AUTOR: DEPARTAMENTO TÉCNICO – ATIVIDADE BIDIM
RESUMO
Devido uma dificuldade de aquisição de material argiloso para a execução do septo das Barragens de Palmital, pertencentes à Cia Brasileira de Alumínio do Grupo Votorantim, optou-se pelo uso do GEOTÊXTIL BIDIM RT-31, uma vez que o BIDIM estabilizaria o filito através da filtração eficiente que o geotêxtil promove, além de diminuir o custo total da obra e o seu tempo de execução.
O PROBLEMA
Encontrar um material que substituísse o septo de argila, pois a sua utilização era de difícil acesso.
A SOLUÇÃO
O GEOTÊXTIL BIDIM RT-31 foi adotado para substituir o septo argiloso inicialmente utilizado na obra, mas de difícil obtenção, com essa mudança, houve uma redução no custo total da obra e no tempo de execução.
DADOS DA OBRA
- DATA DE EXECUÇÃO: OUTUBRO DE 1990
- LOCALIZAÇÃO: MAIRINQUE SP
- CLIENTE: TERÇAM TERRAPLENAGEM CONSTRUÇÃO E COMÉRCIO LTDA.
- TIPO DE OBRA: CONTENÇÃO DE REJEITO DA BAUXITA
- FUNÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM: SUBSTITUIR A UTILIZAÇÃO DO SEPTO ARGILOSO
- QUANTIDADE UTILIZADA: 10.320 m²GEOTÊXTIL BIDIM RT-31
DESCRIÇÃO DA OBRA
Cotas de coroamento
A obra, inicialmente prevista para ser executada em três etapas (Figura 1), recebeu um alteamento na execução da 1ª etapa (Figura 2).
O cronograma atual prevê apenas o coroamento da 2ª etapa, ficando para o futuro o coroamento da 3ª etapa.
O filtro de jusante (inicialmente previsto com o esquema areia – brita 2 – brita 3) utilizado junto ao septo argiloso (Figura 3), sofreu uma alteração de projeto, a partir da cota 816,56, para o esquema geotêxtil Bidim – Brita 2 (figura 5) em função da dificuldade de obtenção da argila.
Devido a dificuldade temporária na produção da brita 2 adotou-se entre as cotas 816,56 e 826,97, brita 3.
Através de testes efetua na obra verificou-se que a brita 3 poderia, devido as pressões confinantes no local e eventuais acomodações diferenciais maciços, provocar perfurações no Bidim. Em função deste problema adotou-se uma camada de areia, com função de proteção mecânica, aplicada entre o Bidim e a brita 3, conforme Figura 4.
Volumes da Barragem
Os volumes estimam materiais naturais da barragem estão apresenta na Tabela 1.
Tabela 1 Estimativa volumes materiais naturais da Barragem do Palmital.
Enrocamento (m³) Material Terroso (m³) Material Granular dos Filtros (m³)
1ª Etapa 11.200 135.750 10.500 Alteamento 1ª 415.200 484.300 31.150
Etapa
2ª Etapa 424.700 302.900 37.800
3ª Etapa (*) 1.585.000 385.000 110.000
Total 2.535.100 1.280.950 189.450
(*) Admitindo-se a execução da 3ª etapa com filtro no esquema geotêxtil Bidim – brita 2 (Figura 5).
Caracterização de materiais naturais
A caracterização material naturais aplica na barragem pode ser vista na Tