TALUDES DE MONTANTE
E JUSANTE
“Karl Terzaghi em seu discurso de abertura, referindo-se aos
solos residuais brasileiros, disse que os nossos técnicos estavam em
condições de pesquisar e experimentar nas construções tal tipo de
solo, em proveito da técnica universal. No discurso de
encerramento, Terzaghi voltou a referir-se aos engenheiros
brasileiros dizendo que lhes cabia a grande missão de investigar e
descobrir as intrincadas propriedades dos solos residuais, que
ocorriam no Brasil em escala muito maior do que em outros países
onde se praticava a Mecânica dos Solos.“
“II Congresso Internacional de Mecânica dos Solos”
“Rotterdam, 1948”
IV .3- TALUDES DE MONTANTE E JUSANTE
O talude de montante é a parte do maciço que vai ficar diretamente em
contato com a água do reservatório, o que vai exigir considerações especiais
na fase de projeto, no cálculo de sua estabilidade, e cuidados especiais para
sua manutenção durante a fase de operação do reservatório.
A sua inclinação deve ser definida através de cálculos de estabilidade,
considerando-se:
1- As propriedades geotécnicas de resistência (Capítulo XX) e
deformabilidade (Capitulo XX) do solo utilizado em seu estado compactado,
em sua condição de umidade natural e também saturado (fase de
enchimento e operação do reservatório);
2- As fases a que o aterro vai ser submetido, que são a fase de
construção, a fase de final da construção, a fase de operação (solo saturado)
e, caso venha a ocorrer, fase de rebaixamento rápido do nível de água do
reservatório. O rebaixamento rápido é uma situação crítica para o talude de
montante de uma barragem, sendo importante sua consideração nos
cálculos de estabilidade. Consideram-se esvaziamentos rápidos para
pequenas barragens os que apresentam velocidades mínimas de descida do
nível, de 0,15 metros por dia (Bureau of Reclamation, 2002).
Os valores das inclinações dos taludes podem ser necessários, como
em anteprojetos para estimativas de custos, quando ainda não se dispõe dos
dados geotécnicos para a realização dos cálculos de estabilidade. Nestes
casos é costume se adotar inclinações para os taludes, com base em dados
de experiência de obras executadas. Diversos autores apresentam
sugestões de inclinação, considerando-se diferentes tipos de solo.. Para
maciços de pequenas barragens a serem construídos com solos que dêem
uma “boa” compactação e em fundações “estáveis” pode-se adotar em um
anteprojeto a inclinação de 1 na vertical, para 3 na horizontal ( 1 : 3 ), para o
talude de montante.
montante
Para o talude de jusante, considerando-se que o
mesmo não vai estar diretamente em contato com a água do reservatório,
razão pela qual é conhecido como o talude “seco”, para as mesmas
condições citadas acima, podepode-se adotar em um anteprojeto a inclinação de
1 na vertical para 2,5
2,5 na horizontal (1: 2,5 ). Por exemplo, para uma
barragem com 10 metros de altura, a base do talude de montante deverá ter
30 metros de largura. Para a largura total da barragem deve-se acrescentar a
largura da crista e a largura do talude de jusante. Neste exemplo, a base do
talude de jusante deverá ter 25 metros de largura. Se considerarmos uma
crista com 5 metros de largura, a largura total da barragem vai ser de 60
metros.
Para aterros devidamente compactados de acordo com o estabelecido
pelas normas de compactação, Eletrobrás (2000) recomenda para utilização
em anteprojetos de pequenas barragens as inclinações de taludes,
apresentadas na Tabela IV.3.1.
Tabela IV.3.1- Inclinação de taludes ( Vertical : Horizontal ) em função do tipo
de solo e altura da barragem (Eletrobrás, 2000 ). (Valores usuais
considerando-se um adequada compactação do aterro e que o material da
fundação não condiciona a estabilidade do talude – casos nos quais as
fundações são mais resistentes que os maciços compactados das barragens
).
Material do Aterro
Solos Argilosos
H ≤ 5,00 metros
5,00 < H ≤ 10 metros
Montante - 1 : 2
Montante – 1 : 2,75
Jusante – 1 : 1,75
Jusante –
1 : 2,25
Solos Arenosos
Montante - 1 : 2,25
Montante - 1 : 3,00
Jusante – 1 : 2,00
Jusante – 1 : 2,25
Montante - 1 : 2,75
Montante - 1 : 3,00
Jusante – 1 : 2,25
Jusante – 1 : 2,50
mão Montante – 1 : 1,35
Montante – 1 : 1,50
Areias e Cascalhos
Pedras
de
(barragens mistas)
Jusante – 1 : 1,30
Jusante –
1 : 1,40
Para a sua construção deve-se procurar uma jazida (Capítulo VI) que
forneça material adequado para o processo de compactação (Capítulo VI) e
que após compactado apresente boas características de impermeabilidade
(Capítulo IX), resistência (Capítulo XX) e de deformabilidade (Capítulo XX).
