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MANUAL TÉCNICO

BIDIM GEOSSINTÉTICOS

OBRAS DE PROTEÇÃO AO MEIO AMBIENTE

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MANUAL TÉCNICO

GEOSSINTÉTICOS BIDIM

OBRAS DE PROTEÇÃO AO

MEIO AMBIENTE

Autores: Celso Figueiredo Eng. Civil-Sanitarista PUCCAMP José Liberato Bozza Eng. Civil PUCCAMP

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APRESENTAÇÃO A disposição de rejeitos poluentes e as obras de proteção ao Meio Ambiente exigem uma interação das áreas de processo industrial e de construção civil, pois é de fundamental importância que alterações de processos e obras civis reduzam ou mesmo eliminem os efeitos nocivos dos rejeitos no solo e, conseqüentemente, nas águas superficiais e subterrâneas. As Obras de proteção ao Meio Ambiente são complexas e demandam conhecimentos e relações inter-disciplinares, sendo objetivo deste trabalho enfocar e apresentar algumas sugestões relativas ao controle da água, como veículo de poluição, seja pela drenagem e/ou impermeabilização, sempre associando o uso dos geotêxteis e das geomembranas.

Este fascículo faz parte do Manual Técnico Geossintéticos Bidim

TODOS OS DIREITOS RESERVADOS - Proibida a reprodução total ou parcial, sob qualquer forma ou meio, sem prévia autorização por escrito da empresa.

O Manual Técnico Geossintéticos Bidim foi elaborado com a participação dos Engenheiros da Bidim.

O Geotêxtil, por tratar-se de um material de construção com características e funções específicas, deve ter sua indicação/utilização orientada através da elaboração de

projetos, que levem em consideração as peculiaridades de cada obra, elaborados por profissionais habilitados.

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OS AUTORES

Celso Figueiredo

Engenheiro Civil-Sanitarista, formado em 1983, pela Faculdade de Ciências Tecnológicas (FCT) da Pontifícia Universidade Católica de Campinas - PUCCAMP, Campinas - SP. Desenvolve atualmente atividades de docência e consultoria em Meio Ambiente e Saneamento;

Professor Adjunto, na Área de Meio Ambiente e Saneamento do Departamento de Hidráulica e Saneamento, da Faculdade de Ciências Tecnológicas da PUCCAMP, para os cursos de Engenharia Civil e Engenharia Sanitária, em Campinas, SP;

Professor Assistente III, na área de Hidráulica e Saneamento do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia da U.S.F., para o curso de Engenharia Civil, em Itatiba, SP;

Professor Assessor do L’Habitat (FAU-PUCCAMP), para os Planos Diretores de Desenvolvimento (Pirassununga, Itu e Valinhos), nas áreas de Saneamento, Drenagem e Meio Ambiente;

Diretor Técnico e Sócio Proprietário da Geplan Engenharia - Gerenciamento, Planejamento e Projetos, desenvolvendo projetos e consultoria nas áreas de Meio Ambiente e Saneamento.

Celso Figueiredo

Engenheiro Civil, formado em 1976, pela Faculdade de Ciências Tecnológicas (FCT) da Pontifícia Universidade Católica de Campinas - PUCCAMP, Campinas, SP;

Professor do Departamento de Geotecnia e Transportes da faculdade de Ciências Tecnológicas da PUCCAMP, para os cursos de Engenharia Civil e Engenharia Sanitária, desde 1987;

Coordenador do Curso de Engenharia Civil, da Faculdade de Ciências Tecnológicas da PUCCAAMP;

Engenheiro do Departamento de Estradas de Rodagem do Estado de São Paulo-DER, desde 1987, exercendo a função de Assistente Técnico de Direção, junto à Diretoria Regional de Campinas-DR.1.

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ÍNDICE OBRAS DE PROTEÇÃO AO MEIO AMBIENTE 1. Introdução ....................................................................................................................... 07

1.1 O Meio Ambiente ...................................................................................................... 07

1.2 Poluição .................................................................................................................... 08

1.2.1 Poluição de Origem Doméstica ........................................................................ 08

1.2.2 Poluição de Origem Industrial .... ..................................................................... 09

1.2.3 Poluição de Origem na Mineração ................................................................... 11

2. Conceitos Gerais de Obras de Proteção ao Meio Ambiente ......................................... 12

3. Obras de Proteção ao Meio Ambiente e Aplicações do Geotêxtil Bidim ....................... 14

3.1 Aterros Sanitários ...................................................................................................... 14

3.1.1 Classificação .................................................................................................... 16

3.1.2 Formas de Aterro ............................................................................................. 16

3.1.3 Drenagem dos Gases do Aterro ...................................................................... 18

3.2 Aterros Industriais ..................................................................................................... 19

3.3 Disposição de Efluentes Domésticos e/ou Industriais ............................................. 21

3.3.1 Fossas Sépticas ............................................................................................... 22

3.3.2 Sistemas de Infiltração ..................................................................................... 23

3.3.2.1 Poços Absorventes ou Sumidouros .................................................... 23

3.3.2.2 Valas de Infiltração ............................................................................... 24

3.3.2.3 Valas de Filtração ................................................................................ 26

3.3.3 Leitos de Secagem .......................................................................................... 27

3.3.4 Tanques de Tratamento de Efluentes Domésticos e/ou Industriais ................. 28

3.4 Contenção de Rejeitos da Mineração ....................................................................... 29

3.4.1 Tipos de Estocagem ....................................................................................... 30

3.4.2 Barragens de Rejeitos ...................................................................................... 31

3.4.3 Pilhas de Lixiviação .......................................................................................... 31

3.5 Monitoramento .......................................................................................................... 32

4. Drenagem ....................................................................................................................... 34

4.1 Drenagem Superficial ................................................................................................ 34

4.2 Drenagem Subterrânea ............................................................................................. 36

4.2.1 A Escolha do Filtro ........................................................................................... 37

4.3 Drenagem Sub-Superficial .................................................................................. 40

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5. A Impermeabilização sobre o Solo ................................................................................. 42

5.1Impermeabilização com Materiais Naturais ............................................................... 42

5.2 Impermeabilização com Materiais Industrializados - Geomembranas ..................... 44

5.2.1 As Geomembranas Moldadas “in loco” .......................................................... 46

5.2.2 As Geomembranas Pré-Fabricadas ................................................................. 46

5.2.3 Desempenho das Geomembranas .................................................................. 47

5.2.3.1 Durabilidade ......................................................................................... 47

5.2.3.2 Resistência Química ............................................................................ 47

5.2.3.3 Resistência aos Esforços Mecânicos ................................................... 48

6. Sistemas de Impermeabilização sobre o Solo ................................................................ 54

6.1 Determinação da Espessura da Camada Impermeabilizante ................................... 54

6.1.1 Determinação da Espessura da Camada de Solo ........................................... 54

6.1.2 Determinação da Espessura da Geomembrana .............................................. 57

6.2 Proteção da Geomembrana ao Puncionamento ....................................................... 59

6.2.1 Pré-dimensionamento do Geotêxtil Bidim como Camada de Proteção às geomembranas quanto ao puncionamento .....................................................

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6.3 Pré-dimensionamento da Ancoragem do Sistema Geotêxtil - Geomembrana ......... 64

6.4 Camadas de Cobertura/Acabamento/Proteção Mecânica Final dos Sistemas Impermeabilizantes e seu Pré-dimensionamento ...................................................

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7. Orientações quanto a Escolha do Geotêxtil e da Geomembrana face a Agentes Químicos Agressivos ......................................................................................................

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8. Exemplo de Pré-dimensionamento de um Sistema Drenante Sub-superficial ............. 74

8.1 Pré-dimensionamento de um Sistema Drenante Sub-superficial ............................ 74

8.2 Pré-dimensionamento do Filtro Bidim ....................................................................... 79

9. Exemplo de Pré-dimensionamento de um Sistema Impermeabilizante (Geomembrana, Geotêxtil e Material de Cobertura) ..................................................................................

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9.1 Verificação da Espessura do Elemento Impermeabilizante ...................................... 80

9.2 Pré-dimensionamento do Geotêxtil Bidim como Camada de Proteção às Geomembranas quanto ao Puncionamento. ..........................................................

81

9.3 Pré-dimensionamento da Ancoragem do Sistema Geotêxtil-Geomembrana ........... 82

9.4 Pré-dimensionamento da Estabilidade quanto as Escorregamento da Camada de Cobertura ..................................................................................................................

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10. Recomendações para Instalação do Geotêxtil Bidim Associado com Geomembranas 86

11. Propriedades Mecânicas e Hidráulicas do Geotêxtil ...................................................... 93

12. Conversão de Unidades ................................................................................................. 94

13. Bibliografia ..................................................................................................................... 95

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1. INTRODUÇÃO

1.1 O meio Ambiente O conceito de meio ambiente vem passando por transformações, associadas ao próprio conceito de desenvolvimento humano. A compreensão deste conceito depende diretamente da época observada e do estágio de desenvolvimento da sociedade local. Já foi conceituado como: O responsável pelas características humanas e como conseqüência pela constituição da

sociedade, ou; Os recursos naturais, onde a natureza estava totalmente dominada e disponível à

exploração e modificações por parte da sociedade e, finalmente; Como um meio considerado em seu estado primitivo de equilíbrio, onde qualquer alteração

passa a ser sinônimo de degradação. O desenvolvimento é um processo contínuo e progressivo, gerado e assumido pela sociedade através do aproveitamento de seus valores e potencialidades, de modo a gerar bens e serviços que levam a um crescimento global, necessário à satisfação e evolução do homem, com o menor impacto ambiental possível; supor que desenvolvimento e preservação do meio ambiente são realidades antagônicas é um falso conceito. A preservação do Meio ambiente assume no mundo moderno, além da importância básica para a sobrevivência do ser humano como espécie, um sentido histórico de solidariedade com as gerações futuras e com o próprio Planeta Terra. Assim podemos definir Meio Ambiente como sendo: Um meio natural integrado pelos elementos ar, água e solo, que convivem m um estado de interação e inter-relações extremamente complexos com os elementos vivos, entre eles o homem. A Constituição Brasileira de 1988 em seu Capítulo VI, relativo ao Meio Ambiente, afirma:

Art. 225 - Todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida impondo-se ao Poder Público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo para as presentes e futuras gerações.

As condutas e atividades lesivas ao Meio Ambiente obrigam o infrator, pessoa jurídica ou física, independente de culpa, neglig6encia, incapacidade ou má-fé, a reparar os danos causados, sujeitando-se às sanções penais e administrativas. Do ponto de vista econômico, é muito mais vantajosa a preservação do Meio Ambiente em todas as suas formas, do que correr o risco de degradando-o Ter que repará-lo, normalmente a custos altíssimos e às vezes deixando marcas irreparáveis.

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1.2 Poluição A lei nº997 de 31 de maio de 1976, que dispõe sobre o Controle de Poluição de Meio Ambiente no Estado de São Paulo, considera como poluição do Meio Ambiente: A presença, o lançamento ou a liberação, nas águas, no ar ou no solo, de toda e qualquer forma de matéria ou energia, com intensidade, em quantidade, de concentração ou com características que tornem ou possam tornar as águas, o ar ou o solo: I - Impróprios, nocivos ou ofensivos à saúde; II - inconvenientes ao bem estar público; III - danosos aos materiais, à fauna e flora; IV - prejudiciais à segurança, ao uso e gozo da propriedade e às atividades normais da

comunidade. As fontes que dão origem aos poluentes podem ser classificadas em dois grupos: Fontes naturais: poeiras, pólens, descargas atmosféricas, detritos vegetais, etc.; Fontes artificiais: processamentos industriais, processos extrativos, atividade humana,

operações de armazenamento, carga, descarga, gerações de energia, etc. Independentemente da fonte de origem a poluição ambiental apresenta-se na forma de poluição do ar, poluição das águas e poluição do solo. 1.2.1 Poluição de Origem Doméstica São aquelas geradas pela atividade humana, seja ela originada no próprio domicílio ou nos locais de trabalho. Podem apresentar-se na forma líquida (esgoto sanitário) ou sólida (lixo). Os esgotos sanitários são caracterizados por serem essencialmente biodegradáveis, isto é, compostos basicamente por matéria orgânica degradáveis por ação biológica em curto espaço de tempo. A degradação dos esgotos sanitários, quando lançados nos cursos d’água, é dada pela ação de microorganismos (principalmente bactérias) que utilizam grandes quantidades de oxigênio dissolvido na água, podendo eliminar, com isto, os demais organismos aquáticos, por asfixia. No caso da utilização destas águas para consumo humano, dessedentação de animais ou irrigação, poderá haver problemas com a presença de microorganismos patogênicos, uma vez que a maioria das doenças transmissíveis ao homem tem sua origem principal no material fecal. O destino final dos esgotos por infiltração no solo poderá acarretar o comprometimento do lençol freático, impossibilitando sua utilização para fins de abastecimento. Os resíduos sólidos domésticos (lixo) são compostos basicamente de matéria orgânica (restos alimentares e papel) e de material inerte (metais, vidros e plásticos), quando lançados nos cursos d’água geram poluição tanto pela matéria orgânica, como também pelo material inerte que irá provocar o assoreamento dos mesmos.

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Sua deposição diretamente sobre o solo pode provocar o aparecimento de vetores transmissores de doença, ou então contaminar o lençol freático através da infiltração de líquidos gerados no lixo (percolado ou chorume) que carreiam consigo grandes quantidades de compostos químicos e microorganismos.

