
reservatório de água após o fechamento da barragem, não barrando completamente o rio.
Barragens necessariamente barram completamente a passagem do rio para formar
reservatórios, acumulando água temporariamente.
TIPOS E PARTES DAS BARRAGENS
Vejamos as definições mais importantes relativas aos tipos e às partes das barragens:
PARAMENTOS
São definidos pelas superfícies regulares que envolvem os elementos estruturais mais
importantes em ambas as faces de uma barragem.
CRISTA
É a parte superior da barragem, onde, às vezes, existe uma pista para passagem de veículos.
BASE
Constitui a superfície de apoio da estrutura da barragem sobre o terreno, excluindo cortinas e
trincheiras de impermeabilização eventualmente existentes.
CORPO
É limitado pela crista ou pelo coroamento, pela base e pelos paramentos de montante e
jusante.
OMBREIRAS
São as partes da fundação de uma barragem próximas às encostas que limitam lateralmente a
obra.
FUNDAÇÃO
É a parte do terreno natural próximo à base da barragem.
VERTEDOURO
Também chamado de vertedor ou sangradouro, tem a função de escoamento das águas
excedentes à acumulação do reservatório, funcionando especialmente durante as enchentes.
TOMADA DA ÁGUA
É o órgão pelo qual é retirada a água do reservatório para a utilização prevista para a obra.
SISTEMA ADUTOR
É o conjunto de tubulações, podendo incluir túnel, que leva a água da represa até o local onde
será utilizada.
Quanto aos materiais de construção utilizados em sua construção, as barragens podem ser
classificadas em:
Barragens de terra
São construídas com solos de granulometria fina a grossa e permeabilidade baixa. As mais
comuns são as barragens homogêneas e as barragens zoneadas, ambas construídas a
partir da compactação do solo em camadas delgadas. As primeiras são feitas com um mesmo
tipo de solo, em geral argiloso e pouco permeável, e taludes mais abatidos, enquanto as
barragens zoneadas têm a zona central e o núcleo impermeáveis, e duas zonas externas, em
geral de materiais granulares, mais permeáveis e mais resistentes aos deslizamentos.
Barragens de rejeito
São destinadas a impedir resíduos indesejáveis de entrarem no fluxo normal das águas e, em
grande parte, são levantadas com os próprios rejeitos. Têm muita aplicação na mineração, em
que é necessária uma barragem para evitar que resíduos dos minérios tanto atinjam os corpos
d’água como poluam o meio ambiente.
Barragens de enrocamento
Chama-se enrocamento um aterro feito com fragmentos de rocha ou cascalho, compactado em
camadas por rolos vibratórios pesados. Nessas barragens, os deslizamentos de taludes são
menos comuns, em virtude do elevado ângulo de atrito do enrocamento. As barragens de
enrocamento são construídas preferencialmente sobrefundações resistentes, mas também
podem ser implantadas sobre outros materiais, como rocha alterada, aluviões compactos e
outros materiais.
ALUVIÕES COMPACTOS
 Legenda: Leque aluvial visível no Parque Nacional do Vale da Morte (EUA).
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Barragens de concreto por gravidade
As barragens de concreto podem ser construídas com concreto convencional ou,
frequentemente, com concreto compactado com rolo (CCR) e têm sua estabilidade assegurada
pelo seu peso e pela largura da sua base, devidamente adequados à resistência da fundação.
Barragens de contraforte
A barragem principal de Itaipu é um exemplo bem conhecido de barragem de gravidade.
Nessas barragens, a subpressão fica muito reduzida devido à menor área da base, enquanto o
peso da água sobre o paramento inclinado de montante praticamente elimina o tombamento.
Em contraposição, aumentam os esforços de compressão sob os contrafortes. Devido ao seu
menor peso, são barragens mais sensíveis a problemas de deslizamento.
Barragens em arco
A estabilidade, nesses casos, é garantida pela forma curva, que faz com que as pressões da
água sejam transferidas, em grande parte, para as ombreiras. Para que a transferência seja
eficiente, é necessário que o vale seja estreito e regular. Frequentemente, essas barragens
ainda requerem escavações consideráveis nas ombreiras e no leito do rio, tanto para atingir
rocha sã como para garantir uma geometria adequada.
ETAPAS DE PROJETO DE BARRAGENS
As etapas do projeto de barragens (e de suas aplicações, como usinas hidrelétricas,
reservatórios de abastecimento ou barragens de regularização de vazões) guardam bastantes
semelhanças com as etapas do projeto de estradas e obras lineares.
Como veremos, as etapas de estudo são seguidas pelas etapas de projeto. As etapas de
estudo envolvem, normalmente, as fases de levantamento de inventário e de estudos de
viabilidade, enquanto as fases de projeto envolvem o projeto básico e o projeto executivo, que
se divide em projeto de construção e projeto de operação.
Em toda obra de terra que estamos estudando aqui, a dimensão das áreas envolvidas e as
escalas de abordagem dos estudos variam de acordo com o tipo de obra. Por exemplo, estudar
a construção de uma estrada possui uma ordem de grandeza e de amplitude diferente da obra
de uma barragem, que envolve uma área bem maior de influência.
De modo geral, temos que:
Os trabalhos, que sempre são iniciados no âmbito regional e de grandes áreas, empregando
pequenas escalas com poucos detalhes...

...evoluem para os estudos de âmbito local e mais minuciosos, empregando escalas
significativas com grandes detalhes com alta precisão.
O enfoque, que inicialmente é bem centrado na Geologia da região, com o desenvolvimento do
projeto...

...evolui para um aspecto mais geotécnico, com o estudo mais aprofundado das ocorrências de
solos e rochas e de suas consequências para a construção da barragem.
Agora, vamos conhecer esses estudos:
ESTUDOS DE INVENTÁRIO
Nessa fase, identifica-se, ao longo de cursos de rios, os locais mais favoráveis – sob o ponto
de vista geológico e hidrográfico – à implantação das obras da barragem e de suas obras
auxiliares. Trata-se de estudos de natureza mais ampla, regional.
Topografia é a ciência que estuda as características da superfície:
Do ponto de vista geológico, visa identificar, preliminarmente, as características e os
problemas específicos dos locais preferenciais da construção da barragem, bem como as
ocorrências dos solos e rochas disponíveis e de suas consequências prováveis à
estabilidade de taludes, à maior ou menor suscetibilidade à erosão ou ao assoreamento.
Do ponto de vista hidrográfico, abrange os estudos de um rio inteiro ou de uma bacia
hidrográfica para definir o potencial hidrelétrico.
ESTUDOS DE VIABILIDADE
Os estudos têm por objetivo determinar, de maneira mais detalhada, as características do meio
físico, social e econômico, bem como sua importância para as diversas possibilidades de
aproveitamento.
Os estudos visam, ainda, à definição de arranjos mais adequados das obras civis, de modo
que possam ser processadas análises técnico-econômicas, comparativas entre alternativas de
obras. Para isso, são necessários maiores detalhamentos dos estudos na fase anterior:
estudos hidrológicos, topográficos, geológicos, geotécnicos, hidráulicos, de arranjo das
diversas estruturas das obras principais e auxiliares e até mesmo estudos energéticos e
econômicos.
Com relação aos estudos geológicos, as pesquisas devem identificar corretamente defeitos e
problemas que possam inviabilizar ou encarecer a obra, e assim eliminar as surpresas
geológicas maiores, como estabilidade de encostas e áreas passíveis de inundação. Para isso,
são necessários trabalhos como mapeamentos geológicos e classificações e caracterizações
geológico-geotécnicas dos solos de superfície e das ocorrências dos maciços rochosos.
PROJETO BÁSICO
A partir da definição da melhor alternativa na fase de estudos de viabilidade, são necessários
sua complementação e seu detalhamento. Embora esses estudos já permitam a concepção
básica da obra, com a geometria das escavações, dimensionamentos estruturais e hidráulicos,
níveis de fundações, tais definições acontecem apenas em nível preliminar. É só no projeto
básico, no entanto, que se desenvolve o estudo detalhado da obra de terra, em um grau que
depende do porte da obra e das dificuldades geológico-geotécnicas nos estágios anteriores do
projeto.
Assim é importante o detalhamento de todos os trabalhos, pois esses permitirão definir as
modificações, adaptações e ajustes necessários ao projeto, objetivando adequar, de maneira
mais segura e econômica, o projeto da obra, como um todo, ao meio físico escolhido. Além
disso, são preparados documentos de licitação, de modo que o grau de detalhe deve ser
aquele necessário para calcular com precisão o custo da obra. Diferenças entre o que consta
do projeto e o que é encontrado na construção podem causar aditivos contratuais de tempo e
de custo, aumentando o prazo e o custo da obra.
PROJETO EXECUTIVO
A etapa do projeto executivo contempla atividades de detalhamento e refinamento do projeto
básico das obras civis e dos equipamentos hidráulicos, elétricos e mecânicos. Caracteriza-se
pelas atividades complementares que se façam necessárias, e por aquelas que, devido a
algum impedimento ou necessidade de recursos mais amplos, não tenham sido executadas na
etapa anterior.
