Geossintéticos para Aplicações emControle de Erosão Superficial Aspectos Conceituais e Dimensionamento Brahmani Sidhartha Eduardo Cândido Tatiana Quintão 1 • Erosão - Superficial; e - Subterrânea. 2 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Introdução • Erosão Superficial 3 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Introdução • Ocupação desordenada do espaço físico; • Concentração e intensidade de chuvas; • Características geológico-geotécnicas dos solos; • Presença de formações arenosas ou silto-arenosas; e • Declividade do terreno. 4 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Fatores que influenciam na ocorrência da erosão • Perda de áreas cultiváveis; • Degradação e contaminação de cursos d’água; e • Destruição de bens públicos como estradas, ruas, canais, edificações e outros. 5 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Consequências da ocorrência da erosão Combate e Correção Dificuldades Custos Elevados 6 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Medidas de Prevenção • Implantação superficial: de sistemas de drenagem BR-163 - Subtrecho Santarém-Rurópolis (PA). 7 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Medidas de Prevenção • Regularização e proteção superficial das áreas de taludes e de terrenos com declividades acentuadas. Bom Jesus de Itabapoana RJ - 20 dias após aplicação 8 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Medidas de Prevenção • Desde 1990 - Avanço significativo por meio de experimentos, visto proporcionar uma proteção adequada dos solos, mesmo nas situações em que as condições locais se mostram adversas: - Declividade, tipo de solo, regime pluviométrico, uso e ocupação de terrenos. 9 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Utilização dos Geossintéticos • No Brasil o uso da técnica de grama armada foi uma das aplicações pioneiras de geossintéticos. 10 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Utilização dos Geossintéticos • Taludes rodoviários e ferroviários; • Margens de canais, lagos e reservatórios; e • Intervenções paisagísticas em terrenos de elevada inclinação. 11 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Aplicações em obras • Grupos de aplicação: - Barreiras de Proteção Superficial; e - Barreiras de Contenção e Controle de Sedimentos. 12 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Aplicação dos Geossintéticos • Barreiras de Proteção Superficial: - Terrenos e materiais potencialmente erodíveis, visando a integridade das áreas protegidas quanto à dinâmica do processo erosivo. 13 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Aplicação dos Geossintéticos Geocélulas 14 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Aplicação dos Geossintéticos • Barreiras de Contenção e Controle de Sedimentos (Silt Fences): - Disposição vertical dos Geossintéticos com o auxílio de pontaletes (mourões). 15 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Aplicação dos Geossintéticos 16 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Aplicação dos Geossintéticos O geossintéticos selecionados devem atender: • Reter os finos provenientes dos solos subjacentes ou dos materiais erodíveis transportados; • Resistir às velocidades de escoamento e aos esforços tangenciais provocados pelo fluxo de água superficiais; e • Resistir à tração, permissividade, perfuração e impacto conforme as condições e particularidades locais da obra. 17 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Propriedades Relevantes TEMPORÁRIOS (TERMs) PERMANENTES (PERMs) Associados a vegetação • Redes de juta, fibras vegetais, etc; • Georredes • ou • Georredes • ou • de vegetação (TRM); geogrelhas (ECMN); e Geomantas para reforço Associados a materiais inertes Geomantas preenchidas com brita ou concreto; • preenchidas com solo geogrelhas Geocélulas Sistemas de blocos articulados; para controle de erosão aderidas a camadas de fibras vegetais (ECB). • (ECRM); e • Gabiões e enrocamento; e Geocélulas preenchidas • Geofôrmas com solo e vegetação. preenchidas com argamassa. 18 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Produtos Utilizados Exemplo de geossintético temporário com fibra de côco (ECB). 19 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Produtos Utilizados Exemplo da composição de geossintéticos temporários do tipo ECB. 20 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Produtos Utilizados Instalação de geossintéticos temporários do tipo ECB em taludes para controle da erosão. 