Sistema de drenagem interna em barragem de terra com a
utilização de geocomposto.
Internal drainage system into earth dam with the use of
geocomposite.
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Nome dos autores:
Petrucio dos Santos
Itamar Bezerra
Camila Beme
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Instituição: Maccaferri do Brasil LTDA – Endereço: Avenida José Benassi, 2601
Bairro Distrito Industrial FAZGRAN, CEP 13201-970 – Caixa Postal 520 – Jundiaí/SP.
Fone: (11) 4525-5000
E-mail [email protected]; [email protected];
Local da obra: Município de Aporé e Chapadão do Céu/GO - Brasil
Duração: Janeiro de 2011 – Março de 2012 (455 dias).
Resumo
Este documento tem o objetivo de mostrar a aplicação do sistema de drenagem interna com a
utilização de geocomposto, na barragem de terra construída para a implantação da PCH Rio da
Prata, no município de Aporé e Chapadão do céu, Goiás.
A fim de otimizar custos da obra, foi desenvolvido um geocomposto drenante, com o objetivo de
substituir os agregados naturais (escassos no local), geralmente utilizados para o sistema de
drenagem em questão.
Foi adotado o MacDrain® R7, que consiste num geocomposto drenante com núcleo rígido, que
tem função de auxiliar na estabilidade hidráulica da barragem de terra, aliviando subpressões,
evitando carreamento de materiais e assim erosões internas, e etc.
Abstract
This document aims to show the application of the internal drainage system with the use of
geocomposite, in the earth dam built for the implantation of PCH Rio de la Plata, in the cities of
Aporé and Chapadão do Céu, Goiás
In order to optimize the costs of the construction, we have developed a geocomposite, with the
objective of replacing natural aggregates (scarce on site), usually used for the drainage system in
question.
It was used MacDrain ® R7, which consists of a geocomposite with a rigid core, which has the
function of assisting the hydraulic stability of the earth dam, to relieve sub pressures, avoiding
entrainment of materials and thus internal erosion, etc.
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1. INTRODUÇÃO
O Brasil é o maior consumidor de energia da América do Sul e o 10º consumidor do mundo.
Suprir esta demanda de energia não é fácil, por isso o país aproveita dos inúmeros rios com
grandes desníveis como solução mais eficaz e econômica para produzir energia. As Usinas
Hidrelétricas são responsáveis por mais de 80% da produção de energia no país. Em virtude
deste cenário, pode-se destacar a importância da construção de barragens para propiciar a
geração de energia, como também de outras produções de relevância sociais e econômicas.
O Grupo Rialma S.A., proprietário e responsável pela construção da PCH (Pequena Central
Hidrelétrica) Rio da Prata, durante a construção do sistema de drenagem interna de sua barragem
buscava materiais que fossem eficazes tecnicamente e viáveis economicamente. Para isto
pesquisaram materiais que pudessem diminuir os custos com agregados naturais e transporte.
Diante destas premissas, foi desenvolvida uma solução com performance e custo dentro da
necessidade e expectativa da obra.
Esta parceria entre fornecedor e projetista levou a criação de um geocomposto drenante com
núcleo rígido capaz de substituir um sistema de drenagem composto de areia e brita, e também
capaz de suportar uma pressão de 255 kPa e um gradiente de 0,01 l/s, valores estes estimados em
projeto. A vazão de projeto estimada era de 0.02 l/s/m.
2. DESCRIÇÃO
O sistema de drenagem interna possui um papel essencial na estabilidade das barragens de terra,
pois tem função de aliviar a subpressão, disciplinar o fluxo que é percolado pela estrutura da
barragem a um destino seguro, além de evitar o carreamento de materiais finos que podem
ocasionar problemas de erosão interna.
As barragens executadas em solo compactado possuem em seu interior um filtro drenante
vertical, e na sua fundação um tapete drenante horizontal. Geralmente são feitos de areia e brita.
O principal motivador para análise de uma solução inovadora, em substituição ao sistema de
drenagem convencional foi o fator custo, pois devido à localização da barragem, não havia no
local, materiais aptos a suprir a necessidade de drenagem que havia sido estipulada.
Como os geossintéticos podem ser fabricados visando atender a um determinado conjunto de
especificações e tendo facilidade de transporte significativa para os canteiros de obra, resolveuse explorar este segmento.
Dessa forma, iniciou-se um processo de avaliação da solução e de posse dos dados dos
projetistas, por intermédio de ensaios de laboratório chegou-se a conclusão da utilização de um
geocomposto drenante, (Figura 1), conforme detalhado abaixo:
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Figura 1 – Geocomposto drenante com núcleo rígido
Especificamente para a obra em questão, foram realizados ensaios de transmissividade com
pressões de 255 kPa e gradiente de 0,01; exatamente como as necessidades da obra. Da mesma
maneira como indicado nas normas vigentes, foram ensaiados 3 corpos de prova em cada
direção, sendo realizadas pelo menos 5 leituras para cada corpo.
Foi avaliado o geocomposto drenante com núcleo de 7 mm de espessura em georrede,
termofixada a dois geotêxteis não tecidos de poliéster, com aproximadamente 100 g/m² cada um,
conforme especificação.
Os resultados encontrados seguem ilustrados na tabelas 1 e 2:
Produto: MacDrain 2R7 20.2
LONGITUDINAL
Tensão - 255 kPa
Gradiente
uni
Amostra 1
Amostra 2
Amostra 3
Vol (l)
0,5
0,5
0,5
Tempo (s)
52,3
51,7
52,3
Temp.(ºC) - 21° C
0,01
Vazão (l/s)/30cm
0,0096
0,0097
0,0096
Vazão (l/s)/m
0,032
0,032
0,032
Tabela 1 – Resultados de ensaio
Produto: MacDrain 2R7 20.2
TRANSVERSAL
Tensão - 255 kPa
Gradiente
uni
Amostra 1
Amostra 2
Amostra 3
Vol (l)
0,5
0,5
0,5
Tempo (s)
48,33
47,00
46,67
Temp.(ºC) - 21° C
0,01
Vazão (l/s)/30cm
0,0103
0,0106
0,0107
Vazão (l/s)/m
0,034
0,035
0,036
Tabela 2 – Resultados de ensaio
O menor dos valores das médias encontradas, 0,032 (l/s)/m, supera o valor de vazão da
barragem que era de 0.02 (l/s)/m, já considerados os fatores de redução, de maneira que o Fator
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de Segurança (FS) global para este caso pode ser encontrado através da divisão da vazão do
geocomposto pela vazão de projeto:
FS = 0,032 / 0,02 = 1,6
Dessa maneira, ficou evidenciado que o geocomposto era aplicável às condições impostas neste
projeto, atendendo à vazão necessária para o correto funcionamento da estrutura em questão. No
total foram utilizados quase 12.000 m² de geocomposto drenante.
3. METODOLOGIA DE EXECUÇÃO
Para iniciar a instalação, a superfície em contato com geocomposto drenante foi livrada de
objetos perfurantes, irregularidades e afins, visando minimizar os danos provocados à solução,
durante o processo de instalação.
Foi realizada a regularização do terreno, juntamente com a aplicação da declividade necessária
em função do gradiente hidráulico definido em projeto (Figura 2).
Figura 2 – Esquema da barragem e detalhe do posicionamento do dreno.
Por não possuir sentido preferencial para a realização da drenagem, o geocomposto drenante
possui a mesma capacidade de vazão nos sentidos longitudinal e transversal, o que possibilitou a
otimização da instalação, sendo evitada assim a perda de material com sobras ou emendas
desnecessárias.
A aplicação do material foi realizada apenas com o desenrolar do material sobre a área a ser
drenada, coincidindo a maior dimensão do rolo com a maior dimensão da área onde este foi
aplicado.
A continuidade do processo de drenagem foi garantida na ligação entre os rolos, através do
simples contato entre os núcleos, que para impedir a entrada de partículas sólidas no sistema,
foram protegidos pela sobreposição do geotêxtil sobressalente na lateral do rolo.
Abaixo estão ilustradas as etapas da execução da obra. (Figuras 3, 4, 5, 6 e 7)
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Figura 3 – Início da obra.
Figura 4 – Início da obra.
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Figura 5 – Aplicação do geocomposto drenante.
Figura 6 – Barragem concluída
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Figura 7 – Imagem Aérea da Barragem no Rio da Prata.
4. CONCLUSÃO
A utilização do geocomposto drenante rígido proporcionou ganhos significativos nos processos
da obra, como na qualidade, produção, tempo e custo.
Em relação ao custo, para este caso, em função das dificuldades relatadas inicialmente, chegouse a 75% de redução no item drenagem, quando comparada a solução convencional.
O fato de utilizar o geossintético em substituição a um sistema convencional permitiu a obra um
número menor de mão-de-obra e maquinários na construção do núcleo drenante da barragem.
Isto fez com que o cronograma da obra pudesse ser alinhado à produção em campo e que a obra
fosse fiel ao projeto e aos cálculos previstos para drenagem. Outro fato de relevância, se não o
maior, foi à contribuição para preservação do meio ambiente.
O fato do geossintético ter substituído a utilização de materiais granulares naturais, fez com que
uma imensa área de jazida em areia não fosse utilizada para exploração, evitou-se assim um
grande número de viagens de veículos para transportar estes agregados naturais, diminuindo
assim a emissão de gás CO2 na atmosfera, ações capazes de reduzir significativamente o custo da
obra e contribuir para preservar os recursos naturais próximos a PCH Rio da Prata.
5. REFERÊNCIAS
ABINT – 2204 (MBG-ABINT,2204; Capítulo 7; Tabela 7.1)
Bachus, R., Narejo, D., Thiel, R. and Soong, T. 2004. The GSE Drainage Design Manual. GSE
Lining Technologies, Houston.
ICOLD (1986), Geotextiles as Filters and Transitions in Fill Dams, Bulletin 55, Prepared by
Poskitt, F.F., Carlyle, W.J., Earp, D.N.W., Sadgrove, B.M., Vaughn, P.R., and Tyler, N.
Committee on Material for Fill Dams, on behalf of BNCOLD.
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