Obras de Terra B2

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Obras de Terra B2
1 - O tipo de barragem pode ser definido quanto ao material utilizado em sua construção como quanto a geometria da mesma.
Tipos de Barragens quanto ao Material Utilizado em sua Construção: Barragem de concreto, Barragem de terra e Barragem de enrocamento.
Tipos de Barragens quanto à Geometria: Barragem de gravidade (concreto,terra e enrocamento) e Barragem em arco (Concreto armado).
A escolha do tipo de barragem deve ser feita após a consideração das características de cada tipo, relacionadas com as feições físicas do local e a sua adaptação para atender o objetivo para o qual foi construída, observando-se os aspectos de economia, de segurança e outras limitações pertinentes.
Geralmente o fator determinante na escolha final do tipo de barragem é o custo de construção. Os fatores físicos mais importantes na escolha do tipo da barragem são: Topografia, Condições geológico-geotécnicas das fundações, Materiais de construção, Dimensões e locação do vertedouro, Condições do meio ambiente e Condições climáticas.
2 - O talude de montante deve ser protegido contra a erosão causada pelas ondas que se formam no reservatório. Essa proteção geralmente é feita com enrocamento, denominado “rip-rap”, cujos blocos devem apresentar dimensões mínimas, suficientes para não serem arrastados pelas ondas.
 Sob o enrocamento, deve ser colocada uma camada de transição, de material granular graúdo, cuja espessura também é função da altura das ondas. A proteção deve cobrir todo o trecho do talude, desde o seu topo, até cerca de 1 m abaixo do nível mínimo de operação do reservatório.
3 - Barragens de Terra são classificadas em: Homogênea, Zoneada e Aterro Hidráulico.
As principais vantagens envolvidas na construção de pequenas barragens de terra são: São utilizados materiais naturais locais; Os procedimentos do projeto são simples; Os requisitos para as fundações são menos exigentes do que para outro tipo de barragens. A base larga de uma barragem de terra distribui a carga nas fundações; Barragens de terra resistem ao assentamento e movimentos melhor do que estruturas mais rígidas e podem ser mais adequadas para áreas onde os movimentos do solo são comuns.
Desvantagens: Uma barragem de terra é mais fácil de ser danificada ou destruída pela água corrente, passando sobre ou batendo contra ela. Assim, um vertedor e proteção adequada a montante são essenciais; Projetar e construir vertedores adequados é normalmente a parte tecnicamente mais difícil de qualquer trabalho de construção de uma barragem; Durante a construção, se não for adequadamente compactada, a barragem apresentará problemas estruturais; As barragens de terra requerem manutenção contínua de forma a evitar erosão, crescimento de árvores, sedimentação, infiltração e danos. Barragem De Terra.
4 - Barragem de enrocamento com face de concreto: é constituída de enrocamentos e placas de concreto sobre o talude de montante. Deve ser dada atenção especial à ligação entre as placas de concreto, pois se apoiam em meio deformável, constituído pela camada de enrocamento que pode sofrer recalques significativos no primeiro enchimento. Exige atenção também com a ligação entre a face de concreto e a fundação para garantir a estanqueidade dessa região. Vantagens: construção mais rápida, pois independe do clima; taludes mais íngremes, proporcionando menores volumes de material e maior altura da estrutura. Desvantagem: a fundação deve ser em rocha sã, pois a estrutura não pode sofrer recalques excessivos.
5 - O talude de jusante das barragens deve ser protegido contra erosão, causada pelas águas de chuva.
 Nas barragens de enrocamento com núcleo de terra ou com face de concreto, o problema de erosão é resolvido, deslocando e arrumando os blocos graúdos do enrocamento para a face jusante.
Nas barragens de terra, a primeira providência consiste em subdividir o talude de jusante em trechos, de altura não superior a 10 m, por maio da intercalação de bermas, com cerca de 3 a 5 m de largura.
Nessas bermas, são instaladas canaletas de concreto, paras coletar as águas que caem no talude do trecho superior e na própria berma, conduzindo-as, com declividade da ordem de 0,5%, para caixas, também dispostas nas bermas, a cada 100 m, aproximadamente.
Com as velocidades das águas reduzidas, a erosão superficial pode ser combatida pelo simples plantio de grama, em toda a área de taludes e de bermas.