Figura 1 – Poluição de Origem Doméstica

1.2.2 Poluição de Origem Industrial Atualmente a quantidade de matérias-primas perigosas utilizadas pelas indústrias nos processos produtivos vem aumentando consideravelmente e como conseqüência aumenta também a quantidade de resíduos industriais, tanto sólido como líquido, cujo grau de periculosidade é tão grande ou maior do que as matérias-primas que lhes deram origem. Os resíduos líquidos denominados de efluentes podem ser caracterizados pelos mais diferentes tipos de compostos químicos, desde os essencialmente biodegradáveis, com características semelhantes aos esgotos sanitários até os não-biodegradáveis, podendo ainda apresentar-se totalmente inertes ou como extremamente tóxicos ou contaminantes; são gerados nos processos industriais desde a lavagem de pisos e máquinas até as águas utilizadas no processo produtivo propriamente dito. O lançamento “in natura”, de efluente no corpo d’água, poderá gerar redução de níveis de oxigênio dissolvido, contaminação e/ou envenenamento, comprometendo assim a vida aquática e a utilização dessas águas para fins de abastecimento, irrigação, recreação, etc. Os resíduos sólidos têm se apresentado como um dos maiores problemas ambientais devido às grandes quantidades geradas, as características físico-químicas e a dificuldade de locais para sua deposição final, em função de serem altamente poluidores.

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A NBR 10004 - 1987 “Resíduos Sólidos - Classificação” classifica os resíduos quanto aos riscos potenciais ao meio ambiente e à saúde pública. Para que os mesmos possam ter manuseio e destinação final adequada, são classificados como:

Classe I - Resíduos Perigosos São os resíduos que em função de suas propriedades físicas, químicas ou infecto-contagiosa, podem apresentar riscos à saúde pública, provocando ou acentuando, de forma significativa, um aumento de mortalidade ou incid6encias de doenças e/ou riscos ao Meio Ambiente, quando manuseados ou destinados de forma inadequada, ou ainda apresentarem características de inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade e patogenidade;

Classe II - Resíduos Não Inertes São todos os resíduos ou misturas de resíduos, que não enquadram-se nas classificações de resíduos “Classe I - Perigosos” ou de resíduos “Classe III - Inertes”, podem apresentar propriedades como combustibilidade, biodegradabilidade ou solubilidade em água;

Classe III - Resíduos Inertes São os resíduos não perigosos que, quando submetidos a um contato estático ou dinâmico com água destilada ou deionizada, à temperatura ambiente, não tiverem nenhum de seus constituintes solubilizados a concentrações superiores aos padrões de potabilidade da água; como exemplos destes materiais, pode-se citar rochas, tijolos, vidros, certos plásticos, etc.

Figura 2 – Poluição de Origem Industrial

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1.2.3 Poluição de Origem na Mineração Os resíduos provenientes da indústria da mineração, denominados de REJEITOS, são geralmente produzidos no beneficiamento/tratamento de um minério. Os rejeitos gerados pelas atividades de lavra, britagem e industrialização das reservas minerais dão origem a poluentes que apresentam-se na forma líquida ou sólida: na lavra: os rejeitos sólidos estão vinculados ao manuseio e à deposição do material de

decapagem; quando as atividades atingem o lençol freático ou quando outras fontes de água o façam.

na britagem: os rejeitos sólidos da britagem podem conter ainda muito minério, que podem

ser retirados pelos processo de concentração, sendo que, muitas vezes, a simples lavagem gera resíduos líquidos que podem conter materiais dissolvidos e/ou suspensos com concentrações impróprias para seu lançamento no sistema hídrico.

na industrialização: os rejeitos sólidos são os gerados no processo industrial de

transformação do minério e, os rejeitos líquidos variam desde águas de lavagem do minério bruto aos procedimentos de limpeza dos equipamentos.

Os resíduos gerados por estes beneficiamentos podem apresentar características físico-químicas bem diferentes do minério de origem, decorrente da presença de reagentes, da evaporação de água do processo e da alteração do resíduo após beneficiamento.

Figura 3 – Poluição de Origem na Mineração

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2. CONCEITOS GERAIS DE OBRAS DE PROTEÇÃO AO MEIO AMBIENTE A geração de resíduos pelas mais diversas fontes, e suas consequências para o Meio Ambiente, é uma preocupação a nível mundial, motivada em parte devido a acidentes ecológicos ocorridos pela deposição inadequada de resíduos sólidos e/ou pelo derramamento de resíduos líquidos ocorrido em vários países, implicando na queda do padrão de qualidade ao Meio Ambiente, principalmente em regiões de concentração industrial, acentuando os índices de doenças em seres humanos, destruição da fauna e flora, alterações do clima, degradação das águas de superfícies e subterrâneas, etc. O homem possui a tendência natural de utilizar o solo como local para depositar os resíduos líquidos ou sólidos, perigosos ou não. O solo tem um poder de atenuar os efeitos de contaminação, porém depende de suas características estruturais, físico-químicas, biológicas e dos resíduos, bem como das condições ambientais a que estão submetidos. Quando os resíduos são dispostos no solo, as substâncias neles contidas poderão se transferir para o solo, solubilizadas pela água presente no próprio resíduo, pelas águas decorrentes das precipitações atmosféricas ou águas subterrâneas.

Figura 4 – Poluição do Solo e das Águas

Desta forma, observa-se que toda a preocupação gira em torno de um controle hidráulico, seja ele das águas de precipitação pluviométrica que podem se constituir no veículo de condução da poluição, ou mesmo as águas subterrâneas, sejam veículos ou atingidos pela poluição. Portanto, sejam as águas superficiais, de infiltração ou subterrâneas, serão elas os veículos ou corpos finais poluídos.

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Desperta assim uma necessidade com relação a proteger-se os corpos de água, de maneira confiável, controlando-se o fluxo das águas que pode ser de duas maneiras básicas:

Impermeabilizando: isto é, criando barreiras para impedir que a água ou líquidos poluentes atinjam os locais a serem protegidos;

Drenando: isto é, criando caminhos preferenciais para a água ou líquidos poluentes, afastando-os dos locais a serem protegidos.

A utilização de ambos os métodos conjuntamente pode ser necessária para execução de uma obra mais confiável e segura.

Figura 5 – Impermeabilização e Drenagem em Obra de Proteção

ao Meio Ambiente

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3. OBRAS DE PROTEÇÃO AO MEIO AMBIENTE E APLICAÇÕES DO GEOTÊXTIL BIDIM 3.1 Aterros Sanitários As obras de proteção ao Meio Ambiente apresentam diversas fases, sendo uma dessas, a que passa pela disposição no solo. Esta disposição pode ser em caráter temporário ou definitivo (disposição final), o que ocorre normalmente com resíduos sólidos. Os aterros para resíduos tanto industriais quanto domésticos são, no Brasil, as obras de disposição mais clássicas, uma vez que a sua tecnologia é bastante conhecida e sua implantação econômica. A disposição no solo pode ser feita de três formas: Os lixões: onde os resíduos são geralmente depostos a céu aberto, não havendo nenhuma

forma de compactação e cobertura, criando condições favoráveis à proliferação de veículos de disseminação de moléstias, colocando em sérios riscos a saúde da população (prática condenável);

Aterros comuns ou aterros controlados : trata-se de uma forma um pouco mais evoluída

de disposição dos resíduos sobre o solo, onde é feita uma cobertura com material inerte; Aterros sanitários: constituem-se em uma forma de disposição de resíduos onde são

analisados vários parâmetros ambientais e populacionais para escolha da área, como tipo desolo, profundidade do lençol freático, distância dos centros urbanos, etc. Outra característica marcante é a exigência de drenagem e tratamento do chorume e do gás gerado, e sistemas de impermeabilização. A proliferação de vetores é impedida uma vez que é feita a compactação e cobertura com material inerte simultaneamente à disposição do resíduo.

Os aterros sanitários clássicos seguem duas premissas: Aterros confinados: isto é, em que os efluentes (chorume ou percolado) gerados em um

aterro não devem nunca atingir as águas subterrâneas; isto implica na utilização de técnicas de impermeabilização e de drenagem para garantir o isolamento do lençol freático do contato com o efluente.

Desempenhando a função proteção, o geotêxtil Bidim evita danos à geomembrana (elemento impermeabilizante) garantindo assim a estanqueidade do sistema de impermeabilização. No sistema drenante o geotêxtil Bidim atua como filtro impedindo a penetração de partículas no meio drenante, evitando a sua colmatação.

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Figura 6 – Aterro Sanitário Confinado

Aterros parcialmente confinados: isto é, em função do solo possuir um certo poder

atenuador de poluição, para determinados tipos de resíduos, uma parcela do percolado pode atingir o lençol freático.

No sistema drenante para coleta e condução do percolado, o geotêxtil Bidim, desempenhando a função filtração, impede a penetração de partículas no meio drenante, evitando a sua colmatação. Em sistemas de drenagem para rebaixar, convenientemente, o lençol freático, o geotêxtil Bidim atua igualmente como filtro.

Figura 7 – Aterro Sanitário Parcialmente Confinado

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A primeira alternativa é a mais utilizada e recomendada, porém a adoção da Segunda pode ser viável, desde que o resíduo não tenha características tóxicas, seja devidamente caracterizado e a utilização justificada através de uma análise de impacto ambiental. No Brasil os órgãos de controle ambiental não aceitam a segunda alternativa, uma vez que nenhuma parcela de resíduos pode atingir o lençol freático. 3.1.1 Classificação Quanto ao tipo, os aterros sanitários, podem ser classificados em:

Sanitário Classe I - projetado, instalado e operado especialmente para receber resíduos urbanos (lixo doméstico) que, em face de suas condições hidrogeológicas e de operação, está apto a receber resíduos industriais não perigosos.

Sanitário Classe II - projetado, instalado e operado especialmente para receber resíduos

urbanos que, em face de suas condições hidrogeológicas, geológicas, de localização e de operação, está apto a receber além dos resíduos industriais não perigosos, outros tipos de resíduos a critério do órgão controlador do Meio Ambiente.

3.1.2 Formas de Aterro Escolhida adequadamente a área, que deve satisfazer condições mínimas de baixa densidade populacional, proximidade da fonte geradora, facilidade de acesso e condições do subsolo adequado, os aterros podem ser construídos segundo as formas de: Trincheiras: escava-se uma trincheira de tamanho compatível com o volume de resíduo a ser depositado; em uma das extremidades o resíduo é lançado formando células e a seguir regularmente coberto (Figura 8).

Figura 8 – Aterro Sanitário Construído em “Trincheiras”

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Rampa: usada em terrenos secos e planos, onde muda-se a topografia através de terraplenagem, construindo-se uma rampa onde o resíduo é colocado formando células (Figura 9).

Figura 9 – Aterro Sanitário Construído em “Rampa”

Área: usada onde o terreno apresenta características favoráveis e não é necessário nenhum trabalho de preparo (Figura 10).

Figura 10 - Aterro Sanitário Construído em “Área”

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3.1.3 Drenagem dos Gases do Aterro A formação de gases nos aterros deve-se à decomposição da matéria orgânica por atividade microbiológica anaeróbica, que resulta na produção de gás carbônico (CO2) e metano (CH4) ou ainda pelas reações que se desencadeiam entre resíduos incompatíveis dispostos em conjunto, o que poderá gerar gases tóxicos. Estes gases, sob condições específicas, podem migrar através dos meios porosos que constituem o subsolo, drenos de percolado, etc., atingindo redes de esgotos, fossas, poços, etc., podendo causar sérios problemas uma vez que, quando a concentração de metano (CH4) atinge taxas entre 5% e 15%, a mistura de gases poderá ser explosiva. O controle da geração e migração de gases pode ser feito através de uma rede adequada de drenos verticais colocada de maneira estratégica. Estes drenos verticais são constituídos por tubos perfurados, envolvidos por brita e com filtro adequado entre o meio drenante e o resíduo, atravessando todo o aterro. Os drenos verticais devem ser conectados a sistemas drenantes horizontais, dotados de declividade adequada, para captação e condução dos gases gerados em todo o corpo do aterro. Os drenos horizontais são compostos geralmente de pedra britada (colchões ou trincheiras) envolvida com o filtro adequado.

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Figura 11 – Sistema de Drenagem de Gases do Aterro Sanitário

Tanto no sistema drenante vertical como no horizontal, o geotêxtil Bidim constitui-se em filtro adequado impedindo a entrada de partículas no meio drenante (pedra britada, tubo, etc.) evitando a sua colmatação, garantindo a segurança do aterro e sua vida útil. 3.2 Aterros Industriais A escolha do tipo de aterro mais adequado depende fundamentalmente do tipo de resíduo a ser disposto. Conhecidas as características do resíduo e a sua quantidade pode-se optar pela escolha de um dos seguintes tipos:

Industrial Classe I: projetado, instalado e operado para receber resíduos industriais não perigosos.

Industrial Classe II: projetado, instalado e operado especialmente para receber resíduos industriais perigosos.

Quando o tipo de resíduo for considerado não perigoso, pode-se enquadrar na classificação de aterros sanitários (Classe I e Classe II) descritos anteriormente. A seguir são apresentados esquemas de aterros industriais:

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Figura 12 – Esquemas de Aterros Industriais

Compondo o sistema de impermeabilização, o geotêxtil Bidim atua no sentido de proteger as geomembranas (elemento impermeabilizante) contra danos que poderiam comprometer a sua estanqueidade. No sistema drenante de captação e escoamento de percolado ou de águas de infiltração, e mesmo para rebaixamento e afastamento do lençol freático, o geotêxtil Bidim desempenha a função filtração, evitando a colmatação do meio drenante. 3.3 Disposição de Efluentes Domésticos e/ou Industriais A disposição adequada de efluentes, principalmente orgânicos (esgotos domésticos), é essencial à proteção da saúde pública, uma vez que vários tipos de infecções podem ser transmitidas pela contaminação do lençol freático por material fecal.