Para a proteção da parte não submersa do talude de montante, contra
a ação das ondas e da natureza, deve-se adotar procedimentos especiais, os
quais são apresentados no Capítulo IV.4. Para a proteção do talude de
jusante também se deve adotar procedimentos, os quais são apresentados
no Capítulo IV.5.
Apresenta-se na Figura IV.3.1 o talude de montante de uma barragem,
e na Figura IV.3.2 o talude de jusante de uma barragem.
Figura IV.3.1- Talude de montante de uma barragem.
Figura IV.3.1- Talude de jusante de uma barragem.
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PROTEÇÃO DO TALUDE
DE MONTANTE
IV.4- PROTEÇÃO DO TALUDE DE MONTANTE
Devido à ação das ondas que se formam no reservatório, e também
das águas de chuva que podem vir da crista, o talude de montante deve ser
protegido contra a erosão.
Esta proteção, geralmente é feita com rochas com tamanho suficiente
para não serem arrastadas pelas ondas, denominadas de “rip-rap”. A
proteção deve cobrir todo o trecho do talude, desde o seu topo, até cerca de
1m abaixo do nível de operação do reservatório.
O “rip-rap” pode ser de
dois tipos: “rip-rap” lançado ou “rip-rap” com pedras arrumadas. Apresenta-se
na Figura IV.4.1 o talude de montante de uma barragem protegido por “riprap”. Apresenta-se na Figura IV.4.2 a colocação do “rip-rap” em uma
barragem de terra em construção.
Quando não há rocha suficiente para a construção do “rip-rap”, a
proteção do talude pode ser feita através de:
- Solo-cimento;
- Revestimento de concreto;
- Pedras rejuntadas
IV.4.1- RIP-RAP LANÇADO
O “rip-rap” lançado “consiste de uma camada dimensionada de blocos de
pedra, lançada sobre um filtro de uma ou mais camadas, de modo que este
atue como zona de transição granulométrica, servindo como obstáculo à fuga
dos materiais finos que constituem o maciço (Figura IV.4.2). A rocha a ser
utilizada deve possuir dureza suficiente para resistir à ação dos fatores
climáticos. As pedras ou blocos utilizados na construção do “rip-rap” devem
ter de preferência o formato alongado, evitando-se, tanto quanto possível, os
blocos de formato arredondado. Assim, as possibilidades de deslizamentos
são menores. A espessura da camada e o tamanho dos blocos é função do
“fetch”. O dimensionamento recomendado do “rip-rap” é apresentado na
Tabela IV.4.1. (Bureau of Reclamation, 2002)”. No Capítulo IV.7 apresentamse noções de granulometria, filtros e transições. Na Tabela IV.4.2,
apresentam-se as sugestões do
U.S. Army Corps of Engineers, para o
diâmetro médio (D50) e espessura da camada de “rip-rap”, mínimos, em
função da altura máxima das ondas. Sob o enrocamento, deve ser colocada
uma camada de transição, de material granular, cuja espessura também é
função da altura da onda (Tabela IV.4.3).
IV.4.2- RIP-RAP COM PEDRAS ARRUMADAS
No “rip-rap” com pedras arrumadas, “as pedras são arrumadas de
modo a constituírem uma camada de blocos bem definida, preenchendo-se
os vazios com pedras menores (Figura IV.4.3). A qualidade da pedra dever
ser excelente. A espessura da camada pode ser a metade da dimensão
recomendada no caso de “rip-rap” lançado. (Bureau of Reclamation, 2002)”.
Figura IV.4.1- Talude de montante protegido por “rip-rap”.
Figura IV.4.2- Construção do “rip-rap” em talude de montante.
Figura IV.4.3- “rip-rap” lançado (Bureau of Reclamation, 2002).
Figura IV.4.4 - “rip-rap”- pedra arrumada (Bureau of Reclamation, 2002).
Tabela IV.4.1- Dimensionamento do “rip-rap” (Bureau of Reclamation,
2002).(inclinação – Horizontal : Vertical).
