Apostila Barragens - 05-05-03

8/15/2019 Apostila Barragens - 05-05-03

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APOSTILA DE BARRAGENS

Prof. André P. Assis, PhD

APOSTILA: Publica!o G.AP"AA##$%#&

Assis, A.P., '(rnand(), '.*. + ol-an(i, /.P.

BRAS0LIA, D1 #2

3ni4(rsidad( d( Bras5lia

1aculdad( d( T(cnolo6iaD(7. En6(nharia i4il + A-bi(nalPro6. d( P8s"Gradua!o (- G(o(cnia


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3ni4(rsidad( d( Bras5liaD(7ara-(no d( En6(nharia i4il ( A-bi(nal % 1TG(o(cnia

0NDIE

CAPÍTULO 1 1

1. FASES DE ESTUDO E PROJETO 1

9.9 Inrodu!o 9

9.& Das finalidad(s d( u-a barra6(- 9

9.2 Do (sudo 6lobal d( u-a Bacia 'idro6rfica ;1.3.1 Etapa I – Inventário 41.3.2 Etapa II – Viabilidade 51.3.3 Etapa III – Projeto Básico 51.3.4 Etapa IV – Projeto Executivo 5

9.; 0ndic( cuso"b(n(f5cio ( 5ndic( a-bi(nal $1.4.1 ndice !usto"Bene#$cio Ener%&tico '1.4.2 ndice ()biental '

CAPÍTULO 2 8

2. FATORES QUE INTERFEREM NO ARRANJO GERAL DE UMA BARRAGEM 8

&.9 Arran

2.& lassifica!o ?uano ao i7o d( s(!o 9>3.2.1 Barra%e) *o)o%+nea 153.2.2 Barra%e) ,oneada 1'3.2.3 Barra%e) de Enroca)ento 1-

2.2 1aor(s 7r(do-inan(s no (sab(l(ci-(no da s(!o 57ica 9=3.3.1 ateriais de constru/0o 13.3.2 !aracter$sticas %eot&cnicas da #unda/0o 23.3.3 e)po dispon$vel para constru/0o e !li)a da e%i0o 233.3.4 e67+ncia de !onstru/0o e 8esvio do io 243.3.5 9inalidade do reservat:rio 25

CAPÍTULO 4 27

Barra6(ns @ A7osila G.AP"AA##$%#& ii


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4. ENSAIOS DE LABORATRIO 27

;.9 Inrodu!o &

;.& Ensaios d( carac(ri)a!o ( 5ndic(s f5sicos &4.2.1 ;ranulo)etria 2-4.2.2 Pro6ra-a!o dos (nsaios riaiais 2=

;.$ Ouros (nsaios d( r(sisCncia ;&4.'.1 Ensaio de cisal=a)ento direto 424.'.2 Ensaio de co)press0o si)ples 45

;. Ensaios d( ad(nsa-(no @ D((r-ina!o da co-7r(ssibilidad( dos solos ;$

;.= Acondiciona-(no dos (nsaios ;$4..1 E#eito da )olda%e) 4'

4..2 E#eito da press0o atuante 4-4..3 olos co)pactados 4

CAPÍTULO 5 4!

5. PROPRIEDADES GEOT"CNICAS DE SOLOS COMPACTADOS 4!

>.9 Inrodu!o ;

>.& onsid(ra(s 6(rais sobr( a co-7aca!o >95.2.1 ( curva de co)pacta/0o 51

5.2.2 Interpreta/0o #$sica e #$sico – 6u$)ica da curva de co)pacta/0o 52

>.2 In(r7r(a!o 6(oécnica da co-7aca!o >2

>.; Ef(io da co-7aca!o nas 7ro7ri(dad(s 6(oécnicas do solo >;5.4.1 Per)eabilidade 545.4.2 !o)pressibilidade 555.4.3 esist+ncia ao cisal=a)ento 5-5.4.4 9lexibilidade 5>

>.> Es7(cifica(s d( co-7aca!o $#

5.5.1 8a especi#ica/0o '5.5.2 !onsidera/?es estat$sticas sobre especi#ica/?es e controle de co)pacta/0o '2

Barra6(ns @ A7osila G.AP"AA##$%#& iii


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>.$ Obs(r4a(s $&

CAPÍTULO # #4

#. PROPRIEDADES DOS ENROCAMENTOS COMPACTADOS #4

$.9 Inrodu!o $;

$.& D(for-abilidad( ( r(sisCncia d( (nroca-(nos $;'.2.1 9atores 6ue in#luencia) a resist+ncia e a de#or)abilidade dos enroca)entos '5'.2.2 @bserva/?es co) rela/0o A resist+ncia e a de#or)abilidade '>

$.2 R(co-(nda(s sobr( as (s7(cifica(s consrui4as #'.3.1 !rit&rios relativos A %ranulo)etria -'.3.2 !rit&rios relativos A espessura de ca)adas de co)pacta/0o -2

'.3.3 E6uipa)entos de co)pacta/0o -3'.3.4 (l%u)as reco)enda/?es sobre o processo construtivo -3

$.; ParF-(ros 7ara 7ro

CAPÍTULO 7 77

7. CONSIDERAÇ$ES SOBRE PROJETOS DE BARRAGENS DE TERRA E

ENROCAMENTO 77

.9 1as( d( 4iabilidad(

.& 1as( d( 7ro-.2.3 8os )&todos de cálculo – Interpreta/0o conjunta -.2.4 Exe)plos de concep/0o conjunta aci/o – 9unda/0o 1-.2.5 @utros exe)plos de concep/0o de projeto 2

CAPÍTULO 8 858. AN%LISE E CONTROLE DE PERCOLAÇÃO 85

=.9 1luo ara4és d( -(ios 7orosos HT(oria d( 7(rcola!o =>.1.1

.2.2 edes de #luxo >3

Barra6(ns @ A7osila G.AP"AA##$%#& iv


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=.2 1luo ara4és d( fissuras ;

=.; onrol( da 7(rcola!o ara4és dos -acios co-7acados ( funda(s $.4.1 Projeto de #iltros >'

.4.2 Projetos de drena%e) interna >.4.3 iste)a de al$vio de sub"press?es 13.4.4 apetes de i)per)eabiliCa/0o a )ontante 1'.4.5 rinc=eira de veda/0o Dcut"o##FG 1-.4.' @utros tipos de estruturas para a redu/0o da vaC0o de percola/0o 1

=.> onrol( d( 7(rcola!o (- (nroca-(nos 9#.5.1 EstabiliCa/0o dos taludes 1>.5.2 EstabiliCa/0o dos taludes e) #un/0o do ta)an=o dos blocos e vaC?es de descar%a 11.5.3 !onsidera/?es %erais 111

=.$ J(rifica!o do co-7ora-(no das barra6(ns d( (rra ( (nroca-(no (- fac( aos7robl(-as d( 7(rcola!o 99&

CAPÍTULO ! 113

!. FUNDAÇ$ES EM SOLO 113

.9 1unda!o (- solos 7(r-(4(is 99;>.1.1 olu/?es de Eli)ina/0o – rinc=eiras i)per)eáveis Dcut"o##sFG 11'>.1.2 olu/?es de Eli)ina/0o – Paredes dia#ra%)a 11->.1.3 olu/?es de Eli)ina/0o – Inje/?es de i)per)eabiliCa/0o 11>

>.1.4 olu/?es de redu/0o – Barreiras i)per)eáveis inco)pletas 121>.1.5 olu/?es de controle – !ontrole de percola/0o co) drenos 122

.& 1unda(s (- solos -ol(s 9&>

.2 1unda(s (- solos 7orosos ( cola7s54(is 9&>.3.1 !aracter$sticas ;eot&cnicas 131>.3.2 !o)pressibilidade e !olapsibilidade 132>.3.3 esist+ncia ao cisal=a)ento 134>.3.4 Exe)plo de obras #undadas e) solos porosos 13'>.3.5 @rienta/?es para projetos 13>

CAPÍTULO 1& 141

1&. FUNDAÇ$ES EM ROC'A 141

9#.9 Inrodu!o 9;9

9#.& 1as( d( conc(7!o ( 7ro


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9#.; In(6ra!o ( oi-i)a!o *acio " 1unda!o @ 1as( II 9;1.4.1 Posi/0o e extens0o do ncleo da barra%e) de terra – enroca)ento. 141.4.2 Estabeleci)ento de Cona =ipot&tica de ncleo e) barra%e) dita =o)o%+nea 141.4.3 Por)enores de drena%e) interna 14>

9#.> Traa-(no d( funda!o 7ro7ria-(n( dio @ 1as( III 9;1.5.1 !rit&rios usual)ente adotados no trata)ento de #unda/?es roc=osas para apoio de

barra%ens de terra eJou enroca)ento 151.5.2 (nálise conceitual dos crit&rios usuais de trata)ento de #unda/?es roc=osas paraapoio de barra%ens de erra eJou Enroca)ento 153

9#.$ Obs(r4a(s G(rais 9>

CAPÍTULO 11 1#&

11. TRATAMENTO DE FUNDAÇÃO DE BARRAGEM DE TERRA ATRA("S DECORTINA DE INJEÇÃO 1#&

99.9 Inrodu!o 9$#

99.& 1inalidad( das in


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LISTA DE TABELAS

Tab(la 9.9 0ndic( d( i-7aco a-bi(nal d( usinas hidr(léricas brasil(iras.

Tab(la ;.9 R(la!o dos li-i(s d( A(rb(r6 co- as 7ro7ri(dad(s d( r(sisCncia (co-7r(ssibilidad(

Tab(la $.9 riérios r(lai4os 6ranulo-(ria d( al6uns (nroca-(nosTab(la $.& riérios r(lai4os (s7(ssura das ca-adas d( co-7aca!o dos

(nroca-(nosTab(la $.2 arac(r5sicas d( al6u-as barra6(ns d( (nroca-(no consru5das no

Brasil ( no ((rior

Tab(la =.9 Raio hidrulico dos 4a)ios 7ara (nroca-(nos

Tab(la =.9 Esabili)a!o dos alud(s (- fun!o do a-anho dos blocos ( 4a)(s d(d(scar6a

Tab(la .9 R(sisCncia ao cisalha-(no d( solos 7orosos

Tab(la 9#.& Princi7ais carac(r5sicas d( al6u-as barra6(ns brasil(iras

Barra6(ns @ A7osila G.AP"AA##$%#& vii


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LISTA DE 1IG3RAS

1i6ura 9.9 Balano d( r(6ulari)a!o1i6ura 9.& A-or(ci-(no da onda d( ch(ia1i6ura 9.2 R(s(r4a8rio d( finalidad( -li7la, conrol( d( ch(ias, na4(6a!o (

7rodu!o d( (n(r6ia (lérica

1i6ura &.9 3'E 1unil"R/ @ Barra6(- i7o ab8boda d( concr(o1i6ura &.& 3'E 1unil"BA @ Barra6(- d( concr(o co- conrafor(s1i6ura &.2 Arran Arran


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1i6ura ;.9# ur4a d( (nsaios o(do-éricos, a-osras r(-oldadas ( ind(for-adas

1i6ura >.9 ur4a 57ica d( u- (nsaio d( co-7aca!o (- u- solo co(si4o

1i6ura >.& Jaria!o da 7(r-(abilidad( co- as -udanas na u-idad( d(co-7aca!o1i6ura >.2 InfluCncia da (n(r6ia d( co-7aca!o na (n4ol8ria d( r(sisCncia ao

cisalha-(no

1i6ura $.9 Ef(io do -i-o a-anho d( 7ar5culas no Fn6ulo d( ario @ (nroca-(nos co- cur4as -od(ladas H-odificado @ *arachi, (.al.9$

