TRANSIÇÕES

IV.11- TRANSIÇÕES

Para a mudança de um material mais fino, como a areia do dreno horizontal, para um material de granulometria maior, como “pedras de mão”, é necessário que seja feita uma transição com materiais de granulometria intermediária. Como o nome indica, as transições têm por finalidade impedir a passagem dos materiais mais finos através dos de maior diâmetro, seja pela ação do carreamento dentro do maciço, ou por carreamento externo, como ondas de reservatório, rebaixamento do nível d’água e chuva.

Estes materiais devem satisfazer as condições necessárias para que um material seja filtro do outro, impedindo assim o carreamento de partículas. Devem também satisfazer a condição de permeabilidade, para que possibilite o escoamento das águas que chegam até eles.

Nas barragens de enrocamento, o aterro não pode ser colocado

diretamente em contato com o enrocamento, pois os problemas de carreamento de partículas de solo, através dos vazios do enrocamento, aparecem em maiores proporções que os mencionados no dimensionamento de filtros. Os critérios de filtro entre os dois materiais adjacentes devem ser respeitados, sempre que o sentido da percolação da água for do aterro para o enrocamento, o que acontece na transição de jusante. Na transição de montante, apesar do problema de carreamento de partículas não existir, também devem ser introduzidas uma ou duas camadas de materiais de granulometria intermediária, para permitir que se proceda à compactação adequada na faixa de controle de materiais (Gaito, 2003).

Apresenta-se na Figura IV.11.1 exemplo de transições na barragem de

Porto Primavera.

Apresenta-se na Figura IV.11.2 exemplo de transição em dreno francês

na barragem de Três Irmãos. Apresenta-se nas Figuras IV.11.3 a IV.11.9, fotos de transições em

barragens. Ávila, J. P. (1983) lista as seguintes providências importantes no projeto

de transições: 1- Os materiais alternativos para utilização em transições precisam ser

pesquisados desde as fases iniciais do projeto, e todas as possibilidades devem ser bem caracterizadas antes da contratação da construtora;

2- Para os materiais naturais é necessária a pesquisa através de poços e trincheiras para coleta de amostras realmente representativas. As sondagens não recuperam parcelas importantes dos materiais. Apesar disto, estas sondagens dão boa indicação da existência de camada de alteração mesmo sem amostragem representativa;

3- Os materiais existentes acima das linhas de escavação, precisam ser investigados quanto à aplicabilidade nas transições;

4- Caso se adote as transições com materiais processados, é indispensável prever nos histogramas de consumo de materiais processados os volumes correspondentes às transições;

5- É aconselhável que os materiais de transição sejam ensaiados para verificação da capacidade de retenção dos materiais mais grossos a fim de ser evitada a aplicação generalizada dos critérios Terzaghi-Bertram como único critério de filtro. Além disto estes ensaios podem indicar se as espessuras das camadas de transição são suficientes para promoverem a auto-estabilização do processo de carreamento.

Figura IV.11.1- Barragem de Porto Primavera – Margem direita – Corte típico 1-1 – Estaca 180 à estaca 280 (in Cruz, 1996).

Figura IV.11.2- Transição em dreno tipo francês na Barragem de Três Irmãos (in Cruz, 1996).

Figura IV.11.3- Transição no dreno tipo francês – Barragem Três Irmãos.

Figura IV.11.4- Transição no dreno tipo francês – Barragem Três Irmãos.

Figura IV.11.5- Transição no dreno tipo francês – Barragem Três Irmãos.

Figura IV.11.6- Transição em Rip-Rap de uma barragem.

Figura IV.11.7- Transição próxima ao núcleo impermeável.

Figura IV.11.8- Núcleo de argila – Filtro vertical de areia – Transições.

Figura IV.11.9- Núcleo de argila – Filtro vertical de areia – Transições.

DRENO DE PÉ

IV .12 – DRENO DE PÉ

O dreno de pé capta todas as águas que percolam através do filtro em chaminé e do tapete drenante, chegando ao pé de jusante, conduzindo-as de volta ao rio, à jusante da barragem. Devido ao grande volume de água que pode chegar ao dreno de pé, para possibilitar o escoamento, o dreno de pé corresponde a uma seção de enrocamento, ou seja, construído com rochas, que podem variar de brita a pedras maiores. Para se chegar do material da granulometria do filtro horizontal a granulometria do enrocamento, é necessária a utilização de uma transição de materiais, com granulometrias intermediárias, seguindo-se os critérios estabelecidos para filtros. Quando as vazões nos drenos de pé são muito grandes, podem ser introduzidos tubos de drenagem em seu interior, para facilitar o escoamento e reduzir o volume de enrocamento necessário. Cruz (1983) recomenda que o dreno de saída ou de pé deva ter altura, no mínimo, igual a duas vezes a espessura do dreno horizontal, e largura de crista mínima de 4,0 metros (Ver Figura IV.12.1). “É recomendável a norma de construção de drenos situados no pé de jusante das barragens de terra. Juntamente com os tapetes drenantes, desempenham o papel de coletores de águas freáticas, conduzindo-as ao leito do rio. Deverão ser utilizadas tubulações furadas, com diâmetro interno mínimo de 0,15m. Dimensionados de acordo com a área a ser drenada, os drenos aumentam progressivamente da seção até o coletor de condução das águas ou leito do rio. O dreno deve ser colocado numa vala de profundidade mínima de 1m, com enchimento de material de filtro (conforme apresentado no item IV.12.1) para evitar o carregamento dos materiais do maciço e/ou fundação”.

Apresenta-se nas Figuras IV.12.2 a IV.12.5, detalhes de drenos de pé. Apresenta-se nas Figuras IV.12.6 a IV.12.9, fotos da construção de drenos de pé. Apresenta-se nas Figuraras IV.12.10 a IV.12.14, fotos da água que escoa através dos sistemas de drenagem de barragens, saindo pelo dreno de pé.

Figura IV.12.1- Drenos de pé de pequenas barragens (Cruz, 1996).

Figura IV.12.2- Dreno de pé da Barragem de Marimbondo (SCGBAP,1983).

Figura IV.12.3- Execução de drenos de pé (Rosa, 1982).

Figura IV.12.4- Exemplo de dreno de pé (Eletrobrás, 2008).

Figura IV.12.5- Seção transversal do tapete drenante tipo sansuiche e dreno de pé de um trecho da Barragem de Três Irmãos (Gaito, 2003).

Figura IV.12.6- Construção de dreno de pé.

Figura IV.12.7- Construção de dreno de pé.

Figura IV.12.8- Construção de dreno de pé.

Figura IV.12.9- Construção de dreno de pé.

Figura IV.12.10- Água que escoa através de dreno de pé.

Figura IV.12.11- Água que escoa através de dreno de pé.

Figura IV.12.12- Água que chega ao de dreno de pé.

Figura IV.12.13- Água, de parte da Barragem de Itaipú, que escoa pelos sistemas de drenagem e chega ao dreno de pé. Observar medidor triangular de vazão.

Figura IV.12.14- Água, de parte da Barragem de Itaipú, que escoa pelos sistemas de drenagem e chega ao dreno de pé. Observar medidor triangular de vazão.

Figura IV.12.15- Machadinho – Barragem de Enrocamento com Face de Concreto – Vazão Total média pelos Drenos: 600 litros / segundo – 52.000 m3 / dia - (ano de 2013).

Figura IV.12.16- Machadinho – Galeria de Drenagem

Figura IV.12.17- Machadinho – Galeria de Drenagem

Figura IV.12.18- Machadinho – Galeria de Drenagem

TERRAPLAN

IV .13- POÇOS DE ALÍVIO – TRINCHEIRA DRENANTE – GALERIAS DE DRENAGEM

IV.13.1- POÇOS DE ALÍVIO Os poços de alivio são furos de drenagem abertos no terreno, com o objetivo de reduzir as subpressões desenvolvidas pela percolação de água na fundação. Os diâmetros mais usuais dos poços de alívio variam entre 75 e 150 mm. Quando abertos em rocha sã, não devem ser preenchidos com qualquer material, mas deixados livres. Quando abertos em solo e rocha alterada, devem ser preenchidos por material que dê estabilidade ao furo e que sirva de filtro, permitindo o fluxo da água e impedindo o carreamento de partículas do solo da fundação. Os materiais de preenchimento podem ser materiais granulares, telas, geotexteis, etc e tubos perfurados (50 a 100 mm), para aumentar a área de escoamento da água e, conseqüentemente as vazões drenadas. Os poços de alívio devem ser executados em uma só linha e com espaçamento médio de 3,0 m, com uma profundidade definida de acordo com as condições da fundação da barragem. Geralmente são construídos sob o dreno de pé, mas podem ser construídos à montante deste, até a base do filtro em chaminé. Também podem ser construídos à jusante da barragem, quando são detectadas subpressões excessivas durante o enchimento do reservatório (Gaioto, 2003).