Nessa etapa, as atividades de projeto ocorrem em paralelo com a fase de construção da obra,
ou seja, pressupõe-se que a licitação já ocorreu, que já existe um contrato e que a empreiteira
já está trabalhando. Como grande parte dos ensaios que definiram o escopo da obra já
ocorreram, as investigações são menos numerosas em comparação com o projeto básico,
porém mais minuciosas, objetivando esclarecer detalhes construtivos, como a geometria final
de uma escavação ou os tratamentos previstos em cada estrutura ou, ainda, firmar os modelos
geomecânicos usados nas análises.
PROJETO DE OPERAÇÃO
Essa fase está relacionada às fases de enchimento do reservatório e de operação. É
necessário que o comportamento das estruturas e do reservatório seja investigado e
monitorado para comprovar a segurança geral da obra e verificar o seu comportamento ao
longo da utilização da barragem.
VEM QUE EU TE EXPLICO!
Tipos e partes das barragens
Etapas de projeto de barragens
VERIFICANDO O APRENDIZADO
CONCLUSÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Neste conteúdo, estudamos as obras geotécnicas, fazendo um panorama sobre todas elas:
rodovias, ferrovias, canais, dutovias, linhas de transmissão, barragens e túneis.
Iniciamos com o estudo das rodovias e das ferrovias, que embora guardem algumas
concordâncias em sua infraestrutura, apresentam superestruturas completamente diferentes.
Vimos que as diferenças mais marcantes são a presença de dormente e trilhos nas ferrovias e
de asfalto e concreto nas rodovias. Tambémé importante considerar a distinção entre o veículo
que percorre uma e outra via: é só comparar as cargas transportadas entre carros e trens que
você vai entender a necessidade de uma superestrutura própria e com mais capacidade de
carga nas ferrovias.
Vimos ainda que os canais são condutos naturais ou artificiais, destinados a escoar as águas,
com uma superfície livre, construídos ao longo dos próprios cursos d’água da rede hidrográfica,
modificados de acordo com requisitos bem particulares. Podem se tornar: hidrovias, canais de
irrigação, canais de adução para abastecimento, canais para drenagem de áreas encharcadas,
canais de retificação de cursos naturais, canais de regulação de fluxo. Como é possível
perceber, há muitas maneiras de se empregar canais.
Também abordamos os tipos de obra e as fases que seus projetos devem seguir. A primeira
fase sempre tem o objetivo de verificar o local da obra buscando por características que podem
trazer problemas; a segunda fase tem como objetivo desenvolver o projeto básico propriamente
dito; e a terceira fase que objetiva desenvolver o projeto executivo para a construção da obra.
 PODCAST
Agora, o especialista Giuseppe Miceli Junior encerra nosso estudo falando sobre os principais
tópicos abordados.
AVALIAÇÃO DO TEMA:
REFERÊNCIAS
ANTAS, P. M. et al. Estradas: projeto geométrico e de terraplenagem. Rio de Janeiro:
Interciência, 2010.
CHIOSSI, N. J. Geologia de engenharia. 3. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2013.
CUNHA, M. A. (coord.) Ocupação de encostas. São Paulo: Instituto de Pesquisas
Tecnológicas, 1991. 234p.
FUNDAÇÃO DE DESENVOLVIMENTO DA REGIÃO METROPOLITANA DO RECIFE – FIDEM.
Diagnóstico ambiental, urbanístico e social das áreas de morros urbanos da Região
Metropolitana do Recife. (Programa Viva o Morro). Recife: FIDEM/SEDENE, 2001.
FUNDAÇÃO INSTITUTO DE GEOTÉCNICA DO MUNICÍPIO DO RIO DE JANEIRO –
GEORIO. Manual técnico de encostas. 2. ed. v. 4. Rio de Janeiro, [s.d.].
LIMA, M. J. C. P. Prospecção geotécnica do subsolo. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e
Científicos, 1979.
MACIEL FILHO, C. L. Introdução à geologia de engenharia. Santa Maria: Universidade
Federal de Santa Maria, 1997.
OLIVEIRA, A. M. S.; BRITO, S. N. A. Geologia de Engenharia. Oficina de Textos, 1998.
PONTES FILHO, G. Estradas de rodagem: projeto geométrico. São Paulo: Instituto
Panamericano de Carreteras Brasil, 1998.
EXPLORE+
Pesquise mais sobre os desastres das barragens de rejeitos das cidades de Mariana
(MG) e Brumadinho (MG). Esses são bons exemplos de como o componente ambiental
(ou a possível negligência dele) pode ser o causador de verdadeiras catástrofes
ambientais, prejudicando a vida de tantas pessoas.
CONTEUDISTA
Giuseppe Miceli Junior.