1i6ura $.& Jaria!o no Fn6ulo d( ario co- as -udanas na co-7acidad( r(lai4ado -a(rial

1i6ura $.2 E4idCncia d( cola7so (- (nsaios o(do-éricos

1i6ura $.; D(for-a!o do (nroca-(no duran( o al(a-(no da barra6(- ( no7ri-(iro (nchi-(no

1i6ura $.> En4ol8ria d( r(sisCncia d( al6uns (nroca-(nos

1i6ura .9 E4olu!o do 7ro


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1i6ura 9#.9 'idr(lérica Sa-u(l @ Ha Al(rnai4a AQ d( arran


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AP0T3LO 9

9. 1ASES DE EST3DO E PRO/ETO

9.9 Inrodu!o

( conscientiCa/0o =u)anaK notada)ente nas duas lti)as d&cadasK da li)ita/0o dos recursos

naturais da terraK aliada A crescente de)anda das )es)asK te) conduCido cada veC )ais a sua

explora/0o de )odo racional e oti)iCadoK reduCindo seu desperd$cio ao )$ni)o.

ob este en#o6ue s0o desenvolvidos os estudos para a i)planta/0o de barra%ensK e) 6ueK e)

u)a pri)eira #aseK & estudada toda a Bacia *idro%rá#icaK e associada a todos os poss$veis usos

de á%ua. 8este )odoK evita"se 6ue a i)planta/0o de u)a barra%e)K nu) deter)inado localK

prejudi6ue outros locais barráveis da baciaK o 6ue i)pediria a oti)iCa/0o %lobal al)ejada. Por

outro ladoK evita o aproveita)ento da á%ua so)ente sob u)a #inalidade.

Lo BrasilK o planeja)ento inte%rado de u)a baciaK sob o ponto de vista ener%&tico já te)

cerca de 2 anosK en6uanto 6ueK o associado a #inalidades )ltiplasK te) sido cada veC )ais

adotadoK principal)ente nos lti)os 1 a 15 anos.

9.& Das finalidad(s d( u-a barra6(-

!o) al%u)as exce/?es as barra%ens pode) ser reunidasK 6uanto as suas #inalidadesK e) dois

%ruposM Barra%ens de e%ulariCa/0o e Barra%ens de eten/0o.

Barra6(ns d( R(6ulari)a!o

e) a #inalidade de re%ulariCar o re%i)e =idrol:%ico de u) rioK ou sejaK ar)aCena á%ua no

per$odo de a#lu+ncia e) rela/0o A de)anda D9i%ura 1.1G. !o) esta opera/0oK a a)plitude de

varia/0o das vaC?es naturais do rio & reduCidaK %arantindo"se assi)K vaC?es e#luentesK nos

per$odos de estia%e)K superiores As naturais.

Barra6(ns @ A7osila G.AP"AA##$%#& 1


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9i%ura 1.1 Balan/o de re%ulariCa/0o

(s barra%ens de re%ulariCa/0o possue)K e) %eralK u)a ou )ais das se%uintes #inalidades

espec$#icas.

(proveita)ento *idrel&trico – Leste caso deve"se considerarK co)o bene#$cio

adicional A re%ulariCa/0oK a #or)a/0o de desn$velK propiciando a cria/0o de

ener%ia potencial =idráulicaK 6ue & trans#or)ada e) ener%ia el&trica.

Lave%a/0o – a)b&) neste caso =á u) bene#$cio duploM aG. Para jusanteK atrav&s da

re%ulariCa/0o do per$odo de estia%e). bG. Para )ontanteK atrav&s do a#o%a)ento

de eventuais corredeiras e cac=oeiras.

(basteci)ento dNO%ua – Para #ins industriaisK de irri%a/0o ou do)&sticoK entre outros.

Barra6(ns d( R((n!o

e) a #inalidade de reter á%uaK a)ortecendo a onda de c=eias para evitar inunda/?es

D9i%ura 1.2GK pode) ser utiliCadas ta)b&) para a reten/0o de sedi)entos ou res$duos


(no *idrol:%ico t

V a C ? e s

(r)aCena)ento

upri)ento 8icit

VaC0o &dia

Per$odo de (r)aCena)ento

Per$odo de e%ulariCa/0o

VaC?es Laturais

(no *idrol:%ico t

V a C ? e s

(r)aCena)ento

upri)ento 8icit

VaC0o &dia



VaC?es Laturais

(no *idrol:%ico t

V a C ? e s

(r)aCena)ento

upri)ento 8icit

VaC0o &dia



VaC?es Laturais


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industriais. Lo caso de a)orteci)ento de c=eiasK a onda de c=eia & te)poral)ente

ar)aCenadaK sendo posterior)ente liberadaK de tal )odo 6ue n0o cause danos a jusante.

Para o di)ensiona)ento de u) reservat:rio de conten/0o de c=eias & necessário o

con=eci)ento da onda de c=eia e#luente ao reservat:rioK e a descar%a )áxi)a per)itida a

jusante do )es)oK con#or)e & )ostrado na 9i%ura 1.2.

9i%ura 1.2 ()orteci)ento da onda de c=eia

E) )uitos casos & co)u) u)a barra%e) possuir )ais de u)a #inalidadeK con#or)e

apresentado na 9i%ura 1.3K onde pode"se apreciar 6ue o volu)e de u) reservat:rio possui

usos diversos co)o o de re%ulariCa/0o para a %era/0o de ener%iasK assi) co)o o controle de

c=eias e a re%ulariCa/0o para nave%a/0o.


Volu)e(cu)ulado

()orteci)ento da @nda de !=eia e)po DtG

V a C ? e s

VaC0o ()ortecida

8escar%a E#luente

8escar%a áxi)a Latural

8escar%a áxi)a E#luente

Latural

Volu)e(cu)ulado


V a C ? e s

VaC0o ()ortecida

8escar%a E#luente



Latural

Volu)e(cu)ulado


V a C ? e s

VaC0o ()ortecida

8escar%a E#luente



Latural


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9i%ura 1.3 eservat:rio de #inalidade )ltiplaK controle de c=eiasK nave%a/0o e produ/0o de

ener%ia el&trica

9.2 Do (sudo 6lobal d( u-a Bacia 'idro6rfica

@s estudos e projetos para a i)planta/0o #inal de u)a barra%e)K s0o executados e) 6uatro

etapas de distinta cronolo%iaK visando a oti)iCa/0o da bacia =idro%rá#ica co)o u) todo.

1.3.1 Etapa I – Inventário

Visa deter)inar a )el=or divis0o de 6ueda da bacia sob o ponto de vista de aproveita)ento

)ltiplo Dener%&ticoK nave%a/0oK irri%a/0oK controle de c=eiasK entre outrosGK associado As

se%uintes li)ita/?es #$sicasM cidadesK estradasK jaCidasK par6ues nacionais e ind$%enasK entre

outras. ( di#iculdade de oti)iCa/0o de todas estas variáveis prende"se n0o so)ente a sua

)ultiplicidadeK )as principal)ente As poss$veis varia/?es #uturas da i)portQncia relativa

destas variáveisK u)a veC 6ue o te)po entre os estudos iniciais de inventário de u)a baciaK

co) sua de#ini/0o de 6uedasK e a i)planta/0o de todos os aproveita)entos & de cerca de 3 a

4 anos.


Volu)e para e%ulariCa/0o de VaC?esurbinadas DEner%ia El&tricaG

Volu)e de !ontrole de !=eia

Volu)e pJ e%ulariCa/0o aConal Lave%a/0o a Rusante

Barra%e)

!asa de9or/a

!orredeira

Volu)e para e%ulariCa/0o de VaC?esurbinadas DEner%ia El&tricaG

Volu)e de !ontrole de !=eia

Volu)e pJ e%ulariCa/0o aConal Lave%a/0o a Rusante

Barra%e)

!asa de9or/a

!orredeira


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9.; 0ndic( cuso"b(n(f5cio ( 5ndic( a-bi(nal

1.4.1 ndice !usto"Bene#$cio Ener%&tico

8urante a #ase de inventário s0o selecionadas as )el=ores alternativas de divis0o de 6uedasK

ou sejaK a6uelas 6ue resulte) e) )áxi)a produ/0o de ener%ia el&tricaK dentro dos li)ites

estabelecidos para o custo unitário de re#er+ncia. E) cada u)a destas alternativasK os

aproveita)entos dever0o ser ordenados se%undo o $ndice custo"bene#$cio 6ue cada u)

apresenta ao ser incorporado co)o pr:xi)a adi/0o A con#i%ura/0o do siste)a de re#er+ncia.

@ $ndice custo"bene#icio ener%&tico DI!BEGK expressos e) HWJX=K & de#inido co)o arela/0o entre o custo anual de cada aproveita)ento e o bene#$cio e) ener%ia #ir)e obtido por

sua opera/0o inte%rada no siste)a. @ anual de Inventário *idrel&trico de Bacias

*idro%rá#icas da Eletrobrás descreve o cálculo deste $ndice.

1.4.2 ndice ()biental

o valor nu)&rico 6ue expressa a intensidade do i)pacto a)biental sobre a área de estudoK

variando e) u)a escala cont$nua desde Cero D)$ni)o i)pactoG at& u) D)áxi)o i)pactoG.

Este $ndice & calculado considerando"se os i)pactos sobre ecossiste)as a6uáticos e terrestresK

)odos de vidaK or%aniCa/0o territorialK base econU)ica e popula/?es ind$%enas.

Lo entantoK u)a esti)ativa preli)inar do i)pacto 6ue u) aproveita)ento =idrel&trico irá

causar pode ser obtida pela rela/0o entre a área inundada pelo reservat:rio DS)2G e a pot+ncia

instalada DXG. ( abela 1.1 ilustra o i)pacto causado por al%u)as usinas =idrel&tricas

brasileiras.

Barra6(ns @ A7osila G.AP"AA##$%#& '


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abela 1.1 ndice de i)pacto a)biental de usinas =idrel&tricas brasileiras.

