GEOTECNIA III Aula 09

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Aula 09 – Barragens - Instrumentação
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO
CAMPUS DE SINOP
FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGIAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
GEOTECNIA III
Eng. Civil Augusto Romanini (FACET – Sinop)
Sinop - MT
2016/1
01/04/2016 Fluxo no Solo 2
INTRODUÇÃO
TIPOS DE INSTRUMENTOS
PERIODICIDADE DAS LEITURAS
INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS
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INTRODUÇÃO
Um item considerado como essencial na construção de projetos de
barragens é a instrumentação. Esse procedimento permite além de analisar
o comportamento do empreendimento, fazer uma coletânea de dados para
projetos futuros.
São obtidos através da instrumentação os seguintes dados: Poropressões
de construção, poropressões devido a percolação de água, pressões
totais sobre elementos de concreto e e sobre as fundações , recalques
, deslocamentos horizontais , vazões de percolação de água.
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TIPOS DE INSTRUMENTOS
Medidor de nível de água
Piezômetro
Célula de pressão total 
Medidor de recalques
Caixa Sueca
Tassômetro
Inclinômetro
Medidor de vazão
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TIPOS DE INSTRUMENTOS Medidor de nível de água
É constituído por um tubo perfurado de PVC , envolvido de material granular
adequado ou por manta de geotêxtil, instalado dentro de um furo de sondagem.
Permite a medida do nível de água , introduzindo um cabo elétrico com pequena
sonda e , quando esta entra em contato com a superfície da água , há
passagem de uma corrente elétrica, que é detectada na superfície por
amperímetro.
O cabo do medidor é graduado em centímetros, o que permite calcular a cota do
nível de água, pela diferença entre a cota do topo do tubo e o comprimento do
cabo.
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TIPOS DE INSTRUMENTOS Piezômetro
Os piezômetros podem ser do tipo stand pipe ou de Casagrande, hidráulico 
, pneumático, de corda vibrante elétrico
A função dos piezômetros é fornecer a carga de pressão no ponto em que foi
instalado. Conhecida a carga de pressão, calcula-se a carga total naquele
ponto, que é a cota de instalação mais a coluna de água sobre o mesmo.
São comumente utilizado dois tipos de piezômetros: stand pipe (ou
Casagrande) e elétrico de corda vibrante. Em ambos os casos, o valor de
leitura fornecido é a cota piezométrica, que é a soma da carga de elevação
mais a carga de pressão no ponto de instalação. Ou seja, é fornecida a carga
total no ponto de instalação, em relação ao nível do mar.
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TIPOS DE INSTRUMENTOS Piezômetro
O piezômetro stand pipe é um piezômetro de “tubo aberto”. Ele é constituído de um bulbo, instalado
no local onde se pretende medir a carga de pressão, e um tubo que liga o bulbo até o local onde será
feita a leitura. O bulbo é instalado em um furo de sondagem previamente limpo. Ao redor do bulbo
normalmente é colocada uma camada de areia. Sobre a camada de areia, há um selo de bentonita
ou solo-cimento, para isolar o bulbo. O resto do furo de sondagem é preenchido com o solo natural.
Os piezômetros stand pipe são instrumentos de fácil confecção e instalação, alta durabilidade e
confiabilidade. A leitura do instrumento normalmente é feita com um fio elétrico, que é uma trena com
uma ponteira elétrica que emite som assim que entrar em contato com a água. Dessa forma, mede-
se a distância entre a boca do tubo e o nível de água. Como a distância entre o bulbo e a boca do
tubo é conhecida, por subtração encontra-se a altura de coluna de água sobre o bulbo. De posse da
altura de coluna de água sobre o ponto de instalação, soma-se a mesma à cota de instalação,
obtendo-se a cota piezométrica, em metros sobre o nível do mar. A cota piezométrica é a carga
hidráulica total no ponto, em relação ao nível do mar
Stand pipe
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TIPOS DE INSTRUMENTOS Piezômetro
Stand pipe
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TIPOS DE INSTRUMENTOS Piezômetro
Elétrico de corda vibrante
Os piezômetros elétricos de corda vibrante medem a pressão de água através da
deformação de um diafragma interno, cuja deflexão é medida por um sensor de corda
vibrante instalado perpendicularmente ao plano do diafragma, Silveira (2006).
Atualmente os piezômetros de corda vibrante vêm sendo largamente empregados na
auscultação de barragens, por serem precisos, sensíveis, poderem ser lidos à distância e
integrados a sistemas automáticos de aquisição de dados. Contudo, tem a desvantagem de
vida útil limitada e de alteração dos parâmetros de calibração que ocorre ao longo do tempo.
E como o instrumento está instalado no maciço, não é possível recalibrá-lo periodicamente,
o que pode ocasionar perda de precisão nas leituras.
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TIPOS DE INSTRUMENTOS Piezômetro
Elétrico de corda vibrante
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TIPOS DE INSTRUMENTOS Célula de pressão total 
A célula de pressão total é utilizada
para medida de pressões sobre
estruturas de concreto. Consiste de
uma almofada plana, metálica, que
fica alojada no interior do maciço e
cujo o principio de funcionamento
pode ser elétrico, pneumático ou
hidráulico. Pode ser usada
juntamente com a célula
piezométrica, para possibilitar a
determinação da pressão efetiva.