Espessura Pedra (kg) Pedra (kg) Pedra (kg) Pedra (kg)
Inclinação
Fetch
Hor. : Vert.
(km)
(metros)
Máximo
40 a 50%
50 a 60%
0 a 10%
3:1
<4
0,80
1.000
> 600
35 a 600
< 35
3:1
>4
1,00
2.000
> 1.000
45 a 1.000
< 45
2:1
qualquer
1,00
2.000
> 1.000
45 a 1.000
< 45
Tabela IV.4.2- Dimensionamento do “rip-rap” (U.S. Army Corps of Engineers,
in Gaito,N. 2003)
Altura máxima da onda
Diâmetro médio – D50
Espessura da camada
(metros)
(metros)
(metros)
0 – 0,60
0,25
0,30
0,60 – 1,20
0,30
0,46
1,20 – 1,80
0,38
0,61
1,80 – 2,40
0,46
0,76
2,40 – 3,00
0,53
0,91
Tabela IV.4.3- Camada de transição sob o “rip-rap” (U.S. Army Corps of
Engineers, in Gaito,N. 2003)
Altura máxima da onda
Espessura da camada de transição
(metros)
(metros)
0 – 1,20
0,15
1,20 – 2,40
0,23
2,40 – 3,00
0,30
IV.4.3- PROTEÇÃO COM SOLO-CIMENTO
O solo-cimento normalmente é colocado em camadas com largura de 2,5m,
em forma de escada. A espessura mínima recomendada para cada camada
é de 0,15m. Para sua construção devem ser utilizados solos arenosos, com
cerca de 10 a 15% passando na peneira de número 200, com índice de
plasticidade menor que 8% (Fell et al, 1992). Apresenta-se na Figura IV.4.5
um desenho de um revestimento com solo-cimento e na Figura IV.4.6 a foto
do talude de uma barragem, protegido com solo-cimento.
Figura IV.4.5- Revestimento de Solo-Cimento.
Figura IV.4.5- Revestimento do talude de montante com Solo-Cimento.
IV.4.4- PROTEÇÃO COM PEDRAS REJUNTADAS
A colocação de uma camada de pedras rejuntadas com argamassa de
cimento ou asfalto tem sido utilizada como proteção do talude de montante,
apesar de não ser recomendável sua utilização. Não se recomenda esta
prática porque a rigidez do sistema constituído pelas pedras rejuntadas não
acompanha as deformações do maciço de terra. Caso seja utilizada, deve-se
prever uma constante vistoria do sistema para se corrigir possíveis falhas.
Optando-se por este sistema, “a camada de pedra é construída sobre um
colchão de areia com características de filtro, possuindo ambas, no mínimo,
espessuras de 0,30m (Bureau of Reclamation, 2002)”.
IV.4.5- PROTEÇÃO COM REVESTIMENTO DE CONCRETO
Em obras de pequeno porte, onde não ocorra um controle rigoroso de
sua construção, em geral, o revestimento de concreto não é recomendável,
porque a baixa elasticidade do material não acompanha os recalques
diferenciais que podem ocorrer no maciço, havendo uma necessidade
constante de manutenção do revestimento. Optando-se por este sistema, “ a
espessura mínima recomendada é de 0,15m. A preferência é para a
construção monolítica, embora placas de 2 por 2m venham sendo utilizadas
(Bureau of Reclamation,2002)”. Apresenta-se na Figura IV.4.6, Figura IV.4.7
e Figura IV.4.8, o revestimento de concreto realizado em uma barragem de
grande porte. Neste caso o revestimento, além da proteção contra as ondas,
teve a função de impermeabilizar a face de montante da barragem.
Apresenta-se na Figura IV.4.9 e Figura IV.4.10 uma barragem em
operação, na qual a proteção com rip-rap foi feita parcialmente e ainda sem
obedecer a espessura mínima necessária de camada de pedras.
Apresenta-se na Figura IV.4.11 e Figura IV.4.12 um pequena barragem
na qual a proteção do talude foi feita com pedras rejuntadas.
Figura IV.4.6- Revestimento do talude de montante com concreto.
Figura IV.4.7- Revestimento do talude de montante com concreto.
Figura IV.4.8- Revestimento do talude de montante com concreto.
Figura IV.4.9- Revestimento inadequado.
Figura IV.4.10- Revestimento sem obedecer a espessura mínima.
Figura IV.4.11- Revestimento com pedras rejuntadas.
Figura IV.4.8- Revestimento com pedras rejuntadas.
TERRAPLAN
TERRAPLAN
TERRAPLAN
Rip rap coberto pela vegetação + árvore nascendo
Preparação do talude de montante
Geotextil + rip – rap
Geotextil + rip-rap
Porto Primavera –
Photo 11 - Soil-cement Protection and Wave Deflector Concrete
Wall
PROTEÇÃO DO TALUDE
DE JUSANTE
IV .5- PROTEÇÃO DO TALUDE DE JUSANTE
O talude de jusante de uma barragem de terra deve ser protegido
contra a erosão, causada pelas águas de chuva, que podem adquirir grandes
velocidades, ao percorrer a distância entre o topo e o pé do talude.
Geralmente, utiliza-se a grama para proteção do talude, podendo também
ser usado outro material, como enrocamento, desde que este material seja
economicamente viável. Aliado a esta proteção, devem ser construídas
canaletas de drenagem, para coletar adequadamente a água. Estas
canaletas devem ser dimensionadas de maneira a dar vazão ao máximo
volume de água previsto para a região da implantação da obra. São
apresentados nas Figura IV.5.1 e IV.5.2 o talude de jusante de uma
barragem, protegido por grama, e o talude de jusante de uma barragem
protegido por enrocamento. São apresentados nas Figuras IV.5.3 e IV.5.4 a
erosão no talude de jusante de uma barragem causada pelas águas de
chuva.
Nas barragens de terra, a primeira providência consiste em subdividir o
talude em trechos, de altura não superior a 10 metros, por meio da
intercalação de bermas, com cerca de 3 a 5 metros de largura. A superfície
das bermas deve apresentar pequena declividade para montante, a fim de
evitar que as chuvas que nelas caem desçam para o talude inferior. Nessas
bermas são instaladas canaletas de concreto, para coletar as águas que
caem no talude do trecho superior e na própria berma, conduzindo-as, com
declividade da ordem de 0,5%, para caixas, também dispostas nas bermas, a
cada 100 metros, aproximadamente. As águas que chegam a essas caixas
são conduzidas através de tubos de concreto, até outras caixas, construídas
na berma inferior e, assim, sucessivamente, até o pé da barragem. No
contato da saia do aterro da barragem com as ombreiras, também deve ser
prevista a construção de uma canaleta de concreto, para captar águas
provenientes do talude e das ombreiras (Gaito, 2003).
Para a preservação do bom estado do talude de jusante, deve ser
evitada a plantação de árvores sobre eles, pois as raízes das mesmas, se as
árvores morrerem, apodrecem e a abertura deixada por elas podem ser a
causa de erosões internas, que podem causar a ruptura da barragem. São
apresentadas nas Figuras IV.5.5 e IV.5.6, árvores nos taludes de jusante de
pequenas barragens.
Durante a fase de operação da barragem, periodicamente devem ser
feitas vistorias ao talude de jusante, com o objetivo de sua preservação e
observação de possíveis irregularidades na obra, com trinca nos taludes,
afloramento de água, etc. Nestas vistorias deve-se observar também se
animais como formigas, tatu, etc., estão se instalando no talude, pois, devido
aos buracos que fazem, pode-se instalar um processo de erosão interna do
maciço, com possibilidade de ruptura da barragem. Apresenta-se na Figura
IV.5.7 um buraco de tatu no maciço de uma barragem. A construção de uma
cerca é importante para impedir que o gado circule pelo talude de jusante da
barragem, o que pode danificar a grama e também criar caminhos
preferenciais de erosão. Também é importante, deixar um espaço livre no pé
do talude, de maneira que seja possível a circulação de pessoas e de um
veículo.
Figura IV.5.1- Proteção do talude de jusante com grama.
Figura IV.5.2- Proteção do talude de jusante com enrocamento.
Figura IV.5.3- Erosão causada pelo escoamento de águas de chuva.
Figura IV.5.4- Erosão causada pelo escoamento de águas de chuva.
Figura IV.5.5- Árvores no talude de jusante.
Figura IV.5.6- Árvores no talude de jusante.
Figura IV.5.7- Buraco de tatu no maciço de uma barragem
GALGAMENTO DO TALUDE
INICIO DE EROSÃO NO TALUDE DE JUSANTE
LOCAL POR ONDE A ÁGUA PASSA SOBRE O MACIÇO
TERRAPLAN
Figura X – Talude de jusante - Proteção com enrocamento
Figura X – Talude de jusante - Proteção com enrocamento