Bureau (2002), para construção de pequenas barragens, apresenta: “Quando as fundações permeáveis são cobertas por uma camada impermeável de espessura tal que se torna tecnicamente desaconselhável o uso de valas drenantes, recomenda-se a construção de poços de alívio. As indicações básicas para construção são: a) Os poços devem atravessar a camada impermeável, atingindo a zona permeável, até uma profundidade tal que não se atinja a condição de levitação (“uplift”), isto é, o gradiente hidráulico seja inferior ao crítico. É geralmente satisfatória uma profundidade do poço igual à profundidade do reservatório; b) O espaçamento entre os poços deve ser tal que intercepte a descarga freática, drenado-a e, conseqüentemente, aliviando as subpressões. É recomendável um espaçamento inicial de 15 a 30m; c) Os poços devem oferecer resistência mínima à descarga freática. O diâmetro interno mínimo do poço deve ser igual a 0,15m. Assim, asseguram-se pequenas perdas de cargas na coleta pelo poço de descarga freática. Deve existir uma camada de, pelo menos, 0,15m de filtro entre a tela do poço de fundação. O material do filtro deve seguir os critérios:

a) D(15) do filtro / D(15) da base maior ou igual a 5. ( O filtro não deve ter mais de 5% de grãos passando na peneira No 200 – diâmetro igual a 0,075 mm.); b) D(15) do filtro / D(85) da base menor ou igual a 5;

c) D(85) do filtro / diâmetro dos furos no tubo de drenagem ( ou da malha do poço de alívio) maior ou igual a 2; No anterior, D(ij) corresponde à ordenada “ij”% do material que passa nas peneiras. Isso significa que o material possui ij% dos grãos mais finos.”

São apresentados nas Figuras IV.13.1 e IV.13.2 exemplos utilização de poços de alívio em duas barragens.

Figura IV.13.1- Poços de alívio na barragem de Promissão (in SSGBAP, 19823).

Figura IV.13.2- Poços de alívio na barragem de Porto Colombia (in SSGBAP, 19823). IV.13.2- TRINCHEIRA DRENANTE A trincheira drenante tem por objetivo a interceptação de fluxos de água através de camadas permeáveis mais superficiais da fundação. São particularmente recomendadas quando a permeabilidade na direção vertical dessas camadas é muito baixa, para garantir o acesso da água ao tapete drenante ou ao dreno de pé. Sua construção é semelhante ao dreno de pé, com camadas de areia e transição. Tubos perfurados somente devem ser utilizados quando a trincheira situa-se próxima ao pé da barragem ou quando escavada em rocha de baixa deformabilidade, sob a garantia de que não ocorrerão recalques que possam ocasionar ruptura ou deslocamento dos tubos (Gaioto, 2003).

(Cruz, 1996) recomenda que as trincheiras drenantes na fundação de ombreiras devem ter largura mínima de 0,8 m e profundidade máxima de 3,0 m. Alves Filho et al (1980), citam a trincheira construída na ombreira esquerda da Barragem de Água Vermelha, com 4 metros de largura na base e 5 metros de profundidade. Após o enchimento do reservatório a vazão de água coletada por essa trincheira era da ordem de 2.300 litros por minuto. Bureau (2002), para construção de pequenas barragens, apresenta: “No caso de fundações permeáveis cobertas com uma camada de aluvião impermeável, que é de ocorrência freqüente, representa uma boa norma escavar a faixa impermeável, construindo-se, assim, uma vala drenante ao longo do pé do talude. O enchimento deverá seguir os critérios de filtros (conforme apresentado no item IV.13.1 deste Capítulo). Esta vala deverá conter um dreno de pé”. Apresenta-se na Figura IV.13.3 a escavação do solo para a construção de uma trincheira de drenagem. IV.13.3- GALERIAS DE DRENAGEM As galerias de drenagem quando construídas objetivam permitir a execução de serviços de drenagem e/ou injeção, durante e após a construção da barragem.

Figura IV.13.3- Escavação para a construção da trincheira de drenagem. Por apresentar custo elevado, a decisão sobre a construção de uma galeria na fundação de uma barragem deve ser tomada quando existirem fortes indícios sobre a possibilidade de ocorrência de subpressões elevadas, que não possam ser controladas eficientemente por outros meios e que representem problemas importantes para estabilidade da barragem e/ou sua fundação (Gaito, 2003). A galeria de drenagem, executada juntamente com um sistema de poços de alívio nas fundações, permite um maior rebaixamento das subpressões, pois as saídas dos poços de alívio ficam posicionadas em cotas muito mais baixas que aquelas em que a água drenada tem que alcançar na superfície do terreno. Para isso, é preciso que a galeria seja

construída com centenas de metros de comprimento e com dimensões internas que permitam o acesso de equipamentos para a execução dos furos de drenagem (Gaioto, 2003). Apresenta-se na Figura IV.13.4 injeção sendo realizada dentro de galeria de drenagem. Apresenta-se na Figura IV.13.5 um detalhe da galeria de drenagem da Barragem de Jupiá, onde pode-se observar o sistema de drenagem sob a fundação, injeções realizadas e piezômetros instalados.

Figura IV.13.4- Realização de injeção dentro de uma galeria de drenagem

Figura IV.13.5- Galeria de drenagem, sistemas de drenos, injeções e piezômetros de uma seção em concreto da Barragem de Jupiá.