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TIPOS DE INSTRUMENTOS Célula de pressão total 
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TIPOS DE INSTRUMENTOS Medidor de recalques
É um instrumento utilizado para a medição de recalque em maciços de terra. É
constituído de várias placas ou anéis, instalados no interior do maciço de solo,
ao longo de uma mesma linha vertical. Cada placa ou anel é ligado a uma
haste vertical, cuja a extremidade superior chega a superfície do aterro, onde
são feitas as leituras de nível.
Também são utilizados medidores de tubos telescópios, em que o tubo interno
é chumbado na rocha e os demais fixados em placas instaladas sobre o aterro,
em níveis diferentes. Nas extremidades superiores dos tubos, medem – se as
diferenças entre os pontos de referência nelas existentes, por meio de uma
escala gradua em milímetros, e calcula – se os recalques de cada placa.
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TIPOS DE INSTRUMENTOS Medidor de recalques
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TIPOS DE INSTRUMENTOS Caixa Sueca
A caixa sueca pode ser metálica ou de PVC. Estes elementos são instalados em 
maciços de enrocamento para medir os recalques. Este elemento é conectado 
ao talude de jusante, por meio de dois tubos, onde existe uma cabine de 
leituras. Introduzindo –se agua nos tubos e medindo –se o nível de água na 
cabina, determina –se o nível da caixa e, assim, calcula – se os recalques. Em 
uma mesma seção da barragem podem ser instaladas diversas caixas, ligadas a 
uma só cabine de leituras.
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TIPOS DE INSTRUMENTOS Caixa Sueca
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TIPOS DE INSTRUMENTOS Caixa Sueca
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TIPOS DE INSTRUMENTOS Inclinômetro
O inclinômetro é destinado a observação da inclinação de um furo de sondagem
em relação a vertical. Para tal , são instalados tubos de revestimento, de plástico
ou de alumínio, até abaixo da zona susceptível de movimentação.
Os tubos que constituem o inclinômetro possuem 4 ranhuras, dispostas
ortogonalmente, dentro as quais são encaixadas roldanas de um torpedo, que
pode penetrar , com pequena folga dentro dos tubos. As ranhuras são
colocadas nas direções em que se deseja medir as inclinações. No interior do
torpedo, aloja –se um pêndulo , cujo o descolamento angular é detectado por um
sistema de resistência elétricas.
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TIPOS DE INSTRUMENTOS Inclinômetro
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TIPOS DE INSTRUMENTOS Medidor de vazão
O medidor de vazão é utilizado para se obter o valor da vazão que percola
através do sistema de drenagem da barragem e de sua fundação, coletados por
tubulações ou canaletas. O tipo mais comum que se utiliza é o medidor triangular
A vazão é determinada com a
utilização da equação de regime
de escoamento uniforme em
condutos livres.
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PERIODICIDADEDAS LEITURAS
As leituras dos instrumentos devem ser iniciadas logo após a instalação. A
periodicidade das leituras dependerá dos próprios resultados e de sua variação,
bem como dos fatores que sobre elas influem, tais como , velocidade de
construção, velocidade de enchimento do reservatório entre outros.
Sempre que houver variação significativa dos resultados ou 
dos fatores que neles influem, deve –se reduzir o intervalo de 
tempo entre as leituras.
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INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS
Os dados devem ser processados após as leituras do instrumentos, utilizando
as ferramentas existentes. É recomendado que as leituras de poropressão
com os dados de recalque.
É interessante observar para o caso da medição de vazão sempre ter dados
pluviométricos pois estes podem influenciar diretamente nas vazões.
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INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS
PIEZÔMETRO ELÉTRICO - PE-302
-8
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Data
Pr
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 (k
Pa
)
292,00
342,00
392,00
442,00
492,00
542,00
Co
ta
s 
 (m
)
Carga Piezométrica Cota Piezométrica Cota do Aterro NA Mont NA Jus
PE-302 => Est. 16+4,67m - Afast. 3,22m Mont - El. 324,120m
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INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS
PRESSÃO EFETIVA - CP-301b x PE-301a
-500
500
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Data
Pr
es
sã
o 
 (k
Pa
)
320
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420
470
520
Co
ta
s 
 (m
)
Pressão Total P Neutra PE301a Pressão Efetiva Aterro NA Reserv 
CP-301-B => Est. 16+3,42m - Afast. 78,95m Mont - El. 315,598m
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REFERÊNCIAS
HACHICH, W. ET AL (ED.). FUNDAÇÕES, TEORIA E PRÁTICA. SÃO PAULO: PINI, 751P, 1998.
MASSAD, F. Escavações a céu aberto em solos tropicais. São Paulo, SP. Oficina de textos, 96p,2005. 
MASSAD, F. Obras de terra – Curso básico de geotecnia . São Paulo, SP. Oficina de textos, 215p,2010
GERSCOVICH, D.M.S . Fluxo em solos saturados. Rio de Janeiro, RJ. Departamento de Estrutura e fundações.Faculdade de 
Engenharia. Notas de Aula.169p, 2011.
GAIOTO. N. Introdução ao projeto de barragens de terra e de enrocamento. São Carlos, SP. EESC-USP. 126p. 2003.
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Obrigado pela atenção.
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