Barra6(ns @ A7osila G.AP"AA##$%#& -

U'E E*+,- / P,0* B,,P+,*+,,-,

6M

9:, -9:*:9;,+2

-:,>?:+,

6@>2 /MBalbina AM Rio Amazonas 250 2360 9.44

Belo Monte* PA Rio Amazonas 11000 400 0.04

Samuel RO Rio Amazonas 217 600 2.76

a!ea"o** #O Rio #o$antins 903 630 0.70

Se%%a "a Mesa &O Rio #o$antins 1293 17'4 1.3'

#u$u%u( PA Rio #o$antins 7960 2430 0.31

Mal. )astelo B%an$o MAP+ Atl,nti$o- t%e$o no%teno%"este 216 363 1.6'

+ta/a%i$a PBA Rio So %an$is$o 1500 '2' 0.55

Moot BAA Rio So %an$is$o 440 93 0.21

Paulo Aonso + BA Rio So %an$is$o 2460 17 0.01

Sob%a"ino BA Rio So %an$is$o 1050 4214 4.01#%s Ma%ias M& Rio So %an$is$o 3'' 1142 2.94

8in SA Rio So %an$is$o 3000 60 0.02

unil R: Atl,nti$o- t%e$o lesle 216 39 0.1'

a!es R: Atl,nti$o- t%e$o lesle 144 30 0.21

Ba%%a Bonita SP Rio Pa%an; 144 30' 2.14

)a/i


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AP0T3LO &

&. 1ATORES K3E INTER1ERE* NO ARRAN/O GERAL DE 3*A

BARRAGE*

&.9 Arran


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9i%ura 2.1 H*E 9unil"R – Barra%e) tipo ab:boda de concreto

9i%ura 2.2 H*E 9unil"B( – Barra%e) de concreto co) contra#ortes

Barra6(ns @ A7osila G.AP"AA##$%#& >


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9i%ura 2.3 (rranjo t$pico e) vale estreito DH*E Yos=idaG

9i%ura 2.4 (rranjo t$pico e) vale )ediana)ente encaixado DH*E 9oC do (reiaG


E*:,-:9,

T: -:-:*;

:9+:-9

B,99,:>

C,*, -: 9,

T>,-,-: ,

Barra6(-

J(r(douro

asa d( fora

To-ada d( 6ua


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H) local poderá ser considerado prop$cio para constru/0o de barra%e) de terra =o)o%+nea

D9i%ura 2.'G 6uando o recon=eci)ento de ca)po indicar 6ue a roc=a se encontra a %randes

pro#undidades na área e) considera/0o. Esse tipo de barra%e) exi%e )enor declividade nos

para)entos de )ontante e jusante eK portantoK resultando e) )aiores volu)es. Por issoK &

utiliCado para pe6uenas e )&dias alturas.

9i%ura 2.' e/0o t$pica de barra%e) =o)o%+nea de terra

@ local poderá ser considerado prop$cio para constru/0o de barra%e) de enroca)ento co)

ncleo de ar%ila D9i%uras 2.- e 2.G ou co) #ace de concreto D9i%ura 2.>G se o recon=eci)ento

de ca)po indicarK na área selecionadaK a exist+ncia de roc=a s0 e de boa 6ualidade ao lon%o do

eixoK a pe6uena pro#undidade. Esse tipo de barra%e) n0o necessita de condi/?es especiais de

#unda/0o. ;randes volu)es de escava/0o e) roc=a na casa de #or/aK e) canais e vertedouros

s0o u) bo) indicativo para a utiliCa/0o deste tipo de barra%e). (l&) dissoK se existire)

per$odos c=uvosos ou excessiva u)idade 6ue prejudi6ue a execu/0o de ncleos de ar%ilaK ou a

di#iculdade na obten/0o de )aterial ade6uado para o ncleoK a solu/0o co) #ace de concreto &

a )ais indicada.

H) local poderá ser considerado prop$cio para constru/0o de barra%e) de concreto D9i%ura

2.1G 6uando o recon=eci)ento de ca)po indicarK na área selecionadaK a exist+ncia de roc=a

s0 e co) co)pressibilidade pe6uena ao lon%o de todo o eixo já 6ue estas exerce) )aiores

press?es nas #unda/?esK a pe6uena pro#undidade. ( estabilidade & %arantida principal)ente

pelos es#or/os de %ravidade. ( n0o ser e) casos excepcionaisK so)ente dever0o ser

consideradas barra%ens de concreto tipo %ravidade )aci/a.


L()ax

2K51

* ba 3

1

#iltro

L()in B

aterro


23/180


9i%ura 2.- e/0o t$pica de barra%e) de enroca)ento co) ncleo de ar%ila vertical

9i%ura 2. e/0o t$pica de barra%e) de enroca)ento co) ncleo de ar%ila inclinado


1

* ba

Elcr L()ax

B

1K

1

Elte

1K5

ncleo de ar%ila

enroca)ento

transi/0o

1K L(

1K2K2

11 * ba

El te

ncleo de ar%ilaenroca)ento

transi/0o

B


24/180


25/180


AP0T3LO 2

2. 1ATORES PREDO*INANTES NA SELEO DO TIPO DE

BARRAGE* DE TERRA E DE BARRAGE* DE ENROA*ENTO

2.9 Inrodu!o

(s barra%ens de terra ou de enroca)entoK 6uando existe)K constitue) se)pre u)a das

estruturas de u) barra)ento. 8este )odoK a escol=a deste tipo de barra%e) visa a oti)iCa/0o

do arranjo %eral do barra)ento co)o u) todoK e n0o a sua oti)iCa/0o isolada.

L0o raro solu/?es econo)ica)ente )ais des#avoráveis s0o selecionadasK caso estas estruturas

seja) analisadas isolada)ente. EntretantoK apresenta)K n$tidas vanta%ens econU)icas no

contexto %lobal do aproveita)ento.

(ssi) sendoK os #atores predo)inantes na sele/0o do tipo de barra%e) de terra ou de

enroca)entoK s0o a6ueles associados aos do arranjo %eral do aproveita)ento.

2.& lassifica!o ?uano ao i7o d( s(!o

3.2.1 Barra%e) *o)o%+nea

8esi%na/0o si)pli#icada 6uando =á predo)inQncia de u) nico )aterialK poisK na realidadeK

n0o existe barra%e) =o)o%+nea. ( exist+ncia de )ais de u) )aterial deve"se A necessidade

de drena%e) interna e de prote/0o externa dos taludes. La 9i%ura 3.1 & apresentada a se/0o

t$pica da barra%e) Vi%ário no Brasil. Esta barra%e) & considerada co)o =o)o%+neaK e)bora

exista drena%e) internaK Conas de prote/0o de taludes co) rip"rapF e incorpora/0o de

ensecadeiras.



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27/180


3.2.3 Barra%e) de Enroca)ento

uando =á predo)inQncia de )aterial roc=oso na sua se/0o. E) %eral existe) dois tipos de

barra%e) de enroca)ento.

aG. !o) )e)brana externa i)per)eável DconcretoK as#altoK entre outrosGZ

bG. !o) ncleo i)per)eável interno.

( 9i%ura 3.3a e 3.3b )ostra) as alternativas de barra%ens estudadas para a de#ini/0o da

barra%e) de 9oC de (reiaK tendo sido adotada a alternativa de enrroca)ento co) #ace deconcreto devido aos se%uintes )otivos principais.

DaG Enroca)ento co) #ace de concreto

DbG Enroca)ento co) ncleo i)per)eável9i%ura 3.3 Exe)plo de barra%e) de enroca)entoK (lternativas da barra%e) 9oC de (reiaK DaG

Enroca)ento co) #ace de concretoZ DbG Enroca)ento co) ncleo i)per)eável.

Barra6(ns @ A7osila G.AP"AA##$%#& 1-

L.(. áxi)o Lor)al

IB

IB

I!

IIB

I(

III8Pri)eiro

Esta%io

IV(

L.(. áxi)o Lor)al

IB

IB

I!

IIB

I(

III8Pri)eiro

Esta%io

IV(

L.(. áxi)o Lor)al

IB

IB

I!

IIB

I(

III8Pri)eiro

Esta%io

IV(

!ortina de Inje/?es

L.(. áxi)o Lor)al

!ortina de Inje/?es

L.(. áxi)o Lor)al


28/180


aG. !ondi/?es ;eol:%icas – (de6uadas para os dois tipos de barra%ens. EntretantoK a

exist+ncia de de%raus nas encostas Dderra)es basálticosG conduCiria a trata)entos )ais

ri%orosos na #unda/0o para o caso de se/0o co) ncleo i)per)eávelK co) a #inalidade de

redu/0o dos recal6ues di#erenciais.

bG. 8esvio do io – La alternativa de barra%e) co) #ace de concreto & poss$vel

construir parcial)ente o trec=o de )ontante da barra%e)K constituindo"se na pr:pria

ensecadeira. (l&) distoK a cota poss$vel desta ensecadeiraK no caso de barra%e) co) #ace de

concretoK & superior a cota de u)a ensecadeira incorporada a u)a barra%e) co) ncleo

i)per)eávelK já 6ue na barra%e) co) ncleo =á inter#er+ncia da ensecadeira co) o ncleo.

8este )odoK apresenta )enores riscos =idrol:%icos de transborda)ento co) )es)osinvesti)entos.

cG. !o)para/0o de !ustos – enor volu)e de enroca)entoK de #iltro e )aior volu)e

de concreto na alternativa co) #ace de concreto. Lo %lobal resulto nu)a econo)ia de > a

15 )il=?es de d:lares a #avor da barra%e) co) #ace de concreto.

dG. !li)a – aior inter#er+ncia cli)ática para a barra%e) de ncleo i)per)eávelK 6uealiado ao trata)ento de #unda/0o )ais de)oradoK poderia i)plicar e) atrasos no crono%ra)a

de obra.

2.2 1aor(s 7r(do-inan(s no (sab(l(ci-(no da s(!o 57ica

3.3.1 ateriais de constru/0o

( principal vanta%e) das barra%ens de terra e enroca)ento & 6ue os )ateriais de constru/0o

já #ora) #abricadosF pela natureCa.

E) al%uns casosK so)ente u) tipo de solo & dispon$vel nas proxi)idades da obra. Leste casoK

a preocupa/0o 6uanto ao projeto da se/0o se prende a deter)ina/0o das di)ens?es )ais

econU)icas da barra%e)K associadas As caracter$sticas do )aterial e respectiva especi#ica/0o

de co)pacta/0oK be) co)o as caracter$sticas %eot&cnicas da #unda/0o.



29/180


30/180


9i%ura 3.5


31/180


8e #atoK de u) )odo %eralK 6uando a resist+ncia da #unda/0o & in#erior a do )aci/oK os

taludes do )aci/o s0o condicionados pela resist+ncia da #unda/0oK pois as super#$cies

potenciais de ruptura passa) pela #unda/0o. Por outro ladoK 6uando a resist+ncia da #unda/0o

& i%ual ou superior a do )aci/oK os taludes dos )aci/os s0o estabelecidos unica)ente e)

#un/0o da resist+ncia do )es)o.

Pelo exposto aci)aK conclui"se 6ueK dependendo das caracter$sticas de resist+ncia da

#unda/0oK n0o te) sentido ser ri%oroso 6uanto ao tipo de )aterial a ser utiliCado no )aci/oK

co)o ta)b&)K 6uanto As respectivas especi#ica/?es construtivas. Por exe)ploK nos locais de

#unda/?es de baixa resist+ncia e de %rande espessuraK cujos estudos econU)icos indica) a sua

n0o re)o/0oK & aceitávelK para )aterial de )aci/oK 6ual6uer )aterialK co) exce/0o da6uelesco) elevada porcenta%e) de )at&ria or%QnicaK be) co)o pouco ri%or 6uanto ao %rau de

co)pacta/0o )$ni)o e desvio de u)idadeK desde 6ue o )aci/o apresente u)a certa

=o)o%eneidade.

Lo caso de terrenos de baixa resist+ncia as solu/?es co)u)ente utiliCadas s0o as se%uintesM

" Projeto de taludes )ais abatidos eJou ber)as de e6uil$brioZ

" e)o/0o parcial da ca)ada de baixa resist+nciaZ" e)o/0o total da ca)ada de baixa resist+nciaZ

" HtiliCa/0o de )&todos para au)entar a resist+ncia do solo Dpor exe)ploK drenos de

areia ou %eossint&tico no caso de ar%ila )ole saturadaK entre outrosG.