6 - Para as barragens em rios, fica estabelecida a obrigatoriedade de inspeções de segurança regulares, que deverão ser realizadas de forma semestral, anual ou bianual, dependendo do tipo de risco que a barragem oferece. A resolução também determina quem pode participar da equipe técnica responsável pela inspeção e produção do relatório de segurança. Os gestores da barragem devem, a partir de agora, incorporar em sua rotina de atividades inspeções regulares para analisar as características hidráulicas, hidrológicas, a estabilidade estrutural e a adequação operacional das instalações da obra. A intenção é assegurar a integridade do patrimônio e do meio ambiente, além de proteger a vida das pessoas e evitar os possíveis prejuízos para as fazendas e comunidades ao redor dos barramentos.
A equipe de segurança da barragem será responsável tanto pela barragem, quanto pelas suas estruturas anexas. Podem fazer parte desta equipe profissionais do corpo técnico da empresa empreendedora ou da administração pública, ou ainda pessoas contratadas especificamente para fazer o monitoramento regular da barragem e elaborar o relatório de segurança. Os responsáveis (ou responsável geral) pelo relatório de inspeção regular e outros documentos que atestem a segurança da barragem devem ser profissionais registrados no Conselho Regional de Engenharia, Arquitetura e Agronomia (Crea). Este profissional deve ter a sua capacidade comprovada para projetar, construir, operar e fazer manutenções em barragens de terra ou concreto, segundo determinações definidas pelo Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e Agronomia (Confea).
Inspeção e classificação das barragens.
A resolução da ANA estabelece normas para as inspeções de segurança regulares das barragens com o objetivo de monitorar possíveis anomalias como rachaduras, infiltrações no solo e deformações. Devem ser observados aspectos estruturais e também as atividades operacionais de controle, como o funcionamento das comportas e das válvulas. A regularidade das inspeções vai depender da classificação do nível de perigo da barragem pela equipe de segurança. A ANA classifica o nível de perigo da barragem em quatro instâncias: "normal", "atenção", "alerta" e "emergência"
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8 - Os tipos de filtros são definidos através de sua posição , no caso os filtros verticais ou filtros em chaminé, e também os filtros ( drenos) horizontais ou tapetes drenante, que formam o sistema vital de drenagem de uma barragem. Existem também o que pode ser denominado como estruturas auxiliares conhecidas como dreno de pé e poços de alivio.
O filtro chaminé, possibilita uma maior estabilidade do talude a jusante, o que consequentemente possibilita numa inclinação superior, reduzindo o volume de aterro. Para construção é preferível que seja construído na posição vertical , para facilitar sua locação topográfica e a construção, junto as sucessivas camadas de aterro do maciço da barragem.
O tapete drenante, é uma estrutura auxiliar de drenagem, este instrumento serve como defesa adicional ao filtro chaminé, uma vez que é esta estrutura que encaminha a água coleta no filtro chaminé para o pé da barragem.
O dreno de pé , assim como o tapete drenante, é uma estrutura auxiliar de drenagem, ele coleta a água percolada pelo filtro chaminé e o tapete drenante, este dreno se extende de maneira longitudinal pelo pé a jusante da barragem, dessa forma também surge sua denominação. O dreno de pé reúne toda água captada pelo sistema de drenagem interna, pode-se visualizar a tubulação no corte esquemático da figura 8.4, para lança-la no curso do rio novamente. Ocorremduas configurações típicas de dreno de pé, a primeira quando há agua represada após o barramento ou quando esta situação não ocorre Quando não existe represamento a jusante, o escoamento de água coletada através do dreno de pé é realizado por meio de um sistema de tubulações conforme as variações topográficas, quando ocorre a outra situação o dreno é incorporado a uma seção de enrocamento fazendo com que a água retorne a curso do rio.
Os procedimentos tomados por Massad (2011) para dimensionamento dos filtros são os seguintes: a) determina-se a quantidade de água ,vazão, a ser captada pelos filtros, com base no traçado de rede de fluxo, o que é relativamente fácil, e em estimativas dos coeficientes de permeabilidade do maciço compactado e dos maciços da fundação; b) em função dos materiais granulares disponíveis, fixam-se os valores para os coeficientes de permeabilidade dos filtros e calculam-se as espessuras, com base na Lei de Darcy, ou na equação de Dupuit; c) verifica-se os matérias dos filtros e solos que os envolvem satisfazem o Critério de Filtro de Terzaghi, para se ter uma garantia segura contra o piping.