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Outra razão importante é a preservação do equilíbrio do Meio Ambiente, uma vez que a matéria orgânica presente nos efluentes ocasionam, quando em decomposição, o consumo do oxigênio dissolvido na água provocando a morte de peixes e outros organismos aquáticos; a presença de detergentes provoca o aparecimento de espumas em pontos de agitação da massa líquida. A disposição dos efluentes em corpos d’água e sobre o solo com a finalidade de obter-se um processo de purificação, principalmente de esgotos domésticos, são práticas utilizadas há muito tempo. O processo de purificação visa, normalmente a remoção de microorganismos patogênicos e a redução do nível de concentração de vários compostos químicos presentes no efluente. A eficiência do funcionamento dos sistemas de disposição de efluentes no solo, principalmente os esgotos domésticos, é função da propriedade de filtração do solo. Porém, vários fatores complexos (químicos, físicos e biológicos) desenvolvidos na estrutura do solo afetam esta propriedade, desta maneira nem todos os tipos de solo são adequados para este procedimento. Desta forma, medidas controladoras devem ser tomadas com a finalidade de que o efluente tenha uma filtração adequada, minimizando ao máximo o efeito da queda de permeabilidade do solo. Os mecanismos mais adequados para obter a máxima eficiência de filtração com a menor perda da capacidade de infiltração do solo, consistem no condicionamento dos resíduos líquidos com a remoção de material em suspensão antes de infiltrá-los no solo, o que pode ser obtido através de sistemas de sedimentação, como as Fossas Sépticas. 3.3.1 Fossas Sépticas São unidades destinadas a tratar, a nível primário (remoção de 40% a 60% d matéria orgânica e de 40% a 70% de sólidos em suspensão), os esgotos sanitários de residências ou de pequenos conjuntos residenciais (máximo de 500 habitantes). Existem basicamente três tipos principais de fossas sépticas: de câmara única;

de câmara em série;

de c6amaras sobrepostas.

Essas fossas podem ser constituídas em alvenaria ou concreto no local, existindo ainda as pré-fabricadas.

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Figura 13 – Fossa Séptica

Por tratar-se de um tratamento a nível primário, o efluente da fossa ainda contém matéria orgânica, microorganismos patogênicos, etc., sendo necessária sua disposição adequada. Quando as condições do solo são adequadas utilizam-se como forma de disposição a infiltração através de Sistemas de Infiltração. 3.3.2 Sistemas de Infiltração 3.3.2.1 Poços Absorventes ou Sumidouros Utilizados normalmente quando o solo local apresenta grande permeabilidade (acima de 40 l/m² x dia), devendo sempre o fundo do poço estar no mínimo 3,00m acima do nível do lençol freático, são construídos em alvenaria ou anéis de concreto vazados com o fundo preenchido com pedra britada assim como, eventualmente, as paredes laterais. São dotados de lajes de cobertura com abertura para inspeção.

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Figura 14 – Poços Absorventes ou Sumidouros

A utilização do meio drenante entre o solo e o anel de concreto é necessária para possibilitar uma melhor distribuição e velocidade de infiltração do efluente líquido que passa pelo revestimento; o geotêxtil Bidim instalado entre o solo e o meio drenante impede o deslocamento de partículas evitando a desestabilização do solo e comprometimento do sistema. 3.3.2.2 Valas de Infiltração São valas geralmente executadas em locais de boa permeabilidade (25 a 40 l/m² x dia), com profundidades que variam de 0,50m a 1,00m e largura mínima de 0,50m; dotadas de tubo condutor perfurado, brita e filtro entre o solo e a brita, espaçadas de no mínimo 1,00m e comprimento de no máximo 30,00m; devem ser previstas pelo menos duas unidades.

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Deverão ser executadas com declividade variando de 0,3% a 0,5%.

Figura 15 – Valas de Infiltração

O geotêxtil Bidim, desempenhando a função filtração, evita a deposição de partículas do solo no meio drenante evitando a sua colmatação e garantindo vida útil da vala de infiltração. Neste tipo de aplicação, como normalmente restam partículas sólidas em suspensão que se depositarão na brita, filtro ou solo, diminuindo gradativamente a eficiência de infiltração, toda a obra deve ter acesso para manutenção.

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3.3.2.3 Valas de Filtração São utilizadas onde o solo apresenta condições de baixa permeabilidade (menos de 25 l/m² x dia), consistem na execução de valas que atuam como condutor e unidade de filtração. Conduzem o efluente através de um meio drenante de grande permeabilidade (pedra britada) distribuído através de tubos, sendo filtrado em uma camada de areia ou geotêxtil Bidim, coletado na parte inferior e conduzido ao corpo receptor.

Figura 16 – Valas de Filtração

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Na vala de filtração, o geotêxtil Bidim, atuando como filtro evita a deposição de partículas do solo e as existente no efluente, no meio drenante, garantindo a eficiência e vida útil do sistema. Nesta aplicação, como o líquido filtrado contém partículas sólidas em suspensão, que se depositarão no geotêxtil, diminuindo gradativamente a eficiência do sistema, deve haver acesso para manutenção. 3.3.3 Leitos de Secagem Os processos de tratamento de efluentes líquidos, sejam estes de origem industriais ou domésticos, geram um resíduo semi-sólido (lodo) oriundo da remoção dos materiais presentes nesses efluentes. Devido a sua origem e formação (sólidos em suspensão e/ou coloidais) estes lodos retém grandes quantidade de água podendo apresentar umidades da ordem de 95% a 99%. A redução da umidade presente implica em reduções significativas do volume final do lodo, consequentemente, nos custos de sua disposição final. A remoção da umidade pode ser feita por prensagem (filtro prensa ou prensa desaguadora) que apresenta grande eificiência, porém custos elevados ou por evaporação utilizando-se os leitos de secagem. Os leitos de secagem são unidades de tratamento, geralmente em forma de tanques retangulares, onde os lodos provenientes dos digestores de lodo ou tanques de aeração prolongada são dispostos, de tal forma que os mesmos possam ser secos por evaporação e drenagem da água contida. São constituídos por:

Camada Suporte: tem a função de manter o lodo uniformemente distribuído sobre o leito de secagem facilitando a evaporação; evita que o lodo se misture com a camada filtrante comprometendo sua permeabilidade; facilita a remoção do lodo quando o mesmo se encontra seco (umidade entre 65 e 75%) evitando danos na camada filtrante; é constituída por tijolos maciços assentes e nivelados com as juntas (2 a 3cm) preenchidas com areia grosssa. O geotêxtil Bidim, desempenhando a função Filtração, possibilita a substituição com vantagens da Camada Suporte; aliado ainda as suas elevadas características de resistência mecânica, permite a remoção do lodo manual ou mecanicamente sem danificar as camadas inferiores.

Meio Filtrante: localizado abaixo da camada suporte, constituído de material granular (areia

e pedra britada). Obedecendo uma variação granulométrica decrescente de baixo para cima, de modo que a última camada (superior) seja constituída de areia grossa. O goetêxtil Bidim, desempenhando a função Filtração, pode eliminar totalmente o meio filtrante uma vez que substitui a transição granulométrica, retendo de maneira eficaz as partículas sólidas em suspensão, sem prejudicar a drenagem do lodo; impede a colmatação do meio drenante.

Sistema Drenante: é constituído de pedra britada e tubos-dreno, colocados logo abaixo do

meio filtrante, destinado a recolher e conduzir o líquido drenado do lodo.

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A figura a seguir, apresenta uma secção-tipo de um Leito de Secagem.

Figura 17 – Leito de Secagem

3.3.4 Tanques de Tratamento de Efluentes Domésticos e/ou Industriais A maioria dos efluentes industriais, e com certeza os domésticos, necessita, antes de seu lançamento nos corpos de águas receptores, de um tratamento adequado, seja ele químico ou biológico, como forma de minimizar os efeitos da sua carga poluidora. Em boa parte dos casos os tanques para tratamentos, principalmente os biológicos, são executados em alvenaria e/ou concreto, que podem ter sua impermeabilidade comprometida em função de fissuras/trincas. Em grande parte dos sistemas de tratamentos biológicos são utilizados aeradores mecânicos de superfície, como fornecedores de oxigênio necessário aos microorganismos. Com o objetivo de garantir a estanqueidade da obra, utilizam-se sistemas de impermeabilização com geomembranas; nesse caso, o geotêxtil Bidim atua na função proteção, absorvendo tensões e esforços que poderiam danificar o elemento impermeabilizante (geomembrana). Em função do nível do lençol freático pode ser necessário a execução de sistema drenante com a finalidade de aliviar subpressões; nesse caso, o geotêxtil Bidim, entre o solo e o meio drenante, atua como filtro, impedindo a passagem de partículas para o meio drenante, garantindo sua permeabilidade e vida útil.

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Figura 18 – Tanque de Tratamento de Efluentes

3.4 Contenção de Rejeitos da Mineração O beneficiamento de minérios gera resíduos que devem ser dispostos em locais apropriados, que envolvem um estudo criterioso relativo à preservação do meio ambiente, assegurando a mínima interferência com a fauna e a flora, climatologia, regimes e qualidade das águas superficiais e subterrâneas. Existem basicamente quatro opções para o tratamento dos rejeitos sólidos ou líquidos, que são: Disposição/estocagem em reservatórios ou áreas previamente preparadas; Tratamento químico; Reciclagem; Incineração.

A implantação de um sistema de disposição/estocagem em reservatório não se restringe apenas em se melhor aproveitar o local de estocagem, deverão ser levados em consideração os aspectos geotécnicos do rejeito (sedimentação, consolidação, coeficiente de permeabilidade, etc.), com vistas a permitir a recuperação ambiental futura da área utilizada para disposição.

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3.4.1 Tipos de Estocagem Os principais tipos de estocagem são esquematizados na figura a seguir:

Figura 19 – Tipos de Estocagem de Rejeitos da Mineração

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3.4.2 Barragens de Rejeitos Na prática, igualmente utilizadas para definir os tipos de barramentos da figura 19 (a, b, c, d) as “barragens de rejeitos”, embora tenham estruturas e conceituações geotécnicas de dimensionamento também usuais nas barragens de reservação, são entretanto doferentes quanto a alguns processos construtivos, que conduzem a adoção de estruturas de drenagem e impermeabilização, uma vez que tais estruturas são indispensáveis para a segurança global e também a eliminação/redução da poluição pela percolação de líquidos. A utilização de geotêxtil em obras de contenção de rejeitos na mineração, seja em reservatórios produzidos por escavação, seja por barramento, se constitui em solução técnica viável e econômica.

Figura 20 – Sistema de Drenagem e Impermeabilização em Barragens de Rejeitos

No sistema drenante (figura 20) DAS BARRAGENS DE REJEITO, O GEOTÊXTIL Bidim atua como filtro em substituição às tradicionais transições granulométricas, permitindo a livre passagem do líquido, retendo adequadamente o solo de base, evitando a colmatação do meio drenante, formação de “Piping”, contribuindo para as necessárias condições de estabilidade. Nos enrocamentos dos taludes, seja nos de montante ou jusante, o geotêxtil Bidim funciona como filtro de transição impedindo o deslocamento e migração de partículas do solo pelos vazios das pedras, evitando erosões e desestabilizações. No sistema de impermeabilização, o geotêxtil Bidim atua na função proteção, absorvendo tensões e esforços que poderiam danificar o elemento impermeabilizante (geomembrana). 3.4.3 Pilhas de Lixiviação O método de lixiviação em pilhas consiste em se promover a solubilização do metal através da aspersão de soluções químicas (cianeto de sódio como no caso do ouro) sobre o minério, onde

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a solução proveniente de percolação que contém o metal flui para um local de separação (filtros de carvão ativado no caso do ouro). A fim de proteger o solo e o lençol freático, aliado ainda ao aspecto econômico de perda de metal, as pilhas devem ser dotadas de sistemas de impermeabilização.

Figura 21 – Pilhas de Lixiviação de Minérios

No sistema de impermeabilização, o geotêxtil Bidim atua como proteção do elemento impermeabilizante (geomembrana) garantindo a sua estanqueidade. No sistema de drenagem, o geotêxtil Bidim atua como filtro impedindo a passagem de partículas para o meio drenante, garantindo a sua vida útil. 3.5 Monitoramento O sistema de monitoramento tem o principal papel de acusar a influência ou existência de determinada fonte de poluição na qualidade das águas superficiais e subterrâneas, bem como sua presença e comportamento em determinadas posições da obra de proteção ao meio ambiente. O monitoramento deve ser feito de maneira sistemática e periódica, procurando sempre controlar aqueles poluentes encontrados nos resíduos.

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As amostragens são efetuadas através de um conjunto de poços de monitoramento, distribuídos estrategicamente na área de disposição e na sua proximidade, oferecendo subsídios para diagnósticos da situação. A localização estratégica e a construção racional dos poços de monitoramento e análise de amostras, permitem resultados bastante precisos sobre a influência e método de disposição dos resíduos na qualidade da água subterrânea. A localização de uma estação de amostragem (poço ou piezômetro) é definida em função do programa de monitoramento que pode ter como objetivos básicos a avaliação das tendências de contaminação, o monitoramento de uma fonte de contaminação, monitoramento para pesquisa e monitoramento da percolação para fins de análise da estabilidade geotécnica.

Figura 22 – Sistema de Monitoramento

O geotêxtil Bidim atua como filtro impedindo a entrada de partículas de solo nos dispositivos de monitoramento.