@utro parQ)etro %eot&cnico da #unda/0oK condicionante no projeto do )aci/o & a

co)pressibilidade. PortantoK al&) do estudo da #unda/0oK 6uanto A rupturaK )encionada

anterior)enteK deve"se considerar a in#lu+nciaK no )aci/oK dos recal6ues da #unda/0o. Esta

in#lu+ncia se traduC principal)ente por eventual #issura)ento do )aci/o e pela redu/0o do

bordo livre #reeboardF.

(l&) dos recal6ues i)ediatos e por adensa)entoK bastante con=ecidosK u) outro tipo de

recal6ue te) ocorrido e) al%u)as barra%ens brasileiras Dr+s ariasK Il=a olteiraK entre

outrasG. 0o os c=a)ados recal6ues por satura/0o. Estes recal6ues ocorrera) devido ao

colapso da estrutura do solo da #unda/0oK provocado pela satura/0o do )es)oK devido ao

enc=i)ento do reservat:rio.



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uanto A per)eabilidadeK tr+s aspectos básicos deve) ser considerados.M

" ( perda dNá%ua atrav&s da #unda/0o n0o deve ser excessivaZ

" (s press?es dNá%ua na base do talude de jusante n0o deve) ser elevadas. Press?es

elevadasK neste trec=o da #unda/0oK reduCe) consideravel)ente a estabilidade deste

taludeZ

" @s %radientes na sa$daK a jusante do p& do taludeK deve) ser tais 6ue n0o provo6ue)

pipin%F.

@s )&todos utiliCados para o controle da percola/0o s0o divididos e) dois principais %ruposK

no pri)eiro encontra)"se os )&todos utiliCados para a redu/0o da percola/0o co)o a

utiliCa/0o de u)a Cona i)per)eávelK u) tapete i)per)eável a )ontanteK u) dia#ra%)a#lex$vel ou u)a Cona de inje/?es. Rá no se%undo %rupo encontra)"se os )&todos utiliCados

para realiCar u) controle da drena%e) co)o u) #iltro"dreno verticalK o tapete drenante ou

po/os de al$vio. La 9i%ura 3.' s0o indicados os )&todos )ais utiliCados para o controle da

percola/0o e) solos per)eáveis.

9i%ura 3.' &todos para o controle da percola/0oZ D(G Cona i)per)eávelZ DBG tapete

i)per)eável a )ontanteZ D!G dia#ra%)a #lex$velZ D8G Cona de inje/?esZ DEG #iltro"dreno

verticalZ D9G tapete drenanteZ D;G po/os de al$vio.


9unda/0oPer)eável

(

!

B

8

E

;

9

Base I)per)eável

L$vel de O%ua

9unda/0oPer)eável

(

!

B

8

E

;

9

Base I)per)eável

9unda/0oPer)eável

(

!

B

8

E

;

9

Base I)per)eável

L$vel de O%ua


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3.3.3 e)po dispon$vel para constru/0o e !li)a da e%i0o

H)a veC de#inida a constru/0o de u)a barra%e)K cada ano %asto no projeto e na constru/0oK

representa) perdas de rendi)entos consideráveisK al&) de onerar os juros durante a

constru/0o.

E) %eralK os rendi)entos %erados por u) reservat:rioK e) u) ano de opera/0o s0o be)

superiores as econo)ias obtidas e) estudos adicionais de projetoK be) co)o alternativas de

projeto )ais econU)icosK por&) co) te)po de constru/0o )aior.

uando o te)po de constru/0o & li)itadoK )uitas veCes & necessária a elabora/0o de u) projeto 6ue n0o seria o )ais econU)icoK caso se dispusesse de u) te)po )aior de constru/0o.

Por exe)ploK #oi )encionado anterior)ente 6ue se)pre deve) ser incorporados ao )aci/o os

)ateriais roc=osos provenientes das escava/?es obri%at:rias DvertedouroK to)ada dNá%uaK

entre outrasG. EntretantoK dependendo do te)po dispon$vel de constru/0oK pode n0o ser viávelK

nu) crono%ra)a de constru/0o oti)iCadoK e) rela/0o ao te)poK a utiliCa/0o de todos os

)ateriais roc=osos provenientes das escava/?es obri%at:rias.

H) parQ)etro relacionado direta)ente co) o te)po de constru/0o & o cli)a da re%i0o. E)

locais de pluviosidade elevada e se) esta/0o seca de#inidaK dependendo do te)po de

constru/0o dispon$velK o projeto de u) )aci/o =o)o%+neo de )aterial be) ar%ilosoK pode ser

antieconU)ico sob ponto de vista %lobal. Lestes locaisK deve"se se)pre 6ue poss$vel restrin%ir

o volu)e de )aterial ar%iloso a u) )$ni)o co)pat$vel co) as necessidades t&cnicas do

projetoK )es)o 6ue esta n0o seja a solu/0o )ais econU)ica isolada)ente.

Lestes locais de pluviosidade elevadaK se)pre 6ue poss$velK te)"se utiliCado no projeto de

barra%e) de terraK se/?es ConeadasK co) ncleo de )aterial areno"ar%iloso e espaldares

constitu$dos de )ateriais %ranulares Dcascal=oK cascal=o arenosoK etcGK )es)o 6ue estes

)ateriais se encontre) a distQncias )aioresK ou adotadas se/?es de terra enroca)ento. @utra

alternativa & a utiliCa/0o de taludes )ais brandosK por&) aceitando"se u) controle de

co)pacta/0o )enos ri%orosoK no 6ue concerne a u)idade de co)pacta/0o. Esta alternativa

ne) se)pre & poss$vel na práticaK devido As li)ita/?es dos %randes e6uipa)entos de

co)pacta/0o atuais.



34/180


( escol=a de u)a barra%e) de enroca)ento & )uitas veCes ditada pelo te)po dispon$vel para

constru/0oK pois a execu/0o do enroca)ento independe das condi/?es cli)áticas da re%i0o.

EntretantoK a constru/0o do enroca)ento depende da constru/0o do ncleoK 6ue por sua veC

depende das condi/?es cli)áticas. ( #i) de se obter u)a oti)iCa/0o na constru/0o do

enroca)entoK o ncleo & projetado co) inclina/0o para )ontante. 8este )odo & poss$vel a

constru/0o de %rande parte do talude de jusanteK independente da subida do ncleo. La

9i%ura 3.- apresentasse a se67+ncia construtiva de u)a barra%e) de enroca)ento co) ncleo

ar%iloso inclinado a )ontante.

E) caso de extre)a pluviosidadeK e e) locais onde n0o =á disponibilidade de )aterial parancleoK as barra%ens de enroca)ento possue) u) para)ento na #ace do talude de )ontanteK

de concreto ou as#alto.

9i%ura 3.- Barra%e) de enroca)ento co) ncleo ar%iloso inclinado a )ontante.

3.3.4 e67+ncia de !onstru/0o e 8esvio do io

8e u) )odo %eral a se67+ncia de constru/0o de u)a barra%e) envolve duas %randes #ases.

La pri)eira #aseK o rio continua passando pela cal=a natural Dtotal ou parcialG. 8urante esta


L.(. áxi)o Lor)al

Enroca)entoExecutado

!ortina deInje/0o

Inje/?es aCas

L.(. áxi)o Lor)al

Enroca)entoExecutado

!ortina deInje/0o

Inje/?es aCas


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#ase s0o constru$das as estruturas de desvio Dcanal lateralK tnelK %aleriaK etc.GK por onde será

desviado o rio na se%unda etapa. La se%unda #ase & #eito o #ec=a)ento do canal por onde

passava o rio na pri)eira #aseK e co)pletada a barra%e) neste trec=o.

Los casos e) 6ue & extenso o canal por onde passa o rio durante a pri)eira #aseK n0o &

econU)ica a constru/0o de pontesK li%ando as duas )ar%ens. Leste casoK na pri)eira #aseK os

)ateriais de constru/0o para as duas #rentes de trabal=o te) 6ue ser das pr:prias )ar%ensK

)es)o ocorrendo )ateriais co) caracter$sticas %eot&cnicas be) )ais #avoráveis e) u)a

)ar%e) 6ue e) outraK resultando deste )odoK e) se/?es de barra%e) di#erentes.

uanto a ensecadeira de se%unda #aseK a sua cota & de#inida e) #un/0o de considera/?es=idrol:%icas e =idráulicasK de tal )odo 6ue seja se%ura para u)a deter)inada c=eia De) %eralK

co) te)po de recorr+ncia de 25 a 1 anosG. !o)o o volu)e desta ensecadeira &

considerávelK & pratica corrente a incorpora/0o da )es)a ao )aci/o de#initivo da barra%e)K

resultando e) di)inui/0o de volu)e e e) te)po de constru/0o.

(l%u)as veCesK o te)po 6ue se disp?e para conclus0o do )aci/o no trec=o do canal da

pri)eira #aseK ap:s o desvioK & reduCido. Lestes casosK nesta se/0o de #ec=a)entoK a barra%e) possui se/0o di#erente da do resto da obra. uando este per$odo coincide co) o in$cio do

per$odo c=uvosoK & adotada co) #re67+ncia u)a se/0o de enroca)ento Dpor exe)ploK

Barra%e) de ucuru$ apresentada na 9i%ura 3.-G.

3.3.5 9inalidade do reservat:rio

8ependendo da #inalidade do reservat:rioK di#erentes tipos de projeto s0o justi#icáveisK para

u) )es)o local.

uando a 6uantidade dNá%ua dispon$vel & da )es)a orde) de %randeCa da de)andaK a perda

dNá%ua por in#iltra/0oK atrav&s do )aci/o e da #unda/0oK deve ser reduCida ao )áxi)o. Esta

necessidade & co)u) e) barra%ens de re%ulariCa/0oK de porte )&dioK para abasteci)ento de

cidades. Leste casoK deve"se utiliCarK para o )aci/oK )ateriais de baixa per)eabilidadeK e

trata)ento de #unda/0oK visando reduCir ao )áxi)o a percola/0oK e) al%u)as condi/?es será



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necessária a utiliCa/0o de )edidas de redu/0o de percola/0o co)o cut"o##F total ou

dia#ra%)a total.

Por outro ladoK para as barra%ens constru$das unica)ente co) #inalidade de controle de

c=eiasK o controle da percola/0o se re#lete so)ente 6uanto aos %radientes de sa$da Dpara o

controle do pipin%FG e as sub"press?es na base do talude de jusanteK e n0o 6uanto ao volu)e

total dNá%ua perdida por percola/0o. E) al%uns casos o te)po de per)an+ncia do volu)e

ar)aCenado para o controle de c=eias & t0o reduCido 6ue n0o =á possibilidade de

estabeleci)ento de re%i)e per)anente de #luxo no )aci/oK n0o necessitandoK portantoK

)aiores cuidados de drena%e) interna.

( #inalidade do reservat:rio e sua #or)a de opera/0o t+) in#lu+ncia ta)b&) no

di)ensiona)ento do talude de )ontante 6uanto a exist+ncia ou n0o de u) re%i)e

instabiliCante de rebaixa)ento rápidoK be) co)o o di)ensiona)ento do rip"rapF.

Barra6(ns @ A7osila G.AP"AA##$%#& 2'


37/180


AP0T3LO ;

;. ENSAIOS DE LABORATURIO

;.9 Inrodu!o

Leste cap$tulo procura"se dar +n#ase especial a aplica/0o dos resultados dos ensaios de

laborat:rio utiliCados na )ecQnica dos solos nor)al)ente no 6ue se re#ere a barra%ens de

terra. L0o & objetivo o ensaio propria)ente ditoK suas t&cnicas e detal=es de execu/0o. Estes

apenas ser0o considerados na )edida e) 6ue o resultado #inal seja a#etado. er0o tecidas

ta)b&) considera/?es cr$ticas a respeito da obten/0o dos parQ)etros de en%en=aria a partir

dos ensaios de laborat:rio en%lobando as incerteCas envolvidas.

