FUNDAÇÕES REBAIXAMENTO DE LENÇOL

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FUNDAÇÕES
REBAIXAMENTO DO LENÇOL 
FREÁTICO
Prof. Erinaldo H. Cavalcante
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REBAIXAMENTO DO NÍVEL D´ÁGUA
É comum nas instalações de redes subterrâneas e 
no preparo do terreno para execução de 
fundações, a presença do nível d´água acima da 
cota em que estas obras deverão ser construídas. 
Surge a necessidade do rebaixamento do lençol.
1. INTRODUÇÃO
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REBAIXAMENTO DO NÍVEL D´ÁGUA
a. Dificulta ou impossibilita o trabalho de 
operários e máquinas
b. Altera o equilíbrio das terras
c. Provoca a instabilidade do fundo da escavação
d. Provoca desmoronamento de taludes
e. Exige que o escoramento das escavações seja 
projetado com mais cautela
2. PRINCIPAIS CONSEQUÊNCIAS DA PRESENÇA 
DA ÁGUA
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REBAIXAMENTO DO NÍVEL D´ÁGUA
a. Livres
b. Artesianos
3. TIPOS DE LENÇÓIS AQUÍFEROS (revisão)
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REBAIXAMENTO DO NÍVEL D´ÁGUA
O nível atingido pela água em um poço artesiano define 
o nível piezométrico do aquífero artesiano, enquanto 
que em um poço num aquífero livre, a água se eleva 
somente até o nível freático.
VARIAÇÕES
Nível piezométrico: variações decorrem de variações da pressão 
na água. Dependendo da pressão artesiana, a água pode se elevar 
acima do nível do terreno.
Nível freático: Variações decorrem de variações apenas no 
volume de armazenamento.
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REBAIXAMENTO DO NÍVEL D´ÁGUA
4. PRINCIPAIS PROCESSOS DE REBAIXAMENTO 
DO NA.
i. Bombeamento direto da escavação: esgotamento da água 
recolhida no interior de uma vala por meio de bombas.
ii. Sistema de poços filtrantes (Wellpoints): rebaixamento se 
dá através de poços situados no aquífero. 
(i) (ii)
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Principais Processo de Rebaixamento do NA.
i. Bombeamento direto da escavação: o esgotamento se faz 
recalcando para fora da zona de trabalho, a água conduzida 
por meio de valetas e acumulada dentro de um poço 
executado abaixo da escavação.
OBS.: Só deve ser empregada em 
obras de pouca importância, 
em vista dos inconvenientes do 
sistema, tais como:
i. Carreamento de partículas 
finas de solo pela água 
(recalque das fund. vizinhas);
ii. Fluxo d´água para o interior da 
escavação, através do fundo.Valeta
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Principais Processo de Rebaixamento do NA.
Bombeamento direto da escavação:
OBS.: O fluxo ascendente no fundo da escavação pode 
provocar, dependendo do gradiente hidráulico, o fenômeno 
da areia movediça e a ruptura de fundo.
Areia movediça Ruptura de fundo
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Principais Processo de Rebaixamento do NA.
ii. Sistema de poços filtrantes: permite realizar o rebaixamento 
do nível d´água de toda a área de trabalho de interesse. 
OBS.: Este método elimina os 
inconvenientes citados 
quando do emprego do 
método anterior.
O processo consiste em 
envolver a área que se 
pretende secar com 
linha coletora (6”) ligada 
à bomba aspirante.
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Principais Processo de Rebaixamento do NA.
Sistema de poços filtrantes
SEÇÃO TRANSVERSAL
NA inicial
NA rebaixado
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Principais Processo de Rebaixamento do NA.
Sistema de poços filtrantes:
Devido ao grande nº de poços filtrantes distribuídos pela área, 
consegue-se o rebaixamento do N.A. rápida e uniformemente.
Produção de rebaixamento: normalmente de 6m a 7m. Em casos 
especiais, se pode conseguir de 8,5m a 9m.
• Limitação da aspiração pela bomba: quando a água a ser 
rebaixada supera os 7 metros abaixo do nível do coletor, o 
rebaixamento deverá ser feito em dois estágios.
OBS.: Não é econômico 
rebaixar com mais de dois 
estágios.
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Principais Processo de Rebaixamento do NA.
Sistema de poços filtrantes: limitações
OBS.:
1) Com relação à natureza do terreno, o sistema é aplicável 
eficientemente aos solos permeáveis, com kmín de até 1 x 10-3
cm/s e φefet maiores que 0,1mm.
OB.: Cada ponteira consegue extrair do solo normalmente entre 0,5 m3/h e 
1,0 m3/h. Como as bombas usadas para este fim têm capacidade de 30 a 40 
m3/h, cada conjunto pode conter da ordem de 60 ponteiras.
2) Em solos argilosos, o processo pode ser empregado, desde 
que se envolva o tubo coletor com uma coluna de areia e 
pedregulho, formando assim um dreno vertical.
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Principais Processo de Rebaixamento do NA.
Cálculo de uma instalação de bombeamento:
Quando se tem em funcionamento, após certo tempo, instalação 
de rebaixamento do N.A., a experiência mostra que se cria em 
torno de cada filtro uma zona rebaixada de forma cônica. O 
rebaixamento máximo depende: do nº de filtros, de seu 
afastamento, do terreno, da descarga da bomba, etc.