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4. DRENAGEM A proteção ao meio ambiente invariavelmente envolve obras de Engenharia Civil, onde a presença de água é um fato inevitável. Desta forma a compreensão de alguns conceitos de drenagem é extremamente importante. O Ciclo Hidrológico O ciclo hidrológico, apresentado a seguir, é bastante conhecido:

Figura 23 – Ciclo Hidrológico

Uma análise feita sobre o ciclo hidrológico nos mostra a necessidade de enfocar a drenagem sobre três formas básicas: Drenagem superficial; Drenagem sub-superficial; Drenagem subterrânea;

4.1 Drenagem Superficial A drenagem superficial trata basicamente da água que precipita e escoa superficialmente, devendo ser conduzida por estruturas superficiais (sarjetas, canaletas, canais, etc.) e/ou subterrâneas (tubulações, galerias celulares, etc.).

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Nas obras de proteção ao meio ambiente, a drenagem superficial visa proteger as obras em geral das ações erosivas e destrutivas da água e, principalmente, afastá-la rapidamente para minimizar ou evitar sua infiltração. As estruturas de drenagem superficial são dimensionadas a partir da quantificação da água a a ser escoada (vazão). As vazões a serem consideradas podem ser estimadas utilizando-se o Método Racional, válido para pequenas bacias (área de até 1km²), cuja expressão básica é: Q = C . i . A, onde Q = vazão a ser drenada na seção considerada; C = coeficiente de escoamento superficial (Run-Off); i = intensidade da chuva crítica; A = área de contribuição da bacia. Determinadas as vazões, a solução se concentra na implantação de estruturas hidráulicas (valetas, canaletas, bueiros, galerias, canais em gabiões, etc.), com a finalidade de controlar e orientar o escoamento das águas para eliminar os efeitos de erosão. A escolha dos materiais destinados à construção e/ou revestimentos das estruturas hidráulicas é feita em função da resistência à erodibilidade proveniente do fluxo da água.

Figura 24 – Sistema de Drenagem Superficial

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4.2 Drenagem Subterrânea A drenagem subterrânea trata basicamente do controle das águas de percolação no solo proveniente de lençol freático, formado pelas águas subterrâneas e/ou águas de infiltração. Consiste na interceptação das linhas de percolação, com o objetivo de afastar ou remover a água de locais indesejados. Uma vez interceptadas essas águas, se faz necessário determinar as vazões de entrada nas estruturas de drenagem (influxo). As águas que penetram nas estruturas de drenagem (influxo), e que devem ser retiradas adequadamente (efluxo), determinam as características geométricas (declividade e secção) e do material condutor (brita, areia, tubo, etc.) Essa estrutura, adequadamente posicionada e devidamente dimensionada chama-se DRENO, seja qual for sua forma básica (trincheira, colchão, mista, etc.).

Figura 25 – Sistema de Drenagem Subterrânea

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O escoamento da água no solo gera forças de percolação que podem provocar problemas de ordem geotécnica, sendo o “Pipping” o principal fenômeno a ser controlado. O “Pipping” é um fenômeno de erosão interna, progressiva e instável, caracterizado pela perda de partículas finas do solo, criando condições de ruptura seja pela concentração de fluxo, aumento de velocidade, carreamento acelerado de partículas e/ou redução de resist6encia ao cisalhamento do solo. O deslocamento não controlado de partículas do solo pode também colmatar o meio drenante tornando o sistema inoperante. Para o controle adequado do “Pipping”e suas consequências, se faz necessário que o dreno seja dotado de um filtro adequado, ou seja, algo que permita a passagem das águas ao mesmo tempo que tenha capacidade de retenção adequada de partículas. Os filtros podem ser: Naturais: constituídos de agregados, adequadamente dimensionados, em uma ou várias

camadas constituindo as denominadas “transições granulométricas”. Sintéticos: são os geotêxteis, materiais têxteis permeáveis, produzidos industrialmente, que

atendem às condições de filtro pelas suas características de porosidade e retenção de partículas.

Os geotêxteis não-tecidos de filamentos contínuos agulhados, como o Bidim, são os que mais se adequam a essas necessidades. 4.2.1 A Escolha do Filtro A escolhas dos filtros (naturais ou sintéticos) passa por dois critérios básicos: Critério de retenção Critério de permeabilidade

Ou seja, um filtro deve ser suficientemente permeável para possibilitar a passagem da água, ao mesmo tempo que deve reter determinados diâmetros de partículas, mantendo o material adjacente estável. O dimensionamento dos filtros naturais é feito a partir dos métodos clássicos da Mecânica dos Solos, os critérios de Terzaghi ou, mais modernamente, pelos critérios do Prof. Araken Silveira. Os filtros sintéticos são dimensionados por vários métodos, todos baseados em critérios de retenção e permeabilidade, dos quais podemos exemplificar o método do C.F.G.G. (Comitê Français de Geotextile et Geomembranes). Critério de Retenção

É comparada a abertura de filtração (Of) do geotêxtil com as partículas maiores do solo (d85) a filtrar.

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Of é obtido através do ensaio de peneiramento hidrodinâmico (AFNOR NF-G 38017). A comparação entre a abertura de filtração do geotêxtil e as partículas maiores do solo é corrigida por coeficientes que levam em conta condições particulares, ligadas à granulometria do solo, compacidade, tipo de escoamento e função do geotêxtil, como segue:

85.dCOf ≤ (1)

sendo C = C1 . C2 . C3 . C4 onde: C1 - influência da granulometria Granulometria: contínua e bem graduada .......... C1 = 1 uniforme ..................................... C1 = 0,8 C2 - influência do solo solos fofos ou não confinados ... C2 = 0,8 solos densos e confinados ........ C2 = 1,25 C3 - escoamento hidráulico Gradiente hidráulico i < 5 ............................................ C3 = 1 5 < i < 20 .................................... C3 = 0,8 20 < i < 40

fluxo reverso .............................. C3 = 0,6 (proteção de margem) C4 - função do geotêxtil

função de filtro .................................................................. C4 = 1 função filtro-drenante (drenagem transversal) ................. C4 = 0,3

Comentários: 1. No caso de solos finos, aplica-se a regra de retenção se ela conduzir a um valor de Of

superior a 50µm, senão, adota-se Of = 50µm. 2. Para solos de granulometrias descontínuas, nos quais a curva granulométrica apresenta um

patamar acima do limite de “20% passando”, a abertura de filtração Ofé comparada ao d85 da fração granulométrica inferior a este patamar (considera-se o patamar como sendo 100% passando) - figura 26.

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Figura 26 – Curvas Granuloméricas

3. Para os solos que apresentam a possibilidade de terem partículas finas percolando nos

seus vazios (britas pulverulentas, areias pouco argilosas onde a porção argila não constitua uma matriz contínua), o geotêxtil deve reter os elementos mais grossos e deixar passar os elementos mais finos, respeitando o critério seguinte:

85f15 C.dO4.d << (2)

Critério de Permeabilidade Kn = coeficiente de permeabilidade do geotêxtil em m/s Ks = coeficiente de permeabilidade do solo em m/s Tg = espessura do geotêxtil em m Kn/Tg = ψ = permissividade do geotêxtil em s-1

a) Obras com Alto Nível de Segurança (barragens, etc.) b)

KsTgKn 510≥ (3)

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c) Outras Obras (trincheiras drenantes, drenagem de taludes, floreiras, etc.)

KsTgKn 410≥ (4)

d) No caso de Areias Limpas (equivalente de areia > 60, 12% passando na peneira 200

(0,075mm)), pode-se considerar a contaminação desprezível.

KsTgKn 310≥ (5)

A escolha final do geotêxtil deve obrigatoriamente levar em conta as solicitações mecânicas que lhe serão impostas pela obra, tanto na fase de instalação como durante sua vida útil, o que significa quantificar ou conceituar as características de resistência à tração, puncionamento, propagação ao rasgo, estouro, etc. 4.3 Drenagem Sub-superficial A drenagem sub-superficial tem por objetivo captar e escoar vazões de precipitação retidas na superfície ou evitar que estas atinjam locais indesejados ao se infiltrarem. De maneira simplificada, pode-se adotar a Lei de Darcy e admitir que o solo esteja saturado e em escoamento laminar, para estimativa das vazões de infiltração (figura 27).

AiKQ s ..= (6) onde: Q = vazão infiltrada Ks = coeficiente de permeabilidade do solo I = gradiente hidráulico ∆H/L = 1 (por hipótese) A = área de infiltração

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Figura 27 – Esquema Hidráulico para o Uso da Lei de Darcy

Como no processo de infiltração surgem forças de percolação, para evitar desestruturação do solo de superfície e a colmatação do meio drenante, também se faz necessário, a exemplo da drenagem subterrânea, o uso de filtros; a figura 28 apresenta uma secção tipo de um sistema drenante sub-superficial. QP = quantidade de água precipitada QE = quantidade de água que se escoa ou se acha acumulada QI = quantidade de água infiltrada QD = vazão pelo sistema drenante

Figura 28 – Sistema de Drenagem Sub-superficial

O geotêxtil Bidim deve resistir às interfaces do sistema drenante, a fim de evitar interpenetração do solo no meio drenante e erosões nestas interfaces.

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5. A IMPERMEABILIZAÇÃO SOBRE O SOLO

A impermeabilização pode ser feita através de dois grupos de materiais: com materiais naturais; com materiais industrializados.

5.1 Impermeabilização com Materiais Naturais A impermeabilização natural é geralmente constituída por uma única camada de solo, normalmente uma argila, do próprio local ou de uma jazida de empréstimo; cujo coeficiente de permeabilidade varia de 1 x 10-6 cm/s a 1 x 10-9 cm/s. No caso de disposição de resíduos perigosos, é determinado pelos órgãos de controle ambiental que o subsolo apresente as seguintes condições: pelo menos 30% de partículas passando pela peneira nº200 da ASTM (0,075mm da ABNT); limite de liquidez maior ou igual a 30% e índice de plasticidade maior ou igual a 15; extenso e homogêneo depósito de solo argiloso, com coeficiente de permeabilidade menor

ou igual a 1 x 10-7 cm/s; classificado como CL, CH, SC ou OH, segundo o Sistema Unificado de Classificação de

Solos (norma ASTM D 2487-69); a tabela a seguir apresenta a descrição destes solos.

SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS

ML Siltes inorgânicos e areias muito finas, alteração de rocha, areias finas, siltosas ou argilosas com pequena plasticidade.

CL Argilas inorgânicas de baixa e média plasticidade, argilas arenosas, argilas siltosas, argilas magras.

OL Siltes orgânicose siltes argilosos orgânicos de baixa plasticidade.

MH Siltes inorgânicos, micáceos ou diatomáceos, finos arenosos ou solos siltosos, siltes elásticos.

CH Argilas inorgânicas de alta plasticidade, argilas gordas.

OH Argilas orgânicas de média e alta plasticidade.

SC Areias argilosas, misturas mal graduadas de areia e argila.

Tabela 1 - Classificação dos Solos

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um pH igual ou maior que 7,0; não deve sofrer alterações na sua permeabilidade quando da sua interação com os

resíduos. Satisfeitas as condições anteriores, o local de disposição deve apresentar uma camada de 3,00m de espessura de solo, com as características acima, sob toda a superfície inferior e lateral, sendo necessário ainda existir uma distância mínima entre o nível inferior do resíduo e o nível mais alto do lençol freático de no mínimo 4,50m. A figura 29, a seguir, apresenta a secção tipo para atender estas condições.

Figura 29 – Sistema de Impermeabilização com Materiais Naturais

A impermeabilização natural, quando não se constituir do próprio solo local, na maioria das vezes torna-se anti-econômica por necessitar de grandes volumes de solo adequado, nem sempre próximo ao local da obra. Outro problema com relação a utilização de impermeabilização natural está ligado aos custos, nem sempre tangíveis, que representam a degradação do Meio Ambiente quanto à exploração da jazida de onde proveria o material. Desta forma, não se justifica a degradação de parte do Meio Ambiente em detrimento de proteger-se um outro local. Em obras próximas a centros urbanos torna-se ainda mais difícil a adoção das impermeabilizações naturais.

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5.2 Impermeabilização com Materiais Industrializados – Geomembranas O uso dos sistemas de impermeabilização com materiais industrializados, sobre o solo, consiste na utilização de um elemento impermeabilizante com baixo coeficiente de permeabilidade (1 x 10-12 ≤ K ≤ 1 x 10-15 cm/s). A Norma Brasileira NBR-8083 de 1983, que trata de Terminologia para obras de impermeabilização define: a. Manta: Produto impermeável, industrializado, obtido por calandragem, extensão ou

outros processos, com características definidas. b. Membrana: Produto ou conjunto impermeabilizante, moldado no local, com ou sem

armadura. A recente Norma Brasileira TB-399 de 1991, que trata de Terminologia para Geotêxteis e produtos correlatos, define: c. Geomembrana: Manta ou membrana impermeável. Informa ainda a TB-399 que o prefixo “GEO” vem sendo acrescentado aos nomes de produtos correlatos, geralmente sintéticos, utilizados predominantemente na engenharia geotécnica. Conclui-se portanto que: as mantas e as membranas, geralmente sintéticas, quando aplicadas ou utilizadas sobre o solo se constituem nas denominadas “Geomembranas”. Ou seja, as geomembranas são conhecidas e reconhecidas internacionalmente como: Produto ou artigo flexível, contínuo, impermeável, tal como um filme ou um geotêxtil impregnado, utilizado em engenharia civil, predominantemente na engenharia geotécnica, e se constitui em uma solução altamente adequada para compor sistemas de impermeabilização flexíveis sobre o solo, seja para obras geotécnicas, de proteção ao meio ambiente, reservatórios, canais de irrigação e adução, e outros. J. P. Giroud realizou ensaios na Universidade de Grenoble (França) para verificar o coeficiente de permeabilidade de vários tipos de geomembranas, utilizando-se de um equipamento conforme indicado na figura 30, as geomembranas foram submetidas a pressões hidrostáticas que variaram de 50 kPa a 1.000 kPa.

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Figura 30 – Equipamento para Determinação do Coeficiente de Permeabilidade de

Geomembrana A tabela 2, a seguir, apresenta os resultados obtidos no ensaio para algumas geomembranas:

Pressão (kPa) Tipo de Geomembrana

100 400 1.000

Polietileno Clorosulfonado 3,0 x 10-13 1,2 x 10-13 0,6 x 10-13

Butyl 2,2 x 10-14 0,8 x 10-14 0,3 x 10-14

EPDM 1,1 x 10-12 5,7 x 10-14 2,5 x 10-14

PVC 8,6 x 10-14 3,7 x 10-15 1,0 x 10-14 Tabela 2 - Valores do Coeficiente de Permeabilidade Kg (m/s)

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5.2.1 As Geomembranas Moldadas “in loco” São executadas utilizando-se normalmente asfaltos oxidados / asfaltos modificados / asfaltos emulsionados, nos chamados processos “a frio” e “a quente”, o asfalto é o responsável pela impermeabilidade. Os asfaltos, conhecidos como excelentes impermeabilizantes, não apresentam boa resistência mecânica, notadamente para obras sobre o solo, onde as solicitações mecânicas e efeitos deteriorativos são elevados. Para proporcionar a adequada resistência mecânica (tração, puncionamento, etc.) são utilizados materiais como reforço, a título de armadura, definido pela NBR 8083 como: Armadura: elemento flexível de forma plana, destinado a absorver esforços, conferindo resistência mecânica aos sistemas de impermeabilização. Os materiais mais comumente empregados para esta função são os não-tecidos de filamentos contínuos de poliéster, como o geotêxtil Bidim. As geomembranas moldadas “in loco”, devido às suas características de execução, têm as suas aplicações restritas a obras onde não se requeiram uma absoluta estanqueidade, tais como: capeamento de resíduos, revestimentos de taludes, reservação de líquidos não perigosos, canais de irrigação e reservação de água, etc. 5.2.2 As Geomembranas Pré-fabricadas São barreiras flexíveis e de alta impermeabilidade, produzidas a partir de polímeros sintéticos (plastoméricos ou elastoméricos), como por exemplo o PVC (policloreto de vinila), Butyl (polisobutileno), EPDM (etileno propileno dieno monômero), HDPE (polietileno de alta densidade), CSPD (polietileno clorosulfonado), Neoprene (policloropreno), etc. As mantas asfálticas, resultado da industrialização de asfaltos especiais utilizando como estruturante (armadura) não-tecidos de pliéster de filamentos contínuos estabilizados quimicamente, incorporam aos asfaltos características mecânicas de resistência à tração, resistência ao estouro, etc. Desta forma, dependendo do tipo de rejeito a ser colocado em contato, a utilização de geomembranas asfálticas pré-fabricadas em obras de proteção ao Meio Ambiente, apresenta-se como uma alternativa bastante interessante em função das suas características mecânicas e principalmente pela sua espessura. Assim, corretamente especificadas e instaladas, as geomembranas constituem-se em sistemas muitas vezes mais performantes e econômicos do que aqueles utilizando-se materiais naturais. Apresentam ainda como vantagens complementares, por serem industrializadas, garantia de suas características: estanqueidade, espessura, propriedades mecânicas, etc., facilitando o controle de qualidade e a execução da obra.

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Figura 31 – Sistema de Impermeabilização com Materiais

Industrializados - GEOMEMBRANAS 5.2.3 Desempenho das Geomembranas A utilização de geomembranas permite viabilizar a disposição de resíduos em locais onde as condições do subsolo não atendam as exigências do órgão de controle ambiental. Entretanto, alguns requisitos básicos quanto à sua durabilidade e resistência química devem ser verificados para a escolha do tipo de geomembrana mais indicado. 5.2.3.1 Durabilidade A durabilidade referes-se às propriedades do material em manter a sua integridade quando em contato com ambientes naturais, tais como solo, água e clima. A ação desses elementos sobre a geomembrana é relativamente pequena, sendo a mais importante a da exposição aos raios ultra-violeta (U.V.). Quando a geomembrama ficar exposta, poderão ser utilizados ensaios acelerados em laboratório, correlacionando-os com a situação de campo. 5.2.3.2 Resistência Química A compatibilidade química da geomembrana com o produto a ser contido é um dos fatores mais importantes para sua escolha. Deve ser avaliada a partir de ensaios que simulem as condições específicas de cada caso, devendo ainda ser verificado o comportamento das entradas e bordas.

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5.2.3.3 Resistência aos Esforços Mecânicos Os sistemas de impermeabilização quando instalados no fundo de um aterro sanitário, reservatório ou uma pilha de minério, estão sujeitos a grandes esforços, durante a instalação e a operação, que podem vir a comprometer a estanqueidade do sistema. As geomembranas elastoméricas e poliméricas (PVC, EPDM, Butyl, HDPE, etc.), pelas suas características, são materiais com maiores propensões a sofrerem estes efeitos danosos. A utilização do geotêxtil não-tecido de filamentos contínuos agulhados Bidim, quando em associação com as geomembranas, as protegem de esforços mecânicos como: a. perfuração por impacto: resultante da penetração de um objeto sob o efeito dinâmico

(lançamento de agregado, de rejeito, queda de ferramentas, etc.); b. perfuração por puncionamento: efeito deteriorativo devido às cargas concentradas em

contato com as superfícies inferior e/ou superior das geomembranas. Devido a sua espessura, textura (estruturação dos filamentos contínuos) e resistência mecânica, o Geotêxtil Bidim absorve esses esforços normais e concentrados, evitando assim qu a geomembrana se perfure (figura 32).

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Figura 32 – Efeitos de puncionamento e a proteção do GEOTÊXTIL

c. estouro: efeito deteriorativo devido às pressões exercidas por líquidos ou sólidos contidos

sobre uma geomembrana apoiada em suporte rígido trincado ou em superfície granular. Devido a sua resistência à tração, ao estouro, módulo de deformação e isotropia, o Geotêxtil Bidim reforça a geomembrana evitando assim o estouro e a consequente perda de estanqueidade (figura 33).

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Figura 33 – Efeitos de Estouro e a proteção do GEOTÊXTIL

d. ruptura por tração: efeito deteriorativo devido aos esforços tangenciais induzidos pela

instalação de revestimento de proteção sobre uma geomembrana ancorada em um talude muito inclinado ou ainda no caso de deformações excessivas devido a recalques diferenciais das superfícies do suporte.

Devido a resistência à tração, o Geotêxtil Bidim absorve os esforços tangenciais que incidiriam diretamente sobre a geomembrana (figura 34). Pelo reduzido coeficiente de atrito entre o geotêxtil e a geomembrana, pode ocorrer um deslocamento relativo entre eles, minimizando o efeito sobre a geomembrana (figura 35).

51

Figura 34 – Efeito Deteriorativo por Esforços Tangenciais e

a proteção do GEOTÊXTIL

Figura 35 – Proteção do GEOTÊXTIL – Descolamento Relativo

52

e. desgastes: efeitos abrasivos podem deteriorar a geomembrana, tais como partícula sólida no líquido contido, tráfego, ação de ondas e principalmente o efeito de variação de volume dos revestimentos rígidos (concreto, argamassas, etc.), em função da variação de temperatura.

Devido a sua espessura e à estruturação dos filamentos contínuos (textura), o Geotêxtil Bidim instalado entre o concreto e a geomembrana permite a movimentação, impedindo a transmissão dos esforços tangenciais abrasivos oriundos da variação dimensional provocada pelos gradientes térmicos (figura 36).

Figura 36 – Efeito Deteriorativo pela Abrasão / Fricção e a Proteção do Geotêxtil

f. subpressões: efeitos gerados por ações de gases ou líquidos que podem danificar a

geomembrana por rompimento à tração.

53

Devido às suas características filtrantes, o Geotêxtil Bidim instalado entre o solo e o meio drenante possibilita perfeito funcionamento do sistema eliminando o efeito das subpressões nas geomembrans (figura 37). Devido à sua propriedade em conduzir líquidos e gases em seu plano, desempenhando a função drenagem transversal, o Geotêxtil Bidim pode atuar como elemento filtro-drenante, eliminando o efeito das subpressões sobre as geomembranas (figura 38).

Figura 37 – Efeito de Subpressões e a Solução com Sistema Drenante

Figura 38 – Eliminação de Subpressões com Drenagem pelo

próprio corpo do GEOTÊXTIL

54

6. SISTEMAS DE IMPERMEABILIZAÇÃO SOBRE O SOLO Entende-se como “sistema de impermeabilização” o conjunto de materiais necessário para a estanqueidade e vida útil requeridos. Os sistemas de impermeabilização sobre o solo devem ser projetados para controlar adequadamente os fluídos e para serem resistentes às substâncias químicas e às ações físicas e mecânicas. 6.1 Determinação da Espessura da Camada Impermeabilizante 6.1.1 Determinação da Espessura da Camada de Solo A espessura de solo a ser utilizada como responsável pela impermeabilização depende do chamado “tempo de retenção” isto é, o tempo necessário para o fluído atravessá-la. O fluxo de percolação que ocorre no solo, até atingir o lençol freático, verifica-se em regime não saturado; desta forma a determinação de vazão e velocidade deste tipo de fluxo é extremamente complexa uma vez que está sujeita às forças de gravidade e de capilaridade. A figura 39 apresenta um esquema do fluxo de percolação.

Figura 39 – Fluxo de Percolação no Solo

A determinação da vazão e velocidade, para este tipo de fluxo, utiliza modelos matemáticos extremamente complexos.

55

Para efeito de simplificação, pode-se adotar a Lei de Darcy: V = K . i, onde: V = velocidade média de percolação; K = coeficiente de permeabilidade do solo; i = gradiente hidráulico que provoca o fluxo, adotado por hipótese igual a 1, que supõe que o escoamento é laminar, saturado e está em equilíbrio; desta forma, pode-se calcular o tempo de retenção para solos naturais. A figura 40 apresenta variação do coeficiente de permeabilidade de alguns materiais naturais.

Figura 40 – Coeficientes de Permeabilidade de alguns Materiais Naturais

Para exemplificar, supomos que se queira calcular a mínima camada de argila para garantir o tempo de retenção de 95 anos necessários para um aterro industrial Classe II. Utilizando-se a Lei de Darcy (V = K . i) e como V = L / T, onde: L = espessura da camada de solo T = tempo de retenção; teremos: L = K . i . T Adotando-se Kargila = 1 x 10-9 m/s, teremos: L = 1 . 10-9 m/s . 1 . 95 anos . 365 dias . 86400 s = 3,00m. Isto é, será necessário a espessura de 3,00m de argila para garantir o tempo de 95 anos de retenção. A tabela 3 a seguir apresenta as condicionantes mínimas para escolha da área e os parâmetros de projeto em função da característica do tipo de aterro para utilização de impermeabilização natural.

56

Características Aterro

Espessura mínima da camada insaturada

entre o nível do lençol freático e o fundo do

aterro (m)

Coeficiente de permeabilidade da

camada selante (cm/s) (1)

Mínimo tempo de retanção (anos)

(2)

Classe I 3 1,0 x 10-6 9,5

Sani

tário

Classe II 3 1,0 x 10-6 Depende de resíduos perigosos dispostos

Classe I 3 1,0 x 10-6 9,5

Indu

stria

l

Classe II 4,5

3m com K < 1,0 x 10-7

1,5m com K < 1,0 x 10-4

95

Tabela 3 - Condições para Escolha da Área e Parâmetros de Projeto para Aterros com Impermeabilização Natural 9APUD -

CETESB) (1) as condições ideais dos coeficientes de permeabilidade são as tabeladas; caso isso não

ocorra pode-se aceitar coeficientes menores que 1,0 x 10-4 cm/s desde que a camada insaturada tenha uma espessura tal que garanta o tempo de retenção mínimo exigido.

(2) os tempos de retenção foram calculados pelas seguintes fórmulas: V = Kv i

iKLtv .

=⇒

V = L/t onde: V = velocidade média aparente;

57

Kv = coeficiente vertical de permeabilidade; i = gradiente hidráulico t = tempo de escoamento na camada. Outro fator a ser considerado é de que quando os solos entram em contato com líquidos que contenham resíduos provenientes de despejos industriais, podem ocorrer reações que aumentam os coeficientes de permeabilidade, diminuindo desta forma o tempo para atingir o lençol freático. 6.1.2 Determinação da Espessura da Geomembrana Utilizando-se uma geomembrana com coeficiente de permeabilidade K = 10 x 10-12 cm/s para um aterro industrial classe II e tempo mínimo de retenção 95 anos, teremos: V = K.i (Lei de Darcy) e como; V = L / T onde; V = velocidade de escoamento; K = coeficiente de permeabilidade; i = gradiente hidráulico (H/L), adotado por hipótese igual a 1; L = espessura da geomembrana T = tempo de retenção; teremos: L = K . i . T (7) L = 1 x 10-12 cm/s x 1 x 95 anos x 365 dias x 86400 segundos; L = 0,03 mm. Como trata-se de uma espessura não comercial, adotar-se-ia a espessura de 1 a 1,5mm. Com isso, pode-se viabilizar a utilização de áreas para execução de obras de proteção ao Meio Ambiente, em que as condições naturais assim não permitiriam, desde que as geomembranas sejam devidamente protegidas contra efeitos deteriorativos. Sistemas utilizando geomembranas devidamente protegidas com geotêxteis não-tecidos de filamentos contínuos agulhados, vêm sendo cada vez mais utilizados na Europa e EUA. Os órgãos de proteção ao Meio Ambiente especificam nestas obras sistemas dotados de geomembranas, com geotêxteis, sistemas drenantes e camadas de coberturas, segundo peculiaridades e necessidades de cada projeto.

58

Figura 41 – Sistema de Impermeabilização Completos

59

6.2 Proteção da Geomembrana ao Puncionamento A utilização de um geotêxtil não-tecido de filamentos contínuos de poliéster agulhado - Bidim - sobre e/ou sob a geomembrama, cumprindo a função proteção, absorve os esforços de puncionamento que incidiriam sobre a geomembrana, evitando a sua deterioração e perda de estanqueidade. Estes efeitos podem ser simulados em laboratório utilizando-se um equipamento semelhante ao apresentado na figura 42.

Figura 42 – Equipamento para Ensaio de Puncionamento Em ensaios, utilizando-se de punção com pontas chatas, efetuados por Koerner (46), com vários tipos de geomembranas de espessuras 0,75mm, com e sem geotêxtil, obtiveram-se os resultados apresentados na figura 43. Os valores são indicados como incrementos, na resistência do conjunto que ocorrem com a utilização do geotêxtil, pela absorção dos esforços de puncionamento, quando usado em uma ou em ambas as faces da geomembrana.

60

Figura 43 – Efeito da Proteção do GEOTÊXTIL quanto aos Esforços de Puncionamento

6.2.1 Pré-dimensionamento do Geotêxtil Bidim como Camada de Proteção às

Geomembranas quanto ao Puncionamento A escolha do geotêxtil como camada de proteção ao puncionamento é em função das propriedades do geotêxtil, da espessura das camadas constituintes do sistema de impermeabilização, da granulometria das camadas, da espessura da geomembrana e do tipo de equipamento que será utilizado na execução das camadas sobrejacentes à geomembrana. A seguir é apresentada metodologia desenvolvida a partir de trabalhos de D. Fayoux (30, 36), que permite determinar as características do geotêxtil não-tecido de poliéster, como camada de proteção de uma geomembrana de PVC. Fayoux estudou e desenvolveu ma série de trabalhos experimentais envolvendo geomembranas e respectiva proteção dos geotêxteis não-tecido de poliéster. Na International Conference Geomembranes Denver, USA (1984), com Loudière (36), apresentou o trabalho “The Behaviour of Geomembranes in Relation to the Soil”, com resultados de ensaios de vários tipos de geomembranas com diversas espessuras e pressões de confinamento, em equipamentos desenvolvidos no CEMAGREF; foram apresentados, o comportamento destes materiais ao estouro e puncionamento. Fizeram parte do trabalho, ensaios utilizando-se geotêxtil não-tecido agulhado de filamentos contínuos de poliéster Bidim, apresentando como uma das conclusões: Para as geomembranas os testes mostraram claramente problemas de fluência e perda de

resistência sob tensões de longa duração; para prover o sistema de resistência ao puncionamento e ao estouro, os geotêxteis são muito eficazes, notadamente quando aderidos.

61

No 3th International Conference on Geotextiles, 1986, Viena, Áustria, Fayoux D.; Pignom N.; apresentaram o trabalho “Resistence to Punctering of PVC Geomembranes”(22), desenvolvido no CEMAGREF para a empresa Solvay, onde estudaram o comportamento de geomembranas de PVC, de várias espessuras, com materiais de suporte e cobertura variados, quanto à granulometria e tipo; associados à geotêxteis não-tecidos agulhados de poliéster de filamentos contínuos, onde chegaram a uma primeira equação empírica que determinava a massa de geotêxtil necessária para conferir a devida proteção ao puncionamento à geomembrana de PVC; sob condições diversas de pressões e tipos de materiais suportes e coberturas. No 4th International Conference on Geotextiles Geomembranes and Related Products, realizado na Holanda em 1990, D. Fayoux (Plavina - Solvay Group - Bélgica), em seu trabalho “Durability of PVC geomembranes and resistance to mechanical puncturing” (30), apresentou uma relação emírica, desenvolvida a partir de ensaios realizados nos laboratórios do CEMAGREF (trabalho anterior), onde foi possível a determinação da máxima pressão estática, para que não ocorra a perfuração da geomembrana. Após vários testes de campo, verificou-se que a pressão admissível para que não ocorra qualquer marca de puncionamento na geomembrana é da ordem de / da pressão que provocaria a sua perfuração, verificada nos ensaios de laboratório. Desta forma, Fayoux desenvolveu uma equação que permite a determinação da pressão admissível, σ, a qual é apresentada a seguir:

(8) ( )[ ]

CSCS DDAAMTgTg

....3,0.100012,0.160.100 8,1−+−

=σ

com: σ = pressão admissível de perfuração mecânica em (Pa) AS, AC = coeficientes de forma para os materiais de suporte ou de cobertura, respectivamente. DS = diâmetro máximo do material de suporte em (m) DC = diâmetro máximo do material de cobertura em (m) Tg = espessura da geomembrana em (m) M = massa superficial total dos geotêxteis acima e abaixo da geomembrana em (Kg/m²). Como danos às geomembranas podem ocorrer durante o processo de sua instalação e/ou lançamento/espalhamento da camada de cobertura pelos equipamentos de construção, Fayoux determinou o valor da pressão σv, ao nível da geomembrana devido à circulação dos equipamentos, em função da espessura z da camada de cobertura. A seguir são apresentadas as figuras 44, 45 e 46 que permitem a resolução da equação, isto é, determinar a massa total do geotêxtil não-tecido de filamentos contínuos de poliéster, como é o Bidim, para que não haja puncionamento da geomembrana em função das cargas originadas pelos esforços dos equipamentos e dos diâmetros máximos dos materiais de suporte e cobertura. Onde: z = espessura da camada de cobertura compactada em (m) σo = pressão de contato do equipamento em (Pa)

62

σv = pressão ao nível da geomembrana em (Pa) DC = diâmetro máximo do material da camada de cobertura em (m) DS = diâmetro máximo do material da camada suporte em (m) M = massa total do geotêxtil não-tcido de filamento contínuo em (Kg/m²) Tg = espessura da geomembrana em (m).

Figura 44 – Parâmetros para Determinação da Proteção da Geomembrana de PVC contra o Puncionamento

B = largura da esteira R = raio da roda (M) σo = pressão de contato do equipamento (Pa) σv = pressão ao nível da geomembrana (Pa)

63

Figura 45 – Ábaco para Determinação da Tensão no Nível da Geomembrana

σ = pressão admissível de perfuração mecânica em (Pa) G = AS . AC . DS . DC Com: AS, AC = coeficientes de forma para os materiais de suporte ou de cobertura AC = AS = 1 (para pedra britada) AC = AS = 0,5 (para seixo baixo) DS = diâmetro máximo do material de suporte em (m) DC = diâmetro máximo do material de cobertura em (m) Observação: Os valores obtidos no ábaco referem-se a um geotêxtil com resist6encia ao

puncionamento (Rp) em cada face da geomembrana.

64

Figura 46 – Ábaco para Determinação do GEOTÊXTIL para proteção da Geomembrana contra o Puncionamento

A escolha final do(s) geotêxtil(eis) a ser(em) utilizado(s) como proteção de geomembranas deve recair indispensavelmente sobre experiências anteriores assemelháveis ao tipo de obra em projeto, pois são inúmeras e complexas as variáveis envolvidas; as metodologias empíricas devem ser utilizadas como orientação. 6.3 Pré-dimensionamento da Ancoragem do Sistema Geotêxtil-Geomembrana Para garantir a não mobilidade do sistema de impermeabilização e evitar a entrada de água sob o mesmo, junto à superfície, é necessária a execução de uma correta ancoragem em todo perímetro. As ancoragens podem ser feitas, basicamente, segundo três critérios: - ancoragem horizontal por atrito (Figura 47-a); - ancoragem em trincheira preenchida com solo ou outro material (Figura 47-b e 47-c); - ancoragem com sistema de grampos/ganchos, etc. (Figura 47-d). A técnica da trincheira preenchida com solo ou outro material é a mais utilizada pela sua simplicidade de execução, devendo-se garantir uma compactação adequada do solo quando utilizado como material de enchimento da trincheira. As ancoragens devem resistir às tensões devidas aos esforços causados pelas forças gravitacionais envolvidas na estabilidade planar junto à superfície do talude e por forças eventuais como ventos, ondas, recalques, etc. A ancoragem deve ser dimensionada para propiciar uma força de reação que seja maior do que aquela requerida para garantir estabilidade aos geossintéticos, porém menor do que aquela que provocará a ruptura dos mesmos.

65

Figura 47 – Critérios / Tipos de Ancoragem

A seguir apresenta-se metodologia desenvolvida por Gregory N. Richardson e Robert M. Koerner (4), para cálculo das ancoragens. A análise é baseada na força T atuando, no geossintético, no ponto crítico do talude com inclinação β. Para a determinação do comprimento de ancoragem L e, se for o caso, da profundidade da trincheira b, há duas situações que devem ser consideradas: uma é com a cobertura protetora da geomembrana sendo estendida também sobre a ancoragem e sobre a trincheira (caso mais comum) a outra é com a geomembrana exposta - sem cobertura, apenas ancorada na trincheira. As figuras 48, 49, 50 e 51 a seguir, ilustram a situação da geomembrana com a cobertura protetora, com as forças e pressões atuantes. Nota-se que a cobertura do solo exerce uma pressão q. Quando não existe essa cobertura de solo, q é zero.

66

Figura 48 – Ancoragem Horizontal

Figura 49 – Ancoragem em “V”

Figura 50 – Ancoragem em Trincheira

67

Figura 51 – Ancoragem com Concreto As ancoragens “Horizontais” (Fig. 48) e “V” (Fig. 49) contam apenas com o atrito desenvolvido entre a geomembrana e o solo adjacente ou o geotêxtil, ou entre o geotêxtil e o solo adjacente. Assim temos:

δββδ

tgsenFStgLqTHor . cos.

. . −

= (9)

( ) ( )[ ]δββ

δγtg

tgLvdvLvLvLqTv s

.sen-FS.cos . i cos.2..i cos. ++−

= (10)

Para a ancoragem com a trincheira em solo, a equação será:

( ) [ ]δββγδδtgsenFS

bqbtgKKtgLqT sATrinch .cos.

...5,0. . .. 2'

−+++

= (11)

Para a ancoragem com a trincheira em concreto, a equação será:

( )[ ]δββ

γδtgsenFS

bqbKKtgLqT sAPconcr .cos.

...5,0... 2

−+++

= (12)

68

onde: tT y .max σ= (13) σy = tensão máxima no geossintético t = espessura do geossintético β = ângulo de inclinação do talude γs = peso específico do material de cobertura b = profundidade da trincheira KA = coeficiente de empuxo ativo = tg² (45º - φ / 2) KP = coeficiente de empuxo passivo adotado = [tg² (45º + φ / 2)]/2 KO = coeficiente de empuxo ao repouso = (1 - senφ) K’ = limitado entre KP e KO φ = ângulo de atrito interno do material tgδ = coeficiente de atrito entre o solo-geomembrana ou geotêxtil-geomembrana L = comprimento da ancoragem ds = espessura da camada de cobertura dv = profundidade da trincheira em “V” FS = fator de segurança (máximo = 2) O Fator de Segurança (FS) a ser adotado em projeto deve ser suficientemente baixo de modo que não ocorra a ruptura por tração do sistema geotêxtil-geomembrana. A tabela 4 baseia-se nos resultados pesquisados e apresentados por Delma Vidal (34), no trabalho “Aplicação de Geossintéticos em Canais e Reservatórios: Resistência ao Cisalhamento na Interface” do 6º CBGE, apresenta valores de coeficientes de atrito (tgδ) para diversos materiais recolhidos de literaturas internacionais, que podem servir de base para um pré-dimensionamento.

INTERFACE GEOTÊXTIL NÃO-TECIDO PVC EPDM HDPE

Geotêxtil não-tecido 0,27 - 0,50 0,25 - 0,49 0,38 0,16 - 0,22

Areia seca 0,70 - 1,30 0,50 - 0,70 --- 0,35

Areia saturada 0,60 - 0,70 0,40 - 0,70 --- 0,26 - 0,40

Areia argilosa 0,77 0,66 --- 0,23 - 0,30

Silte --- 0,35 - 0,50 --- ---

Argila siltosa 0,44 - 0,78 --- --- ---

Blocos de concreto 0,45 - 0,80 0,50 - 1,00 --- ---

Pedregulho 1,7 --- --- 1,0

Tabela 4 - Coeficientes de Atrito - Relações (resistência ao cisalhamento/tensão de confinamento) Extraídas da Literatura - tgδ É importante observar que a maioria das ancoragens é construída de modo a atender as recomendações dos instaladores de geomembranas que geralmente são baseadas em experiências anteriores.

69

Quando ocorrerem diferenças significativas entre a geometria calculada e aquela recomendada, um teste de campo deve ser realizado, a fim de estabelecer a real capacidade de ancoragem. 6.4 Camadas de Cobertura / Acabamento / Proteção Mecânica Final dos Sistemas

Impermeabilizantes e seu Pré-dimensionamento A utilização da camada de cobertura do sistema impermeabilizante (geomembrana + geotêxtil) tem a finalidade de proporcionar uma proteção final evitando deteriorações provenientes de vandalismo, solicitações durante manutenções e limpezas, proteção à ação do intemperismo nas bordas livres, etc. São utilizados diversos tipos de materiais, tais como: solos cascalhos gabião concreto próprio rejeito, etc.

Quando da utilização destas coberturas é necessária uma verificação da sua estabilidade quanto ao escorregamento, que pode ser avaliada utilizando-se os métodos geotécnicos clássicos de estabilidade de taludes, adaptados para considerar a presença de um plano preferencial de escorregamento ao longo das interfaces. A hipótese básica impõe que o critério de ruptura de Coulomb seja satisfeito ao longo desta superfície de ruptura pré-fixada (interface de escorregamento). Quando o material de cobertura se apoia sobre um talude de grande extensão e sua espessura é pequena em relação à altura do referido talude, este é denominado “talude infinito”. A figura 52 ilustra as forças atuantes no talude.