;.& Ensaios d( carac(ri)a!o ( 5ndic(s f5sicos

!o)o ensaios de caracteriCa/0o s0o entendidos os ensaios de %ranulo)etria e os li)ites de

(tterber%. !o)o $ndices #$sicos s0o considerados os ensaios de densidade dos %r0osK u)idade

e densidade natural dos 6uais & poss$vel obter as propriedades $ndices dos solos tais 6uaisM

%rau de satura/0oK $ndice de vaCios e porosidade.

4.2.1 ;ranulo)etria

[s curvas %ranulo)&tricas pode) ser atribu$das al%u)as #un/?es básicas co)o s0oM" !aracteriCa/0o dos solosZ

" 8eter)ina/0o do coe#iciente de per)eabilidade e) solos %ranularesZ

" Projetos de #iltrosZ

" !o)porta)ento 6ualitativo dos solos %ranulares e) rela/0o As propriedades de

en%en=aria.

( se%uir ser0o apresentadas al%u)as considera/?es 6ue deve) ser levadas e) conta nadeter)ina/0o das curvas %ranulo)&tricas de )ateriais coesivos e n0o coesivos.



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" olos !oesivos

E) #un/0o dos diQ)etros dos %r0os s0o separadas as #ra/?es de ar%ilaK silteK areiaK pedre%ul=oK

etc. ( este respeito as classi#ica/?es existentes dos solos s0o discordantes principal)ente e)

rela/0o as part$culas )enores. Leste sentido a (BL considera 6ue a #ra/0o de ar%ila

apresenta u) diQ)etro in#erior a K5)).

( pr:pria )etodolo%ia de ensaio no 6ue se re#ere A #ra/0o #ina Dsilte e ar%ilaG & bastante

variável para cada nor)a de ensaioK e o resultado pode ser bastante a#etado por esta

)etodolo%ia. ( utiliCa/0o de de#loculantes para dispers0o das part$culas #inas ta)b&) te)

sido bastante 6uestionada u)a veC 6ue procura reduCir os solos a condi/0o de %r0os isolados o6ue e) )uitos casos n0o te) nen=u) si%ni#icado.

!o)o conceito %eralK e) 6ue se pese as di#eren/as entre as diversas classi#ica/?es e

)etodolo%ia de ensaio & certo 6ue a distribui/0o %ranulo)&trica serve apenas co)o re#er+ncia

de caracteriCa/0o de solos para a6ueles co) propriedades coesivasK n0o sendo poss$vel

deduCir ou in#erir para estes solos a partir de curvas %ranulo)&tricasK propriedades de

resist+nciaK co)pressibilidade ou per)eabilidade. Estas propriedades s0o dependentes do tipode )ineral 6ue o co)p?e e de sua =istoria %eol:%ica.

8o ponto de vista da erodibilidadeJdispersibilidade os ensaios sedi)ento)&tricos

co)parativos D!GK 6ue se baseia) #unda)ental)ente na co)para/0o de curvas

%ranulo)&tricasK se) e co) de#loculanteK parece) dar boa indica/0o das suscetibilidades de

eros0o dos )ateriais #inos.

( )( )tedefloculancommm

tedefloculan semmmSCS

5KT

5KT

<

<= D4.1G

e o ! & )enor a 25T a ar%ila pode ser considerada n0o dispersivaK já se ! & superior a

25T a ar%ila apresenta u)a dispersibilidade 6ue pode ser classi#icada co)o alta ou baixa e)

#un/0o da porcenta%e) do !.



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" olos n0o !oesivos

Para os solos n0o coesivosK ou %ranularesK o ta)an=o do %r0o e a distribui/0o %ranulo)&trica

torna) poss$vel sere) in#eridas al%u)as propriedades de en%en=aria. (ssi)K por exe)ploK

al%u)as rela/?es e)p$ricas t+) sido relatadas de#inindo a per)eabilidade e) #un/0o do

diQ)etro.

La 9i%ura 4.1 s0o apresentadas al%u)as curvas %ranulo)&tricas e resultados de ensaios de

per)eabilidade indicando a possibilidade de associa/0o A curvas %ranulo)&tricas si)ilaresK

per)eabilidade e6uivalentes De) 1\ de aproxi)a/0oG.

9i%ura 4.1 esultados dos ensaios de per)eabilidade para al%uns )ateriais

@utra aplica/0o para os ensaios de %ranulo)etriaK )uito utiliCada na en%en=aria de barra%ensK

& o projeto de #iltros e) #un/0o da distribui/0o %ranulo)&trica e ta)an=o dos %r0os. ]

poss$vel ta)b&) nos casos de solos n0o coesivos in#erirK do ponto de vista 6ualitativoK

al%u)as propriedades %eot&cnicas co)o por exe)ploM areias be) %raduadas apresenta) nu)

Barra6(ns @ A7osila G.AP"AA##$%#& 2>

8iQ)etro dos ;r0os D))G

T ) e n o r 6 u e φ D

T G

9aixa %ranulo)&trica para areias#inas utiliCadas e) #iltrosS^K1 )J)in

K1 11K

1

5

D))G1K1

9aixa %ranulo)&trica para britas utiliCadas e) concretoS^15)J)in

8iQ)etro dos ;r0os D))G

T ) e n o r 6 u e φ D

T G

9aixa %ranulo)&trica para areias#inas utiliCadas e) #iltrosS^K1 )J)in

K1 11K

1

5

D))G1K1

K1 11K

1

5

D))G1K1

9aixa %ranulo)&trica para britas utiliCadas e) concretoS^15)J)in


40/180


)es)o estado de co)pacidade )aior resist+nciaK )enor co)pressibilidade e )enor

per)eabilidade 6ue u)a areia uni#or)e.

4.2.2


41/180


solos. La 9i%ura 4.2 s0o )ostradas na carta de plasticidade al%uns solos residuais de ucuru$

e da re%i0o centro"sul do pa$sK solos na )es)a posi/0o da carta apresenta) propriedades de

en%en=aria aproxi)ada)ente si)ilares.

H)a outra aplica/0o dos ensaios


42/180


( análise de u) proble)a e) ter)os de press?es e#etivas consiste das se%uintes #asesM

" Esti)ativa das press?es totais e press?es neutras Desti)adas ou )edidasG 6ue atua)

sobre o soloZ

" 8eter)ina/0o das press?es e#etivas 6ue a%e) sobre o solo e) #un/0o das press?es totais

e press?es neutrasZ

" 8eter)ina/0o no laborat:rio da resist+ncia ao cisal=a)ento do solo e) ter)os de

press0o e#etiva Z

" !o)para/0o entre as press?es e#etivas previstas e a resist+ncia do solo e) ter)os de

press?es e#etivas.

@ proble)a de análise e) ter)os de press?es totais ou e#etivas & bastante co)plexoK

existindo correntes dentro da )ecQnica dos solos #avoráveis a u)a ou outra.

La realidade a análise de u) proble)a e) ter)os de press?es totais & u) arti#$cio criado para

suprir as de#ici+ncias e) esti)ar ou )edir as press?es neutras u)a veC 6ue a parcela de

tens0o total resistida pela estrutura das part$culas de solo & a tens0o e#etivaK n0o =avendo

co)pro)issoF desta co) a6uelas.

e) dvida desde 6ue se con=e/a) as press?es neutrasK a análise e) ter)os de press?es

e#etivas seria )ais representativa. ( c=ave da 6uest0o reside nas incerteCas das )edidas das

press?es neutrasK tanto no laborat:rio co)o e) al%uns casos no ca)po.

4.4.2 Ensaios riaxiais

Estes ensaios te) sido extensiva)ente adotados na en%en=aria de barra%ens de terra na

deter)ina/0o dos parQ)etros de resist+nciaK para análise de estabilidade eK e) al%uns casosK

analise de tens0o – de#or)a/0o.

Basica)ente os ensaios triaxiais se resu)e) a aplica/0o de u)a tens0o con#inante DσcG e de

u)a tens0o axial DσaG. 8esta #or)aK e sabendo"se 6ue n0o existe) tens?es de cisal=a)ento



43/180


aplicadas nos corpos de provaK as tens?es con#inante e axial ser0o i%uais as tens?es principais

atuantes no corpo de prova.

4.4.3 epresenta/0o dos ensaios

@s ensaios triaxiais s0o %eral)ente representados pela curva tens0o – de#or)a/0oK sendo 6ue

desta pode ser deter)inado o ponto de ruptura da a)ostra. Rá co) esta in#or)a/0o pode"se

representar no dia%ra)a de o=r os c$rculos de tens?esK ou no dia%ra)a p"6 as trajet:rias de

tens?es. Estas representa/?es per)ite) con=ecer a evolu/0o das tens?es e das press?es

neutras durante a realiCa/0o do ensaioK assi) co)o os parQ)etros de resist+ncia do )aterial6uando realiCados di#erentes ensaios a variadas tens?es de con#ina)ento DσcG. ( 9i%ura 4.2

conte) u)a representa/0o %rá#ica de al%uns ensaios triaxiais nos dia%ra)as de circulo de

o=r e trajet:ria de ten/?es. Rá a 9i%ura 4.3 conte) as envolt:rias de resist+ncia obtidas da

representa/0o de u) conjunto de ensaios triaxiais na #or)a do dia%ra)a de o=r e de

trajet:rias de ten/?es.

4.4.4 ipos de ensaios

E) #un/0o de co)o s0o realiCados os está%ios de carre%a)ento e de ruptura dos corpos de

provaK os ensaios triaxiais pode) ser divididos e) várias cate%orias.

" Ensaios rápidos D ou HHGM Leste ensaio n0o & per)itida a drena%e) e) 6ual6uer

está%io do carre%a)ento e o carre%a)ento do corpo de prova & #eito de #or)a rápida.

" Ensaios pr&"adensados rápidos D ou !HGM Leste ensaio & per)itida a drena%e) duranteo processo de adensa)ento. Posterior)ente & aplicado u) carre%a)ento rápido e o

corpo de prova & levado a ruptura se) drena%e).

" Ensaios


44/180


DaG epresenta/0o no dia%ra)a de circulo de o=r

DbG rajet:ria de ten/?es9i%ura 4.2 epresenta/0o dos ensaios triaxiaisZ DaG epresenta/0o no dia%ra)a de circulo de

o=rZ DbG rajet:ria de ten/?es


uu _ u ̀

σ3 σ1 σ

φ

φC

Envolt:ria e) ter)os

de ens0o E#etiva

Envolt:ria e) ter)osde ens0o otal

231 σ σ τ

−=

σN31 σN11

uuu _ u ̀

σ3 σ1 σ

φ

φC


de ens0o E#etiva


231 σ σ τ

−=

σN31 σN11

u _ u ̀

σ3 σ1 σ

φ

φC


de ens0o E#etiva


231 σ σ τ

−=

σN31 σN11

u

45

rajet:ria de ens?esE#etivas

231 σ σ += p

2

31 σ σ −=q

rajet:ria de ens?esotais

p

u

45


231 σ σ += p

2

31 σ σ −=q


45


231 σ σ += p

2

31 σ σ −=q


p


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DaG epresenta/0o no dia%ra)a de circulo de o=r

DbG rajet:ria de ten/?es9i%ura 4.3 Envolt:rias de resist+nciaZ DaG epresenta/0o no dia%ra)a de circulo de o=rZ

DbG rajet:ria de ten/?es

( 9i%ura 4.4 apresenta os resultados de ensaios triaxiais adensados rápidos anisotr:picos. Rá a

9i%ura 4.5 apresenta os resultados t$picos para vários tipos de ensaios triaxiais anterior)ente

)encionados.