Sistema de poçosPoço único
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Cálculo de uma instalação de bombeamento
O Projeto de instalações de rebaixamento de NA:
i) Pré-dimensionamento do sistema feito com base na 
experiência do projetista
ii) Determinação, com base em teorias de percolação 
d´água em solos, das condições de fluxo (Q, e N.A.)
iii) Verificação do projeto durante a operação do sistema
BASE DOS CÁLCULOS Lei de Darcy Q = k x i x A 
102 10 10-2 10-4 10-6 10-8
pedregulho areia Areias muito finas, siltes, 
mistura de ambos e argila
argilas
K (cm/seg)
permeabilidade
alta média baixa muito baixa baixíssima
102 10 10-2 10-4 10-6 10-8
pedregulho areia Areias muito finas, siltes, 
mistura de ambos e argila
argilas
K (cm/seg)
permeabilidade
alta média baixa muito baixa baixíssima
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Cálculo de uma instalação de bombeamento:
As expressões fundamentais dos cálculos hidráulicos, aplicados 
ao rebaixamento do N.A., resultam das teorias clássicas 
estabelecidas por Darcy, Dupuit, Forchheimer, etc.
a. Poço único
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Caso de poço único:
ƒA velocidade da água (Darcy):
ƒA descarga (vazão) do poço:
xy
dx
dyA
dx
dykAvq .2k π==⋅=
Integrando em y e x, vem: ⇒
 ikv ⋅=
Aikq ⋅⋅=
dx
dykvx =⇒Em um ponto qualquer da curva de rebaixamento
A vazão através de uma superfície cilíndrica de raio x 
e altura y, será: 
ou seja:
x
dx
k
qydy π2=
Área A
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Caso de único poço:
( )
p
wp
w
r
R
k
qhrR
k
qhH lnH lnln
22
22
22
ππ =−⇒−=
−
( )
p
w
r
R
hHkq
ln
22 −= π
( ) khHR w−= 3000 raio de influência do rebaixamento (Sichardt)
k [m/s], H e hw [m]
No caso do poço não atingir a camada impermeável, H será a 
distância entre o NA e o fundo do poço (ver esquema a seguir).
dx
xk
qyyd
R
rp
H
hw
∫∫ = 12 π
rp = raio do poço
R = raio de influência do rebaixamento
q = vazão do poço
Portanto:
rp
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SE O POÇO NÃO ATINGE A CAMADA IMPERMEÁVEL
Fundo do poço fictício
H
hw
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Caso de um grupo de poços:
( )
m
w
r
R
hHkQ
ln
22 −= π
( ) khHR w−= 3000
i) Calcular o raio médio (rm) do círculo da 
área de equivalente A = a x b
ii) Calcular o raio de influência (Sichardt)
iii) Cálculo da vazão, Q
iv) Cálculo da vazão máxima de cada 
ponteira
v) Cálculo do nº de ponteiras
2
mrA π= πArm =
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2 krh
q fmáx
π= r = raio da ponteira
máxq
Qn 251,=Aconselhável majorar a vazão em 25%.
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ELEMENTOS DE UM GRUPO DE POÇOS
A área é transformada na de um 
único poço de raio médio 
fictício rm, penetrante até à
camada impermeável.
O sistema de ponteiras filtrantes
será representado conforme 
abaixo, sendo hw a coluna 
d´água que permanece após o 
rebaixamento.
=
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EXEMPLO
1) Calcular um sistema de rebaixamento com os dados abaixo:
A = 1000 m2 (ÁREA DE 25 X 40)
H = 20 m
H – hw = 7 m (y = hw)
r = 0,05 m (φpont = 10 cm)
k = 1 x 10-4 m/s
SOLUÇÃO
i) Raio médio
ii) Raio de influência do rebaixamento
iii) Descarga total
mrm 817
1000 ,== π
mR 2101073000 4 =⋅⋅= −
( ) smQ 3224 029,0
8,17
210ln
132010 =−=
− π
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EXEMPLO (Continuação)
Para o cálculo das bombas, aconselha-se aumentar em 25% a vazão
iv. Descargamáxima de cada poço ou ponteira
v. Numero de poços necessários ao sistema de rebaixamento
vi. Espaçamento entre ponteiras
(1 ponteira a cada 75 cm)
hm 130,5 036,0 25,1029,0 33 ==⋅= smQ
sm 0,000209 
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10105,02 34 =⋅⋅⋅=
−π
máxq Adotou-se hf = 1m
ponteiras ou poços 172,3
0,000209
0,036n ==
m
n
75,0
3,172
)2540(2 =+=+= b)2(ae
capacidade que a 
bomba deve ter
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0,75m
0,75m
Área sujeita ao 
rebaixamento do N.A.
40,0 m
25,0 m
Esquema de distribuição das ponteiras filtrantes, em planta
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DETALHES DO “GIRO” E DO COLETOR PRINCIPAL
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DETALHES DO “GIRO” E DO COLETOR PRINCIPAL
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DETALHES DO DA BOMBA DE SUCÇÃO
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CUIDADOS DURANTE A EXECUÇÃO DE UM 
REBAIXAMENTO PRÓXIMO DE OUTRAS OBRAS
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RECARGA DO AQUÍFERO
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RECARGA DO AQUÍFERO – CÁLCULOS 
a = espaçamento entre os poços
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RECARGA DO AQUÍFERO – CÁLCULOS 
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RECARGA DO AQUÍFERO – CÁLCULOS 
Vmáx – veloc. de percolação no techo filtrante do poço ≈ de 5 a 8 cm/s.
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RECARGA DO AQUÍFERO – CÁLCULOS 
dw – diâmetro do poço; dp – diâmetro do tubo do poço.
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RECARGA DO AQUÍFERO – DETALHES