Figura 52 – Forças Atuantes no Talude

70

Para que ocorra o escorregamento é necessário que a componente tangencial P . senβ se iguale à resistência ao cisalhamento na interface. No caso de solo não-coesivo, essa resistência será N . tgδ, e o fator de segurança

βδ

senPtgNFS

..

= (14)

ou seja:

βδβ

sen . P . cos. tgPFS = (15)

portanto:

βδ

tgtgFS = (16)

onde: β = ângulo de inclinação do talude δ = ângulo de atrito da interface (a tabela 4 apresenta os valores de tgδ). Portanto, para que não haja escorregamento é necessário que o ângulo de inclinação do talude seja inferior ao de atrito da interface (β < δ).

Figura 53 – Curvas para Determinação da Máxima Inclinação do Talude

(camada de cobertura seca ou drenagem lenta)

71

Quando há percolação de líquido através da camada de cobertura, o escorregamento ocorre em taludes mais brandos, o que acontece em obras destinadas a contenção de líquidos. A situação crítica acontece se o líquido tiver saturado a camada e ocorrer a drenagem rápida desse líquido (por exemplo, rebaixamento / esvaziamento rápido). A drenagem do líquido exerce uma força que atua tendendo a empurrar a camada para baixo. Assumindo que o líquido na camada percola paralelamente ao talude, o fator de segurança (coeficiente de segurança) é dado por:

βδ

γγ

βγδγ

tgtg . 1

.

.

−==

SAT

A

SAT

SUB

tgtgFS (17)

onde: γSUB = γSAT - γA = peso específico aparente do solo submerso γSAT = peso específico aparente do solo saturado γA = peso específico do líquido / água.

Figura 54 – Curvas para Determinação da Máxima Inclinação do talude

(camada de cobertura saturada e com drenagem rápida)

72

7. ORIENTAÇÕES QUANTO A ESCOLHA DO GEOTÊXTIL E DA GEOMEMBRANA FACE A AGENTES QUÍMICOS AGRESSIVOS

Geralmente os resíduos a serem dispostos apresentam extrema diversidade com relação à concentração das substâncias, faixa de variação de temperaturas, condições ambientais e outros.Para a escolha dos geossintéticos (geomembranas e geotêxtil) a serem utilizados em obras de proteção do Meio Ambiente é importante que sejam feitos ensaios preliminares durante a fase de projeto da obra, a fim de que sejam verificadas as compatibilidades e a vida útil destes produtos, especialmente quando a experiência prática ou casos similares não possam definir tais parâmetros. A tabela 5, apresentada no livro “Designing with Geosynttetics” (2) de Robert M. Korner; Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ 07632 de 1986, dá uma idéia geral do comportamento de diversos tipos de geomembranas em contato com alguns produtos químicos.

TIPOS DE GEOMEMBRANAS Borracha de

butila (BUTYL)

Polietileno clorado (CPE)

Polietileno clorosulfonado

(CSPE)

Etileno Propileno

Dieno Monômero

(EPDM)

Policloropreno (Neoprene)

Polietileno Policloreto de vinila (PVC)

Química 38º C 82º C 38º C 82º C 38º C 82º C 38º C 82º C 38º C 82º C 38º C 82º C 38º C 82º C Geral: Hidrocarbonos Alifáticos

X X X X X X

Hidrocarbonos Aromáticos

X X X X

Solventes Clorados X X X X X X

Solventes Oxigenados X X X X X X X X

Solventes de Petróleo X X X X X X

Álcoois X X X X X X X X X X X X Ácidos: Orgânicos X X X X X X X X X X X X X Inorgânicos X X X X X X X X X X X X X Bases: Orgânicos X X X X X X X X X X X X X Inorgânicos X X X X X X X X X X X X X Metais Pesados X X X X X X X X X X X X X Sais X X X X X X X X X X X X X

X = Geralmente boa resistência Fonte: Vandervoort

Tabela 5 - Resistência Química Básica de Geomembranas Usualmente Utilizadas

Muitas vezes pode ser impraticável caracterizar o rejeito na sua forma natural, associado às reações químicas, físicas e biológicas que ocorrem durante a disposição, que podem alterar significativamente suas características, dificultando ainda mais a análise de seu comportamento. Na prática, a nível de ensaios, o que se faz é submeter o geossintético (geomembrana e/ou geotêxtil) ao contato com o rejeito nas condições que o represente, durante um certo período de

73

tempo, submetendo-o a ensaios posteriores que indiquem os níveis eventuais de vairações de suas propriedades. Por exemplo, quando o geotêxtil Bidim vai desempenhar na obra uma função de proteção mecânica à geomembrana, após submetê-lo ao contato com o rejeito durante determinado período de tempo, corpos de prova podem ser submetidos à ensaio de tração e puncionamento, comparando as eventuais variações destas suas propriedades com o geotêxtil virgem. Pode-se desta forma inferir correlações que avaliam o comportamento de todo o sistema durante a vida útil da obra. O geotêxtil Bidim tem como matéria-prima o poliéster. A tabela 6 apresenta indicações a fim de orientar o comportamento do Bidim frente a alguns compostos químicos. COMPOSTO COMPATIBILIDADE OBSERVAÇÕES

Ácido Fórmico R Ácido Nítrico R Ácido Sulfúrico R Ácido Acético R Ácido Clorídrico R Ensaiar p/situações de temperatura > que 40º C Ácido Oxálico R Ácido Fluorídrico R Ácido Orgânico R Ácido Benzóico R

ÁC

IDO

S

Ácido Salicílico R Hidróxido de Amônia S Ensaiar p/situações de pH > 9 e temp. > 20ºC Hidróxido de Cálcio S Ensaiar p/situações de pH > 12 e temp. > 40ºC

BA

SES

Hidróxido de Sódio S Ensaiar p/situações de pH > 12 e temp. > 40ºC Hipoclorito de Sódio R Água Oxigenada R Clorito R Bicromato de Potássio R

OXI

DA

NTE

S E

RED

UTO

RES

Hidrosulfito de Sódio R Benzeno R Tolueno R Xileno R Fenol R Nitrobenzeno R Nitrometano R Clorofórmio R Álcool Benzílico R Hidrocarbonetos R Aldeídos R Éteres R Ésteres R Cetonas R Tricloroetileno R Tetracloreto de Carbono R

SOLV

ENTE

S O

RG

ÂN

ICO

S

Percloroetileno R

Cloreto de Sódio R

Sulfato de Cobre R

Cloreto Férrico R

SOLU

ÇÕ

ES

SALI

NA

S

Cloreto de Zinco R

Obs.: R = Resistente S = Sensível

Tabela 6 - Comportamento do Poliéster em Presença de alguns Compostos Químicos

74

8. EXEMPLO DE PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA DRENANTE SUB-SUPERFICIAL 8.1 Pré-dimensionamento de um Sistema Drenante Sub-Superficial Tipo de Obra: Bacia de contenção de rejeitos provenientes de mineração. Planta:

Figura 55 - Planta

Secção Tipo:

Figura 56 – Secção Tipo – corte A-A

75

Curva Granulométrica do Rejeito

Figura 57 – Curva Granulométrica do Rejeito

Intensidade da chuva crítica adotada: 70 mm/h Coeficiente de permeabilidade do rejeito: Kr = 5,8 x 10-3 cm/s

- A vazão que precipita (Qp) por m², será de:

23 .44,19 mscmQp =

- A vazão máxima que pode infiltrar (Qi), por m², e atingir o sistema drenante será dada por:

3.600s100 . 100 . 7 cmcmcmQp =

AKQ ri .1.=

76

23 .58 mscmQi =

Desta forma, como Qp < Qi toda a vazão que precipita sobre o depósito irá atingir o sistema drenante. Dimensionamento do colchão drenante:

- vazão e projeto = Qproj. = 19,44 cm³/s.m² - declividade do colchão (ic) = 0,005m/m - coeficiente de permeabilidade do material drenante (Kc) = 25 cm/s (brita 2) A espessura do colchão para 1m de largura será:

Adotamos e=25cm Dimensionamento das trincheiras drenantes laterais:

onde: Qproj. = vazão que infiltra L = largura da influência do colchão d = comprimento da trincheira A = área de contribuição do talude

Para escoamento da vazão calculada adotaremos:

cmcmscmQi 100.100.1.10.8,5 3−=

100..2..

cc

proj

iKLQ

e =

cme 33,23100.005,0.25

230.44,19==

AQdLQQ projprojtotal . . . .. +=

scmmmmmmmscmQtotal323 1968315.

2304515.30. . /44,19 =

+

+=

77

Dimensões da trincheira: 0,35m x 0,60m Coeficiente de permeabilidade do material drenante (Kt) = 25cm/s (brita nº2) Declividade longitudinal da trincheira = 0,02 m/m Diâmetro do tubo-dreno: 150mm Coeficiente de rugosidade do tubo: 0,012 (sintético)

A capacidade de vazão do tubo ara secção plena será dada por:

onde: Qtubo = vazão do tubo para secção plena (m³/s) A = área do tubo (m²) RH = raio hidráulico = D(m)/4 (para secção plena) I = declividade da tubulação (m/m) n = coeficiente de rugosidade do tubo assim:

scmQtubo

3100.23= Vazão que escoa na trincheira Qtrincheira + Qtubo

Qtrincheira = Kt . it . Atrincheira Qtrincheira = 25cm/s . 0,02 m/m . 35cm . 60cm = 1050 cm³/s

Qtrincheira + Qtubo = 1.050 + 23.100 = 24.150cm³/s

Qtrincheira + Qtubo > Qtotal

n .

.2132 IR

AQ Htubo =

smQtubo3

2132

2

0231,0012,0

02,0.415,0

.415,0.

=

π=

78

Figura 58 – Dimensões Finais do Sistema Drenante

Sub-superficial 8.2 Pré-dimensionamento do Filtro Bidim Para o rejeito em questão, utilizando-se os critérios apresentados no item 4.2.1, temos: Critério de Retenção

mmmOf µ18018,0 =<

85.dCOf ≤

80,01.1.8,0.0,1... 4321 === CCCCC

mmd 23,085 =

mmOf 23,0.80,0<

79

Utilizando-se a tabela 7 verificamos que o Bidim RT-10 (200g/m²) apresenta uma abertura de filtração (Of) de 130µm, portanto, atende ao critério de retenção. Critério de permeabilidade

(4)

Para o geotêxtil Bidim RT-10, consultando a tabela 7 encontramoa uma permissividade (ψ) de 1,9s-1, como:

Assim:

1,9 > 0,58 Portanto, o Bidim RT-10 atende ao critério de permeabilidade. 9. EXEMPLO DE PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA IMPERMEABILIZANTE (GEOMEMBRANA,

GEOTÊXTIL E MATERIAL DE COBERTURA) Considerando a mesma bacia de contenção do item 8, para o pré-dimensionamento do sistema de impermeabilização adotaremos: Coeficiente de permeabilidade da geomembrana: 3,7 . 10-15 m/s Material da geomembrana: PVC Espessura da geomembrana: 1,5mm

KsTgKn 410>

scmKKs rejeito310.8,5 −==

scmKs 510.8,5 −=

ψ=TgKn

544 10 8,5 101,9 10 −>>ψ xxKsx

80

Rejeito sólido: γrejeito = 1,8t/m³ Tempo de retenção do rejeito: 100 anos Material de suporte:

- ysuporte = 1,8t/m³ - diâmetro máximo (Dsmax) = 25mm

material de constituição do colchão drenante: - pedra britada n 2 - γ = 1,7t/m³ - diâmetro máximo (Dcmax) = 25mm

Equipamento utilizado para espalhamento:

- trator de esteiras tipo Cat D4-E - largura da esteira (B) = 0,40m - pressão aplicada (σo) = 60kPa

9.1 Verificação da Espessura do Elemento Impermeabilizante Utilizando-se a lei de Darcy V = K . i V = L / T, K = 3,7 . 10-15 m/s i = 1 (por hipótese - existência do colchão drenante) teremos:

T = 4,05 . 1011 segundos T = 1,3 . 104 anos Portanto a espessura comercial de 1,5mm atende Em função da existência do colchão drenante sobre o sistema impermeabilizante, a carga hidráulica H fica bastante reduzida; caso não exista o colchão drenante cargas hidráulicas eventuais levariam a necessidade de uma espessura maior do elemento impermeabilizante.