O Critério de Filtro de Terzaghi proposto em 1922 , baseado em sua experiência profissional estabeleceu relações entre os diâmetros d15 e d85 do material da base , com o diâmetro D15 , do material de filtro , expresso por duas inequações, que são denominadas , de relação de permeabilidade . 𝑫𝟏𝟓 𝒅𝟏𝟓 >𝟒 𝒂 𝟓 e 𝑫𝟏𝟓 𝒅𝟖𝟓 >𝟒 𝒂 𝟓 Sherard et al ( apud GAIOTO, 2003) citam outras regras comumente utilizadas: - a curva granulométrica do filtro deve apresentar, aproximadamente, a mesma forma da curva do solo protegido. - quando o solo for protegido conter uma grande porcentagem de pedregulhos , o filtro dever ser projetado com base na curva granulométrica da porção do material que é mais fino que a peneira com abertura de 25,4 mm
O traçado de uma rede de fluxo pode auxiliar na determinação da largura B dos filtros de barragem, porém devido a existência de pequenas espessuras e as diferentes constantes de permeabilidade , traçado utilizando este método pode se tornar trabalhoso. Massad (2003) recomenda a utilização de métodos aproximados para determinação dos filtros horizontais e verticais, porém também devem ser feitas duas observações importantes: 1) ao aplicar as expressões que serão apresentadas , devem ser utilizados coeficientes de segurança altos , na casa de 10 , pois os cálculos envolvem coeficientes de permeabilidades , que são difíceis de estimar nos problemas práticos , principalmente em relação ao solos naturais. 2) o filtro vertical trabalha com seu gradiente hidráulico na casa de 1 , o filtro horizontal faz com que os gradientes sejam quase nulos , da ordem de B/L. Como a vazão é diretamente proporcional ao gradiente , para ter a capacidade de descarga, o filtro horizontal deve trabalhar com valores de permeabilidade altos, e assim deve se utilizar a técnica já citada, denominada filtro sanduiche.
Para os filtros verticais, o fluxo é praticamente vertical , dessa forma assume-se o gradiente( i ) igual a 1 , e lei de Darcy e sabendo que Q é a vazão absorvida pelo e filtro 𝑘𝑓𝑣 é o seu coeficiente de permeabilidade, e A representa a área, no caso (i· B) , temos: 𝑸 = 𝒌𝒇𝒗 ∙ 𝒊 ∙ 𝑨, 𝑸 = 𝒌𝒇𝒗 ∙ 𝟏 ∙ 𝑩 ∙ 𝟏, 𝑸 = 𝒌𝒇𝒗 ∙ 𝑩 Sabendo que B é a largura do filtro, e que o gradiente (i) é um, que determina a largura do filtro vertical: 𝑩 = 𝑸 𝒌𝒇�
A segunda hipótese superestima a espessura do filtro, com base na equação de Dupuit (MASSAD , 2003).Assim, o filtro horizontal trabalha livremente , e os parâmetros utilizados continuam os mesmo. 𝑄 = 𝑘∙(ℎ1 2−𝑘2 2 ) 2∙𝐿 ( Equação de Dupuit) Como h1 e h2 , serão iguais, adotamos 𝐻𝑓 2 : 𝑄 = 𝑘 ∙ 𝐻𝑓 2 2 ∙ 𝐿 Dessa forma o valor de H é obtido pela manipulação das formulas, obtém-se a equação, que determina a largura do filtro horizontal: 𝐻𝑓 = 2 ∙ 𝑄 ∙ 𝐿 𝑘�
Para determinar a largura dos filtros horizontais em barragens de terra, existem duas hipóteses simplificadas, onde em uma a espessura é subestimada e em outra a espessura é superestimada. Para os filtros horizontais os parâmetros envolvidos são a vazão de água percolada Q, a largura L e a espessura denominada como Hf. A hipótese que subestima a espessura, admiti que o filtro trabalhe em carga, utilizando toda a sua seção para o fluxo da água, subestimando o Hf, aplicando a Lei de Darcy obtém-se: 𝑸 = 𝒌𝒇∙ ∙ 𝑯𝑭 𝑳 ∙ 𝑯𝒇, 𝑸 = 𝒌𝒇∙ 𝑯𝒇𝟐 𝑳, 𝑯𝒇 𝟐 = 𝑸 ∙ 𝑳 𝒌𝒇∙ , 𝑯𝒇 = 𝑸 ∙ 𝑳 𝒌�
9 - As barragens de terra/enrocamento destinadas ao armazenamento permanente de água devem possuir um elevado grau de estanqueidade (presença de um elemento de vedação). Estas barragens são construídas, via de regra, com materiais oriundos de áreas de empréstimo, devidamente selecionadas, que são transportados, lançados e compactados, com equipamentos especiais, sob rigoroso processo de controle executivo. Possuem comumente um sistema de drenagem interna eficiente (presença de um elemento drenante) e coeficientes de segurança elevados, tanto para a possibilidade de ocorrência de erosão interna como para possibilidade de ruptura por cisalhamento (presença de um elemento estabilizante). As barragens de terra/enrocamento devem ter sistemas de extravasamento bem dimensionados que lhes confiram elevados coeficientes de segurança contra a possibilidade de galgamento.
10 - Fissuras nos aterros podem resultar de diferentes causas e apresentar diferentes aspectos, sendo comum considerar três tipos: fissuras de retração por secagem, fissuras transversais e fissuras longitudinais.
As fissuras devido a ressecamento resultam da retração de solos argilosos plásticos. Aparecem, com uma configuração aleatória e alveolada, na crista da barragem e no paramento de montante, em áreas áridas e quentes, quando o reservatório permanece vazio por um longo período.
Se não forem muito profundas, estas fissuras não afetam em regra a segurança da barragem, mas podem contribuir para o aparecimento de ravinamentos e, devido à infiltração da água da chuva e à perda de resistência dos materiais do aterro, podem originar zonas de instabilidade. No entanto, se forem profundas (podem atingir até 8,0 m de profundidade) podem se posicionar abaixo do nível do reservatório, com graves consequências para a estabilidade da barragem.
A inspeção da profundidade das fissuras por ressecamento deve ser feita colocando-se em seu interior uma calda com água e cal bem espessa, antes da escavação para reparação. Só assim consegue-se determinar a exata profundidade das fissuras, pois do contrário a escavação tenderá a fechar a fissura em sua base, impossibilitando a determinação de sua real profundidade.
As fissuras que ocorrem nos taludes de montante podem ser evitadas com revestimento de enrocamento e material de transição granular que evite a exposição direta do aterro da barragem às ações atmosféricas. 
As fissuras transversais aparecem geralmente na crista da barragem, junto às ombreiras. Em vales largos, de seção trapezoidal, essas fissuras são principalmente verticais, em resultado da maior deformação nas seções de maior altura (particularmente quando a fundação é bastante deformável), do que nas ombreiras (se muito íngremes e rochosas). Em vales apertados, o efeito de arco pode ocasionar que a deformação da parte superior da barragem não acompanhe a parte inferior, originando fissuras sub-horizontais. Essas fissuras são especialmente perigosas quando atingem o núcleo a cotas inferiores ao nível da água no reservatório, pois podem originar um caminho de percolação concentrada através do núcleo e um eventual cenário de erosão interna.
As fissuras longitudinais podem estar associadas a:
•	Recalques diferenciais entre regiões adjacentes de aterro com diferentes compressibilidades, tais como solo compactado e enrocamentos, drenos verticais/inclinados e transições grosseiras, ou solos e/ou enrocamentos adjacentes);
•	Trações devido a recalques excessivos e a deformações laterais do aterro;
•	Escarpas devidoa instabilidade de taludes.
As fissuras longitudinais, permitindo a infiltração da água no aterro e a consequente redução da sua resistência, podem contribuir para um cenário de deslizamento do talude.
A observação e classificação do nível de perigo de qualquer tipo de fissuras detectadas na barragem, nomeadamente, durante as inspeções de segurança, são muito importantes, devendo ser avaliadas a sua profundidade, largura e abertura e controlada a sua evolução. 
O diagnóstico das causas que conduziram à formação das fissuras é igualmente do maior interesse.
No caso das fissuras se desenvolverem até cotas inferiores ao nível da água no reservatório, o nível deve ser rebaixado para cotas seguras e realizados trabalhos de reparação da barragem. Esses trabalhos envolvem, em regra, a realização de um projeto de reparação.