21 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Produtos Utilizados Exemplo de geossintético temporário do tipo ECMN. 22 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Produtos Utilizados Exemplo de geossintético permanente do tipo TRM. 23 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Produtos Utilizados Aplicação de geocélulas preenchidas com solo para controle da erosão. 24 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Produtos Utilizados Exemplo de obra em que foram usadas geocélulas preenchidas com solo e vegetação. 25 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Produtos Utilizados Exemplo de controle de erosão em talude através de geocélulas preenchidas com brita e concreto. 26 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Produtos Utilizados Esquemas de aplicações dos geotêxteis no controle da erosão. 27 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Produtos Utilizados • Utilizadas no sistema de proteção superficial denominado “grama armada”; • Ajudam a dissipar a energia dos pingos de chuva; • Reduzem o impacto na superfície dos taludes; 28 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Uso de Geogrelhas e Georredes • Previne o surgimento do ravinamento quando a vegetação ainda se encontra na fase de germinação; • Permitem a livre troca de umidade, promovendo o sombreamento parcial das raízes; e • Impedem a ocorrência de escorregamentos superficiais localizados. 29 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Uso de Geogralhas e Georredes Exemplo de uma georrede (Pinho Lopes, 2006) Exemplo de georrede. 30 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Uso de Geogrelhas e Georredes Geogrelha: (a) folha plástica perfurada; (b) geogrelha uniaxial; (c) geogrelha biaxial (Pinho Lopes, 2006). Estrutura típica de uma geogrelha tecida (Pinho Lopes, 2006). 31 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Uso de Geogrelhas e Georredes Exemplo da aplicação de geogrelha em taludes no controle da erosão. 32 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Uso de Geogrelhas e Georredes GEOMANTAS PARA REFORÇO DE VEGETAÇÃO • Apresentam características tridimensionais, flexíveis e altamente porosas; • Tem propriedades de reter o solo e se solidarizar com o sistema radicular da vegetação; • Proporciona resistência ao fluxo e retenção do solo; e • São dispostas sobre o terreno e depois preenchidas (semeadas) e cobertas com solo vegetal. 33 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Uso de Geomantas GEOMANTAS PREENCHIDAS COM SOLO • São mais densas e menos espessas que as geomantas para reforço de vegetação e são dispostas no terreno já associadas com solo de preenchimento. 34 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Uso de Geomantas GEOSSINTÉTICOS SOB ENROCAMENTOS, SISTEMAS ARTICULADOS OU ESTRUTURAS SEMIFLEXÍVEIS Os geossintéticos atuam conjuntamente na prevenção e controle da erosão causada pela percolação interna nos maciços a proteger, precipitação e escoamento superficial, bem como do efeito de ondas no caso de obras marítimas e fluviais. RECOMENDAÇÕES NA INSTALAÇÃO: • Condições das superfícies dos talude; e • Cuidado na disposição do revestimento final. 35 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Recomendações de Instalações GEOSSINTÉTICOS SOBRE TALUDES, MARGENS DE RIOS, LAGOS, CANAIS E SUPERFÍCIES ERODÍVEIS Geossintéticos empregados nessas situações atuam como barreiras de proteção do solo contra a ação erosiva provocada pelo vento ou pela água. RECOMENDAÕES NA INSTALAÇÃO: • Cuidado no tocante à ancoragem das mantas junto às cristas dos taludes a proteger; • Cuidado com as emendas longitudinais e transversais dos materiais; e • Preparo prévio da superfície dos taludes a proteger. 36 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Recomendações de Instalações GEOSSINTÉTICOS COMO BARREIRAS DE CONTENÇÃO DE SEDIMENTOS Os geossintéticos atuam como elementos de retenção e barreiras aos sedimentos transportados por erosão superficial de terrenos. Tratam-se de cercas formadas por pontaletes (estacas), associadas a geossintéticos, posicionadas em um ou mais níveis, dependendo da área a proteger e da quantidade de sedimentos a reter. RECOMENDAÇÕES NA INSTALAÇÃO: • Necessidade de estacas e geossintéticos resistentes e dimensionados para as solicitações previstas; e • Execução de trincheira de ancoragem das mantas junto ao pé da cerca/barreira de proteção para evitar o carreamento de material por sob a barreira. 37 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Recomendações de Instalações • Método de dimensionamento para barreiras de contenção de sedimentos; • Critérios básicos para a especificação de geomantas para proteção superficial. 38 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Dimensionamento e Especificações Requisitos e solicitações: • Capacidade de retenção de finos; • Estabilidade do escoamento; material às velocidades de • Forças de cisalhamento provocadas pelo fluxo; e • Resistência a degradação. 39 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Barreiras de proteção superficial Critério de seleção de geomantas para reforços de vegetação (TRM) Segundo Manual Brasileiro de Geossintéticos Propriedade Normas de referências Valor-limite Espessura ASTM D-1777 13 mm (mín) Porosidade - 95% (mín) Cobertura de solo - 30% (mín); 60% (máx) Rigidez ASTM D-1388 40.000 mg cm (máx) Resiliência - 80% (mín) Resistência à tração ASTM D-1682 1,9 kN/m (mín) Deformação ASTM D-1682 70% (máx) Estabilidade ao ultravioleta ASTM D-4355 80% (mín) Durabilidade - 90% (mín) 40 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Barreiras de proteção superficial Critério de seleção de geomantas para controle de erosão e revegetação (ECRM) Segundo Manual Brasileiro de Geossintéticos Propriedade Normas de referências Valor-limite Espessura ASTM D-1777 6 mm (mín) Porosidade - 95% (mín) Cobertura de solo - 50% (mín); 80% (máx) Rigidez ASTM D-1388 40.000 mg cm (máx) Resiliência - 80% (mín) Resistência à tração ASTM D-1682 1,4 kN/m (mín) Deformação ASTM D-1682 70% (máx) Estabilidade ao ultravioleta ASTM D-4355 80% (mín) Durabilidade - 60% (mín) 41 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Barreiras de proteção superficial A resistência ao fluxo constitui o parâmetro crítico. • Proteção de margens de rios; • Canais; e • Valas de drenagem. 42 THEISEN, 1992 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Barreiras de proteção superficial • Critérios básicos para a especificação de geomantas para proteção superficial segundo Lancaster e Austin, 2004: • Temporários • Longevidade funcional; e • Declive do talude. • Permanentes • Estabilidade aos raios UV; • Espessura; e • Declive do talude. 43 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Dimensionamento e Especificações • Classificação e aplicabilidade geossintéticos de muito curta duração 44 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Barreiras de proteção superficial • Classificação e aplicabilidade geossintéticos de curta duração 45 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Barreiras de proteção superficial • Classificação e aplicabilidade geossintéticos de muito extensa duração 46 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Barreiras de proteção superficial • Classificação e aplicabilidade geossintéticos de longa duração 47 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Barreiras de proteção superficial • Classificação dos geossintéticos de uso permanente 48 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Barreiras de proteção superficial • Método proposto por Richardson e Middlebrooks (1991) • Tem como premissa básica a quantidade de material a ser retido pela barreira de contenção; • Aplica-se a terrenos lisos e isentos de vegetação, sendo a erosão superficial o principal mecanismo envolvido. 49 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Barreiras de contenção • Cálculo do comprimento máximo do talude (Lmáx), cujos sedimentos podem ser contidos por uma única barreira de proteção. 𝑳𝒎á𝒙 = 𝟑𝟔, 𝟐𝒆−𝟏𝟏,𝟏𝜶 sendo: • Lmáx o comprimento do talude (m); • α a inclinação do talude, medida em termos da razão altura vertical versus comprimento horizontal. 50 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Barreiras de contenção - Etapas • Cálculo da vazão de escoamento superficial para a área estudada. • Obs.: Toma-se com base valores de precipitação local, com períodos de retorno entre 5 a 10 anos, os quais podem ser alterados em função da dimensão e características da região de proteção: 𝑄= 𝐶𝐼𝐴. 10−3 sendo Q a vazão de escoamento superficial (m³/h). 51 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Barreiras de contenção - Etapas • Cálculo da altura da barreira de contenção para um único evento de precipitação. 𝐻 𝐻 𝑉 = 𝑄. 𝑡 = . 2 𝛼 𝐻= 2𝛼𝑄𝑡 sendo H a altura da barreira de contenção (m). 52 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Barreiras de contenção - Etapas • Definição do espaçamento das estacas; • Normalmente utilizados entre estacas valores de 1,8m a 2,5m, dependendo da altura da barreira. • Especificação do geotêxtil; • Com base na resistência última a tração do geotêxtil na direção de menor resistência a partir da figura a ser apresentada em seguida; • Sobre o valor encontrado, recomenda-se a adoção de um fator de redução (fmr) para levar em conta danos de instalação. Valor definido entre 1,1 e 1,3. 53 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Barreiras de contenção - Etapas 54 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Barreiras de contenção - Etapas • Definição do tipo/material da estaca • Momentos máximos atuantes em função da altura da barreira de contenção. 55 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Barreiras de contenção - Etapas • Dado um terreno liso e pouco plantado, com coeficiente de escoamento superficial 0,4, sujeito a erosão superficial, que apresenta inclinação média de 6% e extensão total de 90m. A precipitação pluviométrica na região, para um período de retorno de 5 anos é 110 mm/h. O dimensionamento deverá ser realizado para três eventos de precipitação antes da manutenção/limpeza do sistema, utilizando um geotêxtil tecido e um coeficiente de redução para danos de instalação fmr = 1,10. 56 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Exemplo de Dimensionamento 57 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Exemplo de Dimensionamento • • • • • • • Terreno: liso e pouco plantado; Coeficiente de escoamento superficial (C): 0,4; Inclinação média (α): 6%; Extensão total (L’): 90m; Precipitação pluviométrica (I): 110 mm/h; Geossintéticos: geotêxtil tecido; Coeficiente de redução para danos de instalação (fmr): 1,10; e • Obs.: três eventos de precipitação manutenção/limpeza do sistema. antes da 58 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Exemplo de Dimensionamento • Cálculo do comprimento máximo do talude (Lmáx) por barreira de proteção Lmáx = 36,2e-11,1.α Lmáx = 36,2e-11,1.0,06 Lmáx = 18,5m (adotado 18,0m) s = 90 / 18 = 5 Portanto, um conjunto de cinco barreiras em cascata se faz necessário. 59 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Exemplo de Dimensionamento • Cálculo da vazão de escoamento superficial Q = CIA.10-3 Q = 0,4.110.(18,0x1,0).10-3 Q = 0,79 m³/h 60 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Exemplo de Dimensionamento • Cálculo da altura da barreira de contenção H² = 2.α.Q.t H² = 2x0,06x0,79x1,0 H = 0,305 m Obs.: Ocorrência de três eventos de precipitação semelhantes: H = 3x0,305 = 0,915 m H = 0,915m 61 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Exemplo de Dimensionamento • Escolha do espaçamento das estacas (s2) Admitido um valor de espaçamento igual a 2,0 m. 62 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Exemplo de Dimensionamento • Especificações do tipo/material da estaca Momento máximo (Mmáx) = 31 kN.m; Pontaletes de madeira 100 x 100 mm. 63 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Exemplo de Dimensionamento • Especificações do geotêxtil Resistência requerida (Treq) = 24 kN/m; 64 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Exemplo de Dimensionamento • Especificações do tipo/material da estaca Treq = Tult/fmr ou Tult = fmr x Treq Tult = 1,1 x 24 = 26,4 kN/m Portanto, a Resistência à tração de banda larga deve ser tal que, Tult ≥ 26,4 kN/m 65 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Exemplo de Dimensionamento 66 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Exemplo de Dimensionamento • Grande desenvolvimento tecnológico; • Novos produtos e técnicas construtivas; e • Adequado desempenho das aplicações (dimensionamento, especificação e controle de qualidade). 67 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Conclusão • BARBOSA, C.A.F. Soluções para Estabilização de taludes sujeitos a Erosão Superficial. Dissertação de mestrado. Universidade de Aveiro, Departamento de Engenharia Civil. Aveiro, Portugal PT. 2008. • BEZERRA, V.M.N. e COSTA, C.M.L. Análise da especificação de geossintéticos disponíveis no mercado nacional para controle de erosão em taludes. VII CONNEPI. Palmas, Tocantins TO. 2012. • MAGALHÃES, R.A. Erosão: Definições, tipos e formas de controle. VII Simpósio Nacional de Controle de Erosão. Goiânia, Goiás GO. 2001. • VENTEMATTI, J.C. Manual brasileiro de geossintéticos. Edgard Blucher, 2004. 68 Aplicações em Controle de Erosão Superficial Referências Bibliográficas 69 Aplicações em Controle de Erosão Superficial OBRIGADO!
Report "Geossintéticos para Aplicações em Controle de Erosão Superficial.pdf"