Qual a carga piezométrica no ponto imediatamente abaixo da pranchada?

Solução

a.   Da figura de acordo com sua escala, a relação entre abcissas é igual: XT / x = 0,65; e sabe-se que pela equação (44): 0,65 = (2x10-3/ kx)^0,5

Portanto: kx = 4.73x10-3 _{cm/s = 4.73x10}-5 _m/s

ke = 3,076 x 10-5 _{m/s; portanto: Q = 3,076 x 10}-5 _{x 1,5 x 4/8 = 2,30 x 10}-5 _m3_/s/m

c.   O gradiente de saída junto a pranchada:

A perda de carga por linha equipotencial: h=1,5/8 = 0,187 m, portanto o gradiente na saída junto a pranchada é: i = 0,187/0,4 = 0.468. Deve notarse que na direção vertical as redes de fluxo não mudam em nada porque não foram alteradas, portanto a distância de percolação de 0,4 m poderia ter sido tomada em qualqer uma delas.

d.   Gradiente no canal na direção horizontal inferior abaixo da pranchada:

A distância de percolação neste canal deve ser medida na rede verdadeira, devido a que nessa direção houve transformação, portanto essa longitud segundo a escala da figura é lcf = 1,0 m; então o gradiente nesse trecho do canal é igual a:

i = 0,187/1 = 0,187

e.   Carga piezométrica no ponto M:

Usando a equação (6) a carga piezométrica seria: (carga de posição + carga hidráulica) do ponto; portanto:

HM = zM + hM = (2,8 – 1,4) + (1,5 - 0,187x4) = 2,152 m

zM – posição do ponto M em qualquer uma das redes de fluxo tomando como referencia

os eixos XT- Z

hM – a carga hidrâulica em qualquer ponto dessa linha equipotencial de cor preto

trazejada posicionada abaixo da prancheta, vai ser a carga total menos a energia dissipada por percolação até essa linha equipotencial.

12.1.2.  O

C

P

Em seguida outros casos comuns que o engenheiro geotécnico encara na vida diária da engenharia serão mencionados. Infelizmente nesta aula não da para estudar este tipo de problemas a maior profundidade; muitos destes problemas são mais complexos que os exemplos apresentados nas aulas anteriores. Mas o que deve-se ressaltar é que os conceitos teóricos são os mesmos, que toda solução dos casos a mencionar na frente foram resolvidos sob os mesmos princípios, dai a importância de que todos os conceitos por mais simples que sejam devem estar totalmente claros.

De todo o que foi estudado até agora surgem as seguintes perguntas, será que a percolação só acontece pelas fundações?, o que sempre se têm um regime constante de vazamento?, o que as barragens são sempre impermeáveis?, o que o solos são sempre homogêneos?, entre outras muitas perguntas.

12.1.3.  P

S

H

A técnica estuda nas aulas anteriores de desenho de redes de fluxo apenas é válida para solos homogêneos e isôtropos. De modo tal que essa foi a razão principal para transformar um solo anisôtropo num isôtropo. Mas raramente os solos aparecem na condição de homogeneidade pura, a natureza presenta condições heterogêneas nos solos, apresentado diverso número de camadas de espessura variáivel com a profundidade.

Quando uma rede de fluxo desenha-se na fronteira entre dos solos com diferente coeficiente de condutividade hidrâulica, a rede de fluxo deflexiona-se na fronteira, e se chama de condição de transferência. Ver figura 24. As demonstração teórica, não se apresenta nesta aula. Só mostra-se a rede de fluxo.

Ver Figura 24. Rede de fluxo em solo heterogêneo (H. Cedegreen, 1989).

12.1.4.  P

A

B

T

Quando se estudo as forças de percolação na aula 10 desta unidade, se mencionou que essas forças provocam um arrastre de partículas de solo, e na sua vez esse arrastre vai gerar um processo erosão formando tubinhos; esse fenômeno se conhece de piping (termo do inglês). Existem vários casos de barragens de terra que sofreram colapso por causa do fenômeno de piping, quando os tubinhos se propagaram pela fundação ou pelo aterro das barragens de terra, estabelecendo comunicação direta com o reservatório. Nesse momento o fluxo de agua, adquire uma elevada velocidade, levando ao rápido alargamento do tubinho (virando agora em tubos) até provocar o colapso da barragem.

Neste tipo de problemas tem-se uma condição de contorno indefinida, porque a linha freática ou linha superior de fluxo (LSP) não é previamente conhecida. O problema é indeterminado. Ver a figura 25.

Figura 25. Rede de fluxo a través de uma barragen de terra heterogênea (H. Cedegreen, 1989).

Porém existem varios métodos na literatura para esta estimativa, que são função principalmente do talude de jusante e da presença ou não de filtros no interior da barragem.

12.1.5.  P

R

T

Estes tipos de problemas aparecem quando os níveis do reservatório são variáveis, a exemplo dependendo da época do ano se têm períodos de chuva ou seca, então o nível da àgua vai variar pelos usos e demandas da região; portanto não se apresentam mais condições constantes de vazamento. O problema vira-se mais complicado devido a que vão se gerar diferentes redes de fluxo dependendo da posição do nivel da àgua no talude de montante e do tempo que esse nível vai ser conservado; isto significa que o fenômeno esta em função do tempo para se estabelecer ou não fluxo ao interior da barragem. Mas também são comuns aparecer outros efeitos e combinações entre eles, como podem ser a estabilidade dos taludes da barragem de terra (talude de montante e jusante), percolação pelas fundações (ver figura 26), infiltrações laterais na barragem, infiltrações pela chuva, erosão ao interior da barragem por piping, erosão na saída da LSF no talude de jusante, entre outros.

Figura 26. Redes de fluxo pela barragen e pela fundação (H. Cedegreen, 1989).

Com base nas informações estudadas nesta unidade pode-se afirmar que é de vital importância conhecer e entender o comportamento da água nos problemas geotécnicos, porque em qualquer obra de engenharia a presença dela é quase inevitável. As experiências têm mostrado que à água pode causar danos irreversíveis, bem como grandes tragédias por o desconhecimento na condução e tratamento adequado dela. O projeto, construção e posterior proteção e manutenção apropriada das obras de engenharia que seguram à água são um desafio grande para os engenheiros geotécnicos.

Sugerimos assistir os vídeos indicados abaixo. Segurança de barragens no Brasil, confira!

http://tinyurl.com/lft75oq http://tinyurl.com/mu353q6

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Acesse o material de estudo, disponível no Ambiente Virtual de Aprendizagem (AVA), e assista à videoaula sobre aplicações de conceitos téoricos, estudados nesta unidade.

Você terminou o estudo desta unidade. Chegou o momento de verificar sua aprendizagem. Ficou com alguma dúvida? Retome a leitura.

Quando se sentir preparado, acesse a Verificação de Aprendizagem da unidade no menu lateral das aulas ou na sala de aula da disciplina. Fique atento, essas questões valem nota! Você terá uma única tentativa antes de receber o feedback das suas respostas, com comentários das questões que você acertou e errou.

REFERÊNCIAS

Braja Das, M. Principles of Geotechnical Engineering. 8th edition. 2009.

Cedergren, H. Seepage, Drainage and Flow Nets. 3rd edition. p. 125-146, 1989.

Flores Berones, R. Flujo de agua a través de suelos. 4a. edición. 2000.

Mata Lima, H. Fluxo Bidimensional. Redes de fluxo. Disponível em <http://www.feis.unesp.br/Home/Instituicao/administracao/congregacao/anexo_04.pdf.UNESP. 2014> Acesso em 22 de mai. de 2017.

Sousa Pinto, C. Curso Básico de Mecânica dos Solos. 3a edição. p.101-149, 2006.