σN31 σ

31 σ

11 σ

φ

φC

2

31 σ σ τ −

=

σN32 σN11 σN12σ32 σ12

cN

c

esist+ncia e) ter)os de ens?es otaisφ σ τ tg c +=

esist+ncia e) ter)os de ens?es E#etivasbbbb φ σ τ tg c +=

σN31 σ

31 σ

11 σ

φ

φC

2

31 σ σ τ −

=

σN32 σN11 σN12σ32 σ12

cN

c



σN31 σ

31 σ

11 σ

φ

φC

2

31 σ σ τ −

=

σN32 σN11 σN12σ32 σ12

cN

c





2

31 σ σ +

= p

2

31 σ σ −=q

p

β

d

β tg pd q +=

φ cos×= cd φ β sen=tg

ondeM

2

31 σ σ +

= p

2

31 σ σ −=q

p

β

d

β tg pd q +=

φ cos×= cd φ β sen=tg

ondeM


46/180


9i%ura 4.4 Ensaios triaxiais adensados rápidos anisotr:picos


σ

Envolt:ria dee)it+ncia

cN

τ

c

c ^ 1.

c ^ 1.5

c ^ 2.

c ^ 3.

# ^ c ^ 4.

!$rculos de(densa)ento

c ^ 4.c ^ 3.

c ^ 2.c^1.5

c ^ 1.σ # c ens0o Lor)al

c

cc K

3

1

σ σ =

σ


cN

τ

c

c ^ 1.

c ^ 1.5

c ^ 2.

c ^ 3.

# ^ c ^ 4.


c ^ 4.c ^ 3.

c ^ 2.c^1.5

c ^ 1.σ # c ens0o Lor)al σ


cN

τ

c

c ^ 1.

c ^ 1.5

c ^ 2.

c ^ 3.

# ^ c ^ 4.


c ^ 4.c ^ 3.

c ^ 2.c^1.5

c ^ 1.σ # c ens0o Lor)al σ


cN

τ

c

c ^ 1.

c ^ 1.5

c ^ 2.

c ^ 3.

# ^ c ^ 4.


c ^ 4.c ^ 3.

c ^ 2.c^1.5

c ^ 1.σ # c ens0o Lor)al

c

cc K

3

1

σ σ =


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DaG Ensaios !.H.

DbG Ensaios ou HH e) )aterial ar%iloso

DcG Ensaios ou !89i%ura 4.5 esultados t$picos de ensaios triaxiaisZ DaG Ensaios !.H.Z DbG Ensaios ou HH e)

)aterial ar%ilosoZ DcG Ensaios ou !8


σ∆σ1

φC

σ # t

4 e s i s t + n c i a a o ! i s a l = a ) e n t o

u # #

σ # c

σ # #

45φJ2

ens0o de !onsolida/0o

ens0o Lor)alc

σ∆σ1

φC

σ # t


u # #

σ # c

σ # #

45φJ2


ens0o Lor)alc

∆σ1

φC

σ # t


u # #

σ # c

σ # #

45φJ2


ens0o Lor)alc

σ

()ostras co) 1T de 5atura/0o

c

τ

σ

()ostras co) 1T de 5atura/0o

c

τ

σ

()ostras parcial)ente 5aturadas

cN

τ

c

φC

φ

σ

()ostras parcial)ente 5aturadas

cN

τ

c

φC

φ

σ

τ

φC

σ

τ

φC

σ

τ

φC

σ

τ

φC


48/180


;.> Pro6ra-a!o dos (nsaios riaiais

@s ensaios de laborat:rio deve) ser pro%ra)ados e executados de #or)a a representar da

)el=or #or)a poss$vel as condi/?es de solicita/0oK drena%e) e satura/0o 6ue existir0o no

ca)po. !o)o condi/?es de solicita/0o deve) ser considerados o tipo e as tens?es de

adensa)entoK a #or)a co) 6ue estas solicita/?es & #eita Dco)press0o axialK extens0o axialK

co)press0o lateral e extens0o lateralG e a velocidade de carre%a)ento.

La 9i%ura 4.' & apresentada a orienta/0o das tens?es principais ao lon%o da super#$cie

=ipot&tica de ruptura. *á 6ue se notar 6ue as dire/?es das tens?es principais ao lon%o da

super#$cie potencial de ruptura pode) n0o ser as )es)as no instante de ruptura. Esta =ip:teseno entantoK n0o induCirá u) erro )uito s&rio.

Rá a 9i%ura 4.- apresenta as condi/?es nor)ais de solicita/0o de u)a barra%e) de terra .

9i%ura 4.' ens?es principais ao lon%o de u)a super#$cie de ruptura


L.(. áxi)o Lor)al

σ1

σ3

σ3

σ1σ1

σ3

σ3

σ1 σ1

σ3

τσ# L.(. áxi)o Lor)al

σ1

σ3

σ3

σ1σ1

σ3

σ3

σ1 σ1

σ3

τσ#

σ1

σ3

τσ#


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9i%ura 4.- e67+ncia de carre%a)ento de u)a barra%e)


Escava/0o

!o)pacta/0o

!arre%a)ento devido ao peso do )aterial sobrejacente

atura/0o

ebaixa)ento do n$vel do reservat:rio


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( pro%ra)a/0o dos ensaios deve ser realiCada e) #un/0o do tipo de solicita/0o 6ue se terá nas

condi/?es de ca)po. E) #un/0o desta considera/0o ser0o apresentadas al%u)as

considera/?es co) rela/0o a cada u)a das #aces da barra%e).

Final de construção ou durante a construção

Leste caso o solo & co)pactado co) %raus de satura/0o 6ue varia) nor)al)ente entre -5 a

>T e sub)etido a u) carre%a)ento devido A constru/0o do aterro sobrejacente. 8ependendo

da velocidade da constru/0o e condi/?es de per)eabilidade do solo pode) ser consideradas

co)o válidas as envolt:rias de resist+ncia dos ensaios rápidos n0o drenados Dconstru/0o

instantQnea se) dissipa/0o de press?es neutrasG ou adensados rápidos Dpossibilidade deadensa)ento devido a velocidade lenta de constru/0oG.

!o)o discutido anterior)enteK a ado/0o de envolt:rias e) ter)os de tens0o total incorpora

auto)atica)ente o e#eito da press0o neutra. Lo caso de análise e) ter)os de tens0o e#etiva

Bis=op su%ere a ado/0o do parQ)etro B 6ue relaciona a press0o neutra desenvolvida co) a

tens0o vertical atuante no local de interesse. ( deter)ina/0o do parQ)etro B pode ser #eita e)

ensaios PLK onde & realiCada a )edi/0o da press0o neutra co) aplica/0o de acr&sci)o na press0o con#inante e axial de tal #or)a 6ue a rela/0o )anten=a"se constante. Lestas condi/?es

s0o nor)ais os casos e) solos residuaisK por exe)ploK e) 6ue se deter)ina) parQ)etros de

B da orde) de 3 a 5T sendo 6ue as )edidas de press?es neutras e#etuadas no ca)poK para

os )es)os solosK rara)ente excede) a 1T. 8esta #or)a & poss$vel observar 6ue na

esti)ativa das press?es neutras e) solos n0o saturados & onde reside) as )aiores dvidas

6ue di#iculta) sobre)aneira a realiCa/0o das análises de estabilidade.

Este #ato decorreK principal)enteK da di#iculdade n0o s: da )edida de press0o neutra e)

laborat:rioK be) co)o de si)ula/0o da velocidade de carre%a)ento e das condi/?es de

drena%e).

Rebaixamento rápido

Para si)ular as condi/?es de rebaixa)ento rápido no laborat:rio s0o utiliCados os ensaios !H

Dadensado n0o drenadoG saturados. @ adensa)ento real no ca)po & #eito co) u)a rela/0o



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pr:xi)a de 231 =cc σ σ K no entantoK & uso correnteK na en%en=aria de barra%ensK proceder"se

a ensaios co) adensa)ento isotr:picoK 6ue apresenta) condi/?es )ais conservativas.

E) análises e) ter)os de press?es e#etivasK as press?es neutras desenvolvidas devido a

varia/0o da car%a ori%inada pelo rebaixa)ento pode) ser deter)inadas no pr:prio ensaio

CU . e) sido ta)b&) extensiva)ente adotada a previs0o de press?es neutras ap:s o

rebaixa)entoK pela utiliCa/0o do parQ)etro B ^ 1Dsolo saturadoGK isto &K a varia/0o da press0o

neutra co)o #un/0o da varia/0o da tens0o principal )aior suposta i%ual A varia/0o da press0o

vertical.

La análise e) ter)os de press?es e#etivasK dependendo da per)eabilidade do )aterial

DS`1"5 )JsGK a previs0o das press?es neutras pode ser realiCada pelo tra/ado de redes de #luxo

e) re%i)e transiente.

Funcionamento normal

@ ensaio utiliCado para reproduCir as condi/?es de ca)po & o ensaio !8 Dadensado drenadoG.

e #or #eita a satura/0oK a )es)a deve ser executada por contra press0o. 0o utiliCadosta)b&) os ensaios adensados rápidos ou a )&dia das envolt:rias dos ensaios adensados

rápidos co) os ensaios lentos.

@ cálculo das press?es e#etivas & #eito extraindo"se as press?es neutras de redes de #luxo e)

re%i)e per)anente.

Observaçes gerais

(nálise e) ter)os de tens?es e#etivas

" ( nica envolt:ria e) ter)os de tens?es e#etivas n0o sujeita As vicissitudes de

deter)ina/0o da press0o neutra & a do ensaio lento.

" ( envolt:ria e) ter)os de press?es e#etivas & u)a propriedade intr$nseca de cada tipo de

ar%ila. Esta envolt:ria & nica e & independente do =ist:rico de tens?es e do processo

de ruptura. 8esta #or)aK co)o pode ser observado nas 9i%ura 4.3 e 4.5K apesar das

trajet:rias de tens?es e#etivas tere) #or)as di#erentes para os vários tipos de ensaios



52/180


D!HK HHK G a envolt:ria & a )es)a e a resist+ncia o cisal=a)ento & dependente da

tens0o de con#ina)ento na ruptura.

" (s press?es neutras )edidas e) laborat:rio nor)al)ente s0o )aiores 6ue as observadas

e) ca)po e) barra%ens brasileirasK para a condi/0o de #inal de constru/0o. 8esta

#or)aK e) análise de estabilidade e) ter)os de press?es e#etivas a utiliCa/0o das

press?es neutras de ensaios representa u) en#o6ue )uito conservativo. Lo caso de

análise de #inal de constru/0oK as press?es neutras de cálculo in#eridas dos resultados

de )edidas no ca)po e) obras e solos si)ilares parece) ser u)a solu/0o )ais

realista.

" E) análise de rebaixa)ento rápidoK in#eliC)enteK n0o se disp?e de dados de )edidas de

press0o neutra no ca)po nos solos brasileiros e a previs0o destaK pode ser #eita pelo)&todo de Bis=op descrito anterior)ente e na )aioria dos casos esta previs0o &

conservadora.

(nálise e) ter)os de press?es totais

" ( utiliCa/0o das envolt:rias e) ter)os de tens?es totais pode ter erros si%ni#icativos u)a

veC 6ue as condi/?es de drena%e) e de velocidade de carre%a)ento s0o bastante

di#$ceis de sere) produCidas. (l&) deste #ato a parcela das press?es totais aplicadasKresistida pelo soloK & a press0o e#etiva 6ue n0o te) co)pro)issoF co) as tens?es

totais aplicadas.

;.$ Ouros (nsaios d( r(sisCncia

4.'.1 Ensaio de cisal=a)ento direto

8urante )uitos anos o ensaio de cisal=a)ento direto #oi )uito utiliCado para a avalia/0o da

resist+ncia dos solos. La atualidade & realiCado devido A sua #ácil execu/0o e ao baixo custo

DRuareC icoK 1>-'G. @ ensaio & executado e) u)a caixa constitu$da de duas partesK u)a

pri)eira parte #ixa 6ue cont&) aproxi)ada)ente a )etade da a)ostraK e u)a se%unda ):vel

6ue cont&) a )etade restante. 8uas pedras porosasK u)a localiCada na parte in#eriorK e outra

na parte superior da a)ostraK per)ite) a drena%e) livre de a)ostras saturadas. ( parte

superior ):velK te) u) ele)ento no 6ual & poss$vel a aplica/0o de u)a car%a =oriContal no



53/180


plano de separa/0o das duas pe/asK provocando desta #or)aK a ruptura do corpo de prova ao

lon%o deste plano be) de#inido. obre a parte superior da caixa de cisal=a)entoK & poss$vel a

aplica/0o de car%a verticalK proporcionando u)a press0o nor)al no plano de rupturaKσn. Esta

press0o pode ser livre)ente de#inida pelo operador do e6uipa)ento DRuareC icoK 1>-'G. (

adi/0o de extensU)etros ao e6uipa)ento per)ite a )edi/0o de desloca)entos da a)ostra nas

dire/?es =oriContal e vertical. La 9i%ura 4. & poss$vel apreciar u) es6ue)a do e6uipa)ento

de cisal=a)ento direto.

9i%ura 4. E6uipa)ento de cisal=a)ento direto.

Existe) duas #or)as de realiCa/0o dos ensaios de cisal=a)ento direto. ( pri)eira consiste e)

de#inir e aplicar a car%a vertical para atin%ir a press0o nor)al no plano de ruptura. (p:s este

procedi)entoK continua"se a induCir na a)ostra u)a de#or)a/0o controladaK de#inida por u)a

taxa de de#or)a/0o #ixada pelo operador do e6uipa)ento Dvelocidade de cisal=a)entoG.

8urante o processo de de#or)a/0o da a)ostra & )edida a #or/a tan%encial K aplicada ao

corpo de prova. Este procedi)ento & con=ecido co)o Ensaio de !isal=a)ento a 8e#or)a/0o

!ontrolada. Rá a se%unda #or)a consiste e) alcan/ar a press0o nor)al no plano de rupturaK e

posterior)enteK procede"se induCindo no corpo de prova incre)entos da #or/a tan%encial K

)edindo os desloca)entos =oriContais e verticais %eradas pela aplica/0o desta #or/a

tan%encial. Este procedi)ento recebe o no)e de Ensaio de !isal=a)ento 8ireto a ens0o

!ontrolada.


()ostra de oloPedra Porosa!aixa In#erior 9ixa

L

ExtensU)etros

!aixauperior ):vel

()ostra de oloPedra Porosa!aixa In#erior 9ixa

L

ExtensU)etros

!aixauperior ):vel


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!o) os resultados obtidos do ensaio & poss$vel a constru/0o de curvas de tens0o tan%encial

Dτ

G versus desloca)entos =oriContais D

GK para u)a deter)inada tens0o nor)al DσnG. ( partir

destas curvas & poss$vel de#inir os crit&rios de ruptura do )aterialK e 6ue tipo de ruptura

apresentaK ou sejaK se & #rá%il ou dctil. 8e#inida a tens0o de ruptura do )aterial D τG para u)a

deter)inada tens0o nor)al DσnGK e executando o ensaio várias veCes sob as )es)as condi/?esK

)as co) di#erentes valores de tens0o nor)alK & poss$vel obter a envolt:ria de ruptura do

)aterial. 8a envolt:ria de ruptura & poss$vel a deter)ina/0o dos parQ)etros de resist+ncia

co)o coes0o DcG e Qn%ulo de atrito D

G do )aterial. ( coes0o & de#inida co)o a intercess0o da

reta 6ue )el=or se ajusta A envolt:ria de ruptura co) o eixo da tens0o cisal=ante Dτ

GK e o

Qn%ulo de atrito & representado pela inclina/0o desta reta. E) #un/0o da )a%nitude das

tens?es nor)aisK pode"se n0o obter envolt:rias de ruptura retil$neas. Leste casoK o Qn%ulo de

atrito e o intercepto de coes0o varia) co) o incre)ento da tens0o nor)al DσnG.

Este processo de deter)ina/0o da resist+ncia ao cisal=a)ento dos solos apresenta al%u)as

desvanta%ens. ( pri)eira delas & o #ato de 6ue o corpo de prova & condicionado a ro)per e)

u) plano de ruptura pr&"deter)inadoK desconsiderando a presen/a de estruturas =erdadas ou

planos de #ra6ueCa. E) se%undo lu%arK a distribui/0o das tens?es no plano de ruptura n0o &

co)pleta)ente uni#or)eK o conjunto de tens?es & co)plexoK e existe) rota/?es das tens?es

principais A )edida 6ue se incre)enta a tens0o de cisal=a)ento. a)b&) n0o se pode

controlar a drena%e) durante o ensaioK a poro press0o n0o pode ser )edidaK e as de#or)a/?es

aplicadas A a)ostra s0o li)itadas pelas condi/?es do e6uipa)ento.

@ ensaio ta)b&) apresenta %randes vanta%ens co)o ser de #ácil execu/0oK os princ$pios

te:ricos básicos sere) de #ácil entendi)entoK e a )olda%e) dos corpos de prova ser de rápida

execu/0o. @utras vanta%ens s0o 6ue pode) ser elaborados e6uipa)entos de )aiores

di)ens?es a u) custo relativa)ente )enor 6ue para outro tipo de ensaios e 6ue as

propriedades )edidas co)o Qn%ulo de atrito e coes0o pode) ser considerados de boa

representatividade. @ e6uipa)ento pode ser utiliCado para ensaios drenados e para a )edida

da resist+ncia ao cisal=a)ento residualK pelo processo de )ltipla revers0o da dire/0o de

cisal=a)ento.



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8evido a 6ue u)a das desvanta%ens do ensaio de cisal=a)ento direto & o #ato de 6ue a

rota/0o das tens?es principais n0o pode ser controladaK na 9i%ura 4.>K se apresenta o c$rculo

de rupturaK co) os es#or/os e as dire/?es das tens?es principais no ensaio. Lesta #i%ura #oi

considerado 6ue a lin=a de ruptura passa pela ori%e) de coordenadas e coincide co) os

es#or/os DσnK τGK 6ue & c=a)ado de ponto !" ra/a"se o c$rculo tan%ente A lin=a de ruptura no

ponto !K e 6ue te) centro sobre o eixo σ. @ p:lo de planos & localiCado tra/ando u)a lin=a

paralela ao plano de rupturaK 6ue passa pelo ponto !. Hnindo"se o p:lo # co) os pontos de

intercess0o do c$rculo co) o eixo σK $ e %K se te) a dire/0o dos planos principaisK 6ue &

detal=ada na 9i%ura 4.>a DRuareC icoK 1>-'G.

DaG DbG

9i%ura 4.> ota/0o das tens?es principais no ensaio de cisal=a)ento diretoM DaG 8ire/0o das

tens?es principaisZ DbG epresenta/0o das tens?es no dia%ra)a de =or

D)odi#icado " RuareC icoK 1>-'G.

4.'.2 Ensaio de co)press0o si)ples

Este ensaio & u) caso particular do ensaio triaxial onde a tens0o con#inante & nula. La área de

barra%ens de terra %eral)ente estes ensaios s0o preteridos e) rela/0o aos ensaios triaxiais. (

)aior aplica/0o destes ensaios & no caso de ar%ilas saturadas onde a resist+ncia A co)press0o

si)ples deveria ser se)el=ante a resist+ncia destes solos e) ensaios Dna realidade u)

pouco in#erior se & considerada a tra/0o nas bordas do corpo de provaG. ( coes0o das ar%ilas


σ1 σ3

σn

τ

φ

τ

σ

Envolt:ria de uptura

( B

8 P

!@

σ3

σn

σ1

φ

σ1 σ3

σn

τ

φ

σ1 σ3

σn

τ

φ

σ1 σ3

σn

τ

φ

τ

σ


( B

8 P

!@

σ3

σn

σ1

φ

σ


( B

8 P

!@

σ3

σn

σ1

φ


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neste caso pode ser to)ada i%ual a K43 a K5 da resist+ncia A co)press0o si)ples. @utra

aplica/0o destes ensaios está na deter)ina/0o da sensitividade das ar%ilas.

;. Ensaios d( ad(nsa-(no @ D((r-ina!o da co-7r(ssibilidad( dos solos

@s ensaios oedo)&tricos ou de adensa)ento s0o ensaios de co)press0o unidi)ensional

realiCados co) total drena%e)K onde s0o )edidas as car%as aplicadasK as varia/?es de altura

do corpo de prova e o te)po e) 6ue estas varia/?es ocorre). (s de#or)a/?es laterais s0o

nulas.

( )edida da per)eabilidade e) ensaios de adensa)ento constitui"se nu)a t&cnica si)plesKsendo o resultado obtido )ais representativo 6ue os ensaios a car%a variável e) laborat:rioK

por incorporar a redu/0o dos vaCios decorrentes das press?es aplicadas e pela )aior #acilidade

de %arantir a satura/0o da a)ostra.

( colapsibilidade dos solos de #unda/0o de barra%ens sob o e#eito da inunda/0oK se)

acr&sci)o de press0oK te) sido ta)b&) deter)inada atrav&s dos ensaios de adensa)ento.

Leste caso conv&) se veri#icar a ocorr+ncia de colapso a várias press?es.

(l&) da utiliCa/0o e) cálculo de recal6ues convencionais Dteoria de adensa)ento de

erCa%=iGK os resultados dos ensaios de adensa)ento t+) sido aplicados na deter)ina/0o dos

):dulos de elasticidade para o cálculo das de#or)a/?es de barra%ens pela teoria elástica.

;.= Acondiciona-(no dos (nsaios

@s #atores 6ue in#luencia) nos resultados #inais dos ensaios s0o variadosK entre eles pode)"se

)encionar a a)ostra%e)K a velocidade de carre%a)entoK o te)po de adensa)entoK atrito nas

bases e e#eito da )e)brana. odos estes #atores s0o a)pla)ente descritos e) livros

espec$#icos de ensaios de laborat:rio. Leste ite) dar"se"á +n#ase especial apenas no #ator

a)ostra%e).



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4..1 E#eito da )olda%e)

( a)ostra%e)K tanto por crava/0o do a)ostrador ou por abertura de po/osK provoca)K se)

dvidasK perturba/?es nas a)ostras 6ue in#luencia) o resultado #inal tanto )ais 6uanto )aior

o a)ol%a)ento. Los ensaios de adensa)ento oedo)&tricos a in#lu+ncia do a)ol%a)ento está

representada na 9i%ura 4.1.

@ $ndice de vaCios & )enor para o solo a)ol%ado e sua co)pressibilidade & )aior. Los

ensaios triaxiais adensadosK a)ostras a)ol%adas ter0o $ndices de vaCios )enorK u)idades

)enoresK 6uando adensadas nas )es)as press?es de ca)po e no carre%a)ento axial

desenvolver0o )enores press?es neutras e )aior press0o e#etivaK apresentandoK portantoK)aiores resist+ncias e#etivas. E) contrapartidaK nos ensaios os solos ter0o )enores

resist+ncias 6uanto )aior a sensitividade da a)ostra.

9i%ura 4.1 !urva de ensaios oedo)&tricosK a)ostras re)oldadas e inde#or)adas

4..2 E#eito da press0o atuante

(o retirar"se a)ostras inde#or)adas se )odi#ica) inevitavel)ente as press?es atuantes. (s

press?es verticais atuantes sobre u)a deter)inada a)ostra a ser extra$da s0o sensivel)ente

di)inu$das durante a abertura do po/o en6uanto as press?es =oriContais di)inue) )ais

lenta)ente. Este al$vio de tens?es %era u)a expans0o e co)o o co)porta)ento do solo n0o &


o Dσ)

e

+n"eo%ma"a

Remol"a"a

o Dσ)

e

+n"eo%ma"a

Remol"a"a


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elásticoK & bastante di#$cil 6ue se consi%aK )es)o levando"se o corpo de prova ao estado de

tens0o de ca)poK reproduCir o $ndice de vaCios do ca)po.

4..3 olos co)pactados

( co)pacta/0o de laborat:rio de )ateriais de e)pr&sti)oK para si)ula/0o da co)pacta/0o de

ca)poK deve ser #eita tendo e) conta todos os aspectos intervenientes na constru/0o dos

)aci/os co)pactados. E)bora ainda n0o esteja )uito investi%ada a in#lu+ncia da

co)pacta/0o de laborat:rio co) rela/0o As condi/?es reais de co)pacta/0o no ca)poK

estudos t+) conclu$do 6ue os )ateriais co)pactados no ca)po apresenta) )el=ores parQ)etros %eot&cnicos 6ue os )es)os )ateriais co)pactadas no laborat:rio.



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AP0T3LO >

>. PROPRIEDADES GEOTVNIAS DE SOLOS O*PATADOS

>.9 Inrodu!o

@s )ateriais de constru/0o dispon$veisK suas caracter$sticas %eot&cnicas 6uando co)pactados

e as caracter$sticas lo%$sticas e econU)icas das áreas de e)pr&sti)oK constitue) u) dos

#atores predo)inantes na concep/0o de u)a barra%e) de terra.

E) teseK co) exce/0o de solos or%Qnicos e de solos solveisK 6ual6uer solo pode ser

e)pre%ado no )aci/o de u)a barra%e) de terra. Por outro lado n0o existe u) solo idealF.

E) princ$pioK cada barra%e) espec$#icaK associada a suas caracter$sticas da #unda/0oK A sua

alturaK ao cli)a da re%i0oK entre outras condi/?esK possui u) solo idealFK ouK )ais

correta)enteK cada Cona de u)a barra%e) possui u) solo idealF. es)o este en#o6ueK

di#undido por )uitosK a nosso ver n0o & conceitual)ente correto. 8e #atoK subentende

i)plicita)ente u)a atua/0o passiva do en%en=eiro.

(ssi) sendoK o procedi)ento correto & o de u)a atua/0o ativa do en%en=eiroK no

estabeleci)ento do projeto de u)a barra%e)K tornando ideal os )ateriais dispon$veisK atrav&s

da concep/0o conveniente do )aci/oK de )odo 6ue resulte nu) custo %lobal )$ni)o para a

obra.

8o )aci/o

8e u) )odo %eral as propriedades %eot&cnicas dos solos relevantes ao projeto de u)a

barra%e) de terra s0o =o)o%eneidadeK co)pressibilidadeK per)eabilidadeK resist+ncia ao

cisal=a)ento incluindo as press?es neutras desenvolvidas durante a constru/0o do )aci/oK

#lexibilidade e resist+ncia a eros0o interna. EntretantoK dependendo da Cona do )aci/oK

al%u)as destas propriedades s0o parcial)ente ou total)ente irrelevantes. H) exe)plo de

propriedade irrelevante & a per)eabilidade do )aterial 6ue con#or)a os espaldares.



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8os )ateriais de constru/0o

(s propriedades %eot&cnicas de u) solo co)pactado depende de dois #atores i)portantesK o

pri)eiro & o tipo de solo propria)ente dito Dγ )axGK e o se%undo s0o as caracter$sticas de

co)pacta/0o deste )aterial. !o)o a liberdade do en%en=eiro na escol=a do tipo de solo &

li)itada aos existentes nas proxi)idades da barra%e)K sua atua/0o de #or)a a)pla e livre &

restrita As especi#ica/?es de co)pacta/0o de )odo a obter a al)ejada oti)iCa/0o )aci/o"solo

existentes.

8o conjunto )aci/o – )ateriais de constru/0o

necessário 6ue seja) de#inidas as propriedades relativas de cada Cona do )aci/oK e os

respectivos li)ites aceitáveis para cada u)a das propriedades dos solos co)pactados 6ue

con#or)ar0o estas Conas. 8esta #or)a s0o deter)inados os tipos de solos a sere) e)pre%ados

nas di#erentes partes da barra%e)K assi) co)o suas condi/?es de co)pacta/0o na obraK co) a

#inalidade de obter as condi/?es :ti)as de projeto.

8esta #or)aK as propriedades dos solos co)pactados #aCe) parte i)portante das condi/?es de projeto. Estes dados s0o obtidos atrav&s da pro%ra)a/0o de ensaios de laborat:rio para todos

os tipos de solos existentes e e) toda %a)a de varia/0o poss$vel de especi#ica/0o. EntretantoK

tal procedi)ento de análiseK individualiCadoK se) estar baseado e) nen=u) princ$pio #$sico

%eral n0o constitui u) en#o6ue t&cnico cienti#ico.

Lo presente casoK con#ir)ado a necessidade de u)a s$ntese cient$#icaK & #unda)entalK o

con=eci)ento das propriedades %erais dos solos co)pactadosK baseados no princ$pio #$sico daco)pacta/0o e respectivas itera/?es e tend+ncias %erais entre parQ)etros %eot&cnicosK tipo de

solo e condi/?es de co)pacta/0o. 8esta #or)aK a concep/0o inicial do )aci/o e a

pro%ra)a/0o correta e siste)ática dos ensaios de laborat:rioK será ade6uada)ente planejada

se%uindo u) ciclo iterativo entre pro%ra)a/0o de ensaios de laborat:rio e análise da

in#or)a/0o obtidaK per)itindo a reorienta/0o dos conceitos de projeto e sendo estes

reavaliados co) u)a nova ca)pan=a de ensaios de laborat:rio.



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>.& onsid(ra(s 6(rais sobr( a co-7aca!o

5.2.1 ( curva de co)pacta/0o

e u) solo coesivo & co)pactado co) u)a dada ener%ia de co)pacta/0o e a vários teores de

u)idadeK obtendo"se u)a curva t$picaK con#or)e & apresentado na 9i%ura 5.1.

9i%ura 5.1 !urva t$pica de u) ensaio de co)pacta/0o e) u) solo coesivo

Esta curva )ostra 6ue A )edida 6ue au)enta o teor de u)idadeK o peso espec$#ico seco

au)entaK atin%e u) valor )áxi)o e depois decresce. @ ponto )áxi)o & deno)inado de peso

espec$#ico seco )áxi)o Dγ d)axG e o respectivo teor de u)idadeK de u)idade :ti)a. 8eve"se

observar 6ue o teor :ti)o n0o representa u)a condi/0o :ti)a"ideal relativa)ente As

propriedades %eot&cnicasK )as t0o so)ente u)a deno)ina/0o co)u) re#erente A u)idade do

ponto )áxi)o da curva.

( curva de co)pacta/0o de u) deter)inado solo depende da ener%ia de co)pacta/0o e do

tipo de co)pacta/0o. @ au)ento da ener%ia de co)pacta/0o re#lete no desloca)ento do pico


#eo% "e mi"a"e DE)

P e s o

0 s / e $ i 5 i $ o S e $ o D F > * m 3 G

#eo% "e mi"a"e DE)

P e s o

0 s / e $ i 5 i $ o S e $ o D F > * m 3 G


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da curva para ci)a e para a es6uerda Du) )aior peso espec$#ico a u) )enor teor de

u)idadeG.

5.2.2 Interpreta/0o #$sica e #$sico – 6u$)ica da curva de co)pacta/0o

&nterpretação f'sica

( de#or)a/0o de u) solo & basica)ente devida ao )ovi)ento relativo de suas part$culas por

desliCa)ento e rola)ento. 8este )odoK nu)a pri)eira análiseK visando o con=eci)ento do

)ecanis)o #$sico da curva de co)pacta/0o & valido co)parar o es#or/o atuante Dener%ia deco)pacta/0oG co) o es#or/o resistente Dresist+ncia do desliCa)ento das part$culas de soloG.

(ssi) sendoK no trec=o aci)a da u)idade :ti)a a densidade do solo di)inui devido a

di)inui/0o da press0o e#etiva aplicadaK provocada pelo desenvolvi)ento de press?es neutras

durante a co)pacta/0o. Este )odelo interpretativo & particular)ente válido para a condi/0o

con#inante do ensaio de co)pacta/0o e) laborat:rio. Lo ca)poK entretantoK a di)inui/0o da

press0o e#etiva aplicada & devido A di)inui/0o de suporte do solo Dcapacidade de car%aGdevido A cria/0o de press?es neutras.

Para u)idades abaixo da :ti)aK a densidade di)inui devido ao au)ento da resist+ncia ao

cisal=a)ento do solo. 8e #atoK para u)a )es)a press0o aplicada Des#or/o de co)pacta/0oGK

u)a )aior resist+ncia do solo i)plica e) )enor desliCa)ento das part$culasK

conse67ente)ente )enor densidade.

&nterpretação F'sico()u'mica

Estudos #$sico–6u$)icos indica) 6ue cada part$cula de solo & envolvida por u)a #ina pel$cula

dNá%ua. uando o teor de u)idade do solo & baixo o e#eito #$sico–6u$)ico da pel$cula

envolvente & e6uivalente a de u)a elevada viscosidade entre as part$culas de solo. 8este

)odoK apresenta %rande resist+ncia aos )ovi)entos dos %r0os 6uando u)a car%a & aplicada.



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(ssi) sendoK a teores de u)idade baixos & necessário u) %rande es#or/o D%rande ener%iaG

para provocar )ovi)ento no interior do solo. e o teor de u)idade au)entaK os %r0os da

estrutura do solo s0o separados por á%ua de baixa viscosidadeFK desta #or)a di)inui os

e#eitos #$sico–6u$)icos e di)inui ta)b&) a concentra/0o eletrol$ticaK tendo co)o resultado

u)a expans0o da pel$cula dNá%ua.

.2 In(r7r(a!o 6(oécnica da co-7aca!o

(nalisand

Apostila Barragens - 05-05-03

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