1.10.7,315,0

. 13 scmcm

iKLT

−==

81

9.2 Pré-dimensionamento do Geotêxtil Bidim como Camada de Proteção às Geomembranas quanto ao Puncionamento

Utilizando-se a metodologia apresentada por Fayoux (página 49) temos: Espessura da geomembrana: Tg = 0,0015m Diâmetro máximo do material de suporte: Ds = 0,025m Diâmetro máximo do material de cobertura (colchão drenante): Dc = 0,025m As = Ac = coeficiente de forma do material de suporte e de cobertura = 1 (material britado) Espessura do material de cobertura = 0,25m

Utilizando o ábaco da figura 45, com:

G = As . Ac . Ds . Dc G = 1 . 1 . 0,025 . 0,025 G = 6,25 . 10-4 m² σv . G = 47 . 10³ /m² . 6,25 . 10-4 m² = σ . G σv . G = 29,4 N

σv . G = 29,4 N Utilizando-se o ábaco da figura 46; para uma geomembrana de PVC, com espessura de 1,5mm, temos que a resistência necessária ao puncionamento do geotêxtil a ser colocado sob e sobre a geomembrana é de 1,3 KN, portanto, seria necessário a utilização do geotêxtil Bidim RT-10 (tabela 7), porém temos que levar em consideração também o efeito do aterro sobre a geomembrana. Verificação do efeito do aterro de rejeito sobre a geomembrana:

obtemos ,63,040,025,0

==BZ

→σ=σ→=σσ

o 78,0 78,0 vo

v

KPaKPav 4760 . 78,0 ==σ

82

Utilizando o ábaco da figura 46; para espessura da geomembrana de 1,5mm, em função da solicitação estática do material do rejeito, deverá ser utilizado o geotêxtil Bidim, sob e sobre a geomembrana com resistência ao puncionamento de 2,8 KN, (tabela 7), isto é Bidim RT-10, atendendo a esta solicitação mais crítica. 9.3 Pré-dimensionamento da Ancoragem do Sistema Geotêxtil - Geomembrana Material de cobertura: solo Enchimento da trincheira de ancoragem com o material de cobertura γs = peso específico do material de cobertura = 19 KN/m³ β = inclinação do talude = 18,4º (1:3) T = resistência à tração do geossintético Tg = espessura da geomembrana = 1,5mm φ = ângulo de atrito interno do solo de fundação = 30º b = profundidade da trincheira = 0,50m dc = espessura da camada de cobertura = 0,30m FS = fator de segurança = 1,5

Figura 59 – Dimensões da Ancoragem do Sistema Geotêxtil - Geomembrana

²10.25,6².000.126.

000.126

18.7

4

2

3

mmNG

mN

mKNm

v

v

v

−=σ

=σ

=σ

NGv 7,78. =σ

83

q = dc . γs = 19 kN/m³ . 0,30m = 5,7 kN/m² tgδ =0,70 (tabela 4) Kp = tg² (45º + 30º/2) / 2 = 1,5 Ko = (1 - sen 30º) = 0,5 K’ = (menor valor entre Kp e Ko) = 0,5 KA = tg² (45º - 30º/2) = 0,3333 cosβ = cos 18,4º = 0,9489 senβ = sem 18,4º = 0,3156 assim teremos:

A máxima força (Tmáx.) a que os geossintéticos (geotêxtil e geomembrana) suportarão sem romper-se, admitindo-se uma sobreposição de efeito entre os geossintéticos, será dada pela expressão:

onde: Tgeotêxtil: resistência à tração (carga distribuída - AFNOR G 38014) do geotêxtil Bidim RT-21 = 29 kN/m - (Tabela 7). Tgeomembrana: resistência à tração da geomembrana de PVC = 15 kN/m Tmax = 2 x 29 kN/m + 15 kN/m

( ) ( )anc

sAtrincheira T

tgsenFSbqbtgKKtgLq

T =δβ−β

+γδ++δ=

. cos . ...5,0'.. 2

( ) ( )

mkNT

T

anc

anc

4,127,0.3156,09489,0.5,1

5,0.000.195,0.000.19.5,0.70,0.3333,05000,070,0.00,2.700.5 2

=−

+++=

ageomembrangeotêxtil TTT += 2max

84

Tmax = 73 kN/m > 12,4 kN/m ∴ Ok Obs.: Para cálculo mais apurado recomenda-se levar em consideração os eventuais planos de

deslizamento entre os geossintéticos.

Figura 60 – Sistema de Impermeabilização Adotado

9.4 Pré-dimensionamento da Estabilidade quanto ao escorregamento da Camada de

Cobertura e Arrancamento na Trincheira Verificação da estabilidade quanto ao escorregamento Para o exemplo em questão temos: . ângulo de atrito solo/geotêxtil δ = 35º (tgδ = 0,70) . ângulo de inclinação do talude β = 18,4º = 1:3

1,233,070,0

==βδ

=tgtgFS

85

Verificando-se também para a condição de uma saturação da camada de cobertura obtém-se o fator de segurança FS = 1,15, portanto também estável.

Verificação do arrancamento na trincheira Considerando uma situação mais crítica de saturação, onde o coeficiente de atrito (tgδ) tenha considerável redução (tgδ = 0), teremos: T = componente tangencial da força P Tanc = força de resistência da ancoragem

15,133,070,0 .

2,211 . 1 =

−=βδ

γγ

−=tgtgFS

SAT

A

β≤senT

T anc

3156,0/4,123156,0 . 81,15 . 3,0 . /19 3 mkNmmmkN ≤

OkmkNmkN ∴< /3,39/4,28

86

10. RECOMENDAÇÕES PARA INSTALAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM ASSOCIADO COM GEOMEMBRANAS

Via de regra, a instalação do geotêxtil nas obras é bastante simples, porém para garantir o desempenho a que este se propõe, alguns conhecimentos básicos e regras práticas são necessários: O terreno/suporte onde deverá ser instalado o sistema impermeabilizante geotêxtil-

geomembrana deve ser perfeitamente preparado quanto à compactação/capacidade de suporte, declividade/inclinações, etc.

Objetos perfurantes e contundentes, se existentes, devem ser removidos anteriormente à

instalação do sistema para evitar danos. Quando da instalação do geotêxtil, deve ser feito um planejamento prévio para evitar o seu

desenrolamento sobre superfícies que não estejam limpas, pois posterior remoção para instalação do geotêxtil sob e/ou sobre a geomembrana, pode carregar partículas de solos/agregados ou objetos contundentes que poderiam danificar a geomembrana.

O desenrolamento do geotêxtil sobre superfícies contendo água ou lama deve ser evitado,

uma vez que além de dificultar posterior remoção, pelo aumento de peso, pode também ocorrer acúmulo de partículas de solos/agregados ou objetos contundentes que poderiam comprometer a estanqueidade da geomembrana.

Preferencialmente o geotêxtil deve ser desenrolado diretamente sobre o local de instalação

definitiva. Em taludes, o desenrolamento e instalação do geotêxtil deve ser feito preferencialmente no

sentido de inclinação do talude da estrutura a ser impermeabilizada (figura 61).

Figura 61 – Instalação do Geotêxtil em Taludes

87

As uniões das mantas de geotêxtil podem ser feitas por uma sobreposição com dimensão mínima de 0,30m.

Em caso de previsão de eventuais recalques o recobrimento deve ser maior.

As eventuais uniões transversais por sobreposição devem ser feitas preferencialmente fora

da zona inclinada do talude (figura 62)

FIGURA 62 – União por Sobreposição do Geotêxtil em Taludes

O sentido de sobreposição das mantas de geotêxtil deve levar em conta o sentido do

lançamento de materiais de cobertura e de rejeitos, de forma a evitar o seu levantamento e intercalação destes materiais entre a geomembrana e o geotêxtil (figura 63).

Figura 63 – Sentido de Sobreposição do Geotêxtil

88

As sobreposições das mantas deverão ser desencontradas e instaladas semelhante às telhas em um telhado (figura 64).

Figura 64 – Detalhe da Forma de Instalação e Sobreposição do Geotêxtil

Em obras de impermeabilização sobre o solo, notadamente quando o geotêxtil vem

desempenhar a função de proteção às geomembranas (PVC, Butyl, EPDM, HDPE, etc.), por ocasião da instalação do sistema geotêxtil-geomembrana deve-se tomar todo cuidado para que partículas/objetos contundentes não venham a se intercalar entre eles.

Para garantir a não mobilidade do sistema de impermeabilização geotêxtil-geomembrana,

este deve ser solidamente ancorado em trincheiras.

89

O correto comprimento de ancoragem deve ser fornecido pelo projeto mediante

dimensionamento; a Figura 65 apresenta algumas formas mais comuns de tipos de ancoragens utilizadas.

Figura 65 – Tipos de Ancoragem

Outros tipos de ancoragens, menos comuns e utilizadas praticamente com estruturas de

concreto, blocos de alvenaria, etc., são indicadas na figura 66

90

Figura 66 – Outros Tipos de Fixação / Ancoragem Atenção especial deve ser dada, durante a execução da obra, a objetos que possam cair

sobre a geomembrana (ferramentas por exemplo) quando esta ainda não estiver protegida. Para a proteção contra intemperismo, vandalismo, solicitações durante manutenções e

limpeza, lançamento do material de rejeito, diversos materiais podem ser utilizados como Camada de Cobertura / acabamento / proteção mecânica final, sendo os mais comuns aqueles como apresentados na figura 67.

No caso de utilização de materiais granulares, a possibilidade de escorregamento deve ser verificada em projeto.

91

Figura 67 – Materiais de Cobertura / Acabamento / Proteção Mecânica Final

Quando do lançamento do material de cobertura, especial atenção deve ser tomada quanto

ao tipo de equipamento utilizado e circulação de equipamentos e pessoas, para evitar danos ao geotêxtil e a geomembrana, além de eventuais deslocamentos, especialmente os que não são notórios.

Quando ocasionalmente durante a instalação do geotêxtil Bidim surjam rasgos ou furos e

este não esteja submetido a grandes esforços de tração, para correção basta recobrir a porção danificada com um pedaço de Bidim (Manchão) com dimensões 0,30m maiores do que as do rasgo/furo. Não há perigo de propagação do dano, a não ser em condições extremas de solicitação, pois graças ao processo de fabricação o Bidim é do tipo “Rip-Stop”.

Para garantir o posicionamento do “Manchão”, suas bordas devem ser aderidas ao geotêxtil danificado por colagem ou costura manual (Figura 68).

Figura 68 – Formas de Reparos no Geotêxtil

92

Quando o geotêxtil atuar como reforço, ou no local as solicitações mecânicas forem elevadas, é necessária a colocação de outra manta unida por costura mecânica ou com comprimento adequado à transmissão dos esforços. Quando do lançamento do material de cobertura, com união dos geotêxteis feita por

sobreposição, deve-se ficar atento quanto à ação do vento para que este não desloque o geotêxtil Bidim, possibilitando a intercalação de materiais entre a geomembrana e o geotêxtil.

O sentido de sobreposição adequado em relação ao vento pode minimizar ou resolver o problema; costuras auxiliares, colagens localizadas e mesmo colocação de pesos (sacos de areia, blocos, etc.), auxiliam a contornar o problema, figura 69.

Figura 69 – Formas de Minimização da Ação do Vento durante a Obra

As superfícies dos taludes, bem como o terreno/suporte, devem ser regularizadas de modo a evitar uma sobretensão, conforme figura 70, no sistema geotêxtil-geomembrana quando do lançamento de rejeitos ou execução de revestimentos.

Figura 70 – Forma de Sobreposição no Sistema Geotêxtil – Geomembrana

93

Característica Norma Unidade RT-07 RT-08 RT-09 RT-10 RT-14 RT-16 RT-21 RT-26 RT-31

Resist. GRAB ASTM D4632 N long 425 520 680 750 960 1150 1550 1960 2350Alongamento na ruptura % long >60 >60 >60 >60 >60 >60 >60 >60 >60

N trans 375 450 580 660 830 980 1320 1650 1980Alongamento na ruptura % trans >70 >70 >70 >70 >70 >70 >70 >70 >70Faixa Larga ASTM D 4595 kN/m long 7 8 9 10 14 16 21 26 31Alongamento na ruptura % long 40-60 40-60 40-60 40-60 40-60 40-60 40-60 40-60 40-60

kN/m trans 6 7 8 9 12 14 19 23 27Alongamento na ruptura % trans 50-70 50-70 50-70 50-70 50-70 50-70 50-70 50-70 50-70Rasgo Trapezoidal ASTM D 4533 N long 190 220 270 300 370 440 560 680 800

trans 180 200 240 270 350 400 520 640 750Puncionamento ASTM D4833 N 245 280 340 380 465 550 700 850 1000

ABNT NBR13359 kN 1,1 1,3 1,7 2,0 2,6 3,1 4,1 5,1 6,0Estouro ASTM D 3786 mPa 1,0 1,2 1,5 1,7 2,2 2,6 3,4 4,2 5,0Permissividade ASTM D 4491 s-1 2,5 2,4 2,1 2,0 1,8 1,5 1,2 1,0 0,9Permeabilidade Normal cm/s 4x10-1 4x10-1 4x10-1 4x10-1 4x10-1 4x10-1 4x10-1 4x10-1 4x10-1

Fluxo de Água l/s/m2 120 115 105 100 88 75 57 46 39

Transmissividade ASTM D 4716 cm2/s 0.06 0,07 0,08 0,09 0.11 0,13 0,17 0,21 0,25Permeabilidade Planar cm/s 6x10-1 6x10-1 6x10-1 6x10-1 6x10-1 6x10-1 6x10-1 6x10-1 6x10-1

Abertura Aparente-OAS ASTM D 4751 (O95) mm Máx. 0.26 0,25 0,24 0,23 0,21 0,19 0,16 0,14 0,13Mín. 0.16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,09 0,07 0,06

Porosidade DIN 53855 % >90 >90 >90 >90 >90 >90 >90 >90 >90Retenção de Asfalto TF 25 #8 l/m2 1,3 1,5 1,8 2,0 - - - - -

Ponto de Fusão do Poliéster = 260º C (Ponto de amolecimento = 240º C) long = longitudinal à direção de fabricaçãotrans = transversal à direção de fabricação

Tabela 7: Obras de proteção ao meio ambiente

94

12. CONVERSÃO DE UNIDADES

• Força e Peso

1 kN = 102 Kgf

10 N ≅ 1 Kgf

1daN = 1 Kgf

1 N = 102 gramas-força

1 N = 1,02 x 10-4 toneldas-força

• Pressão

1 Pa = 1N/m²

1 Pa = 1,02 x 10-5 Kgf/cm²

100 kPa = 1,02 Kgf/cm² = 1 bar

1 Mpa = 10,0 Kgf/cm²

• Densidade 1 N/m³ = 102 g/m³

10 kN/m³ = 1,02 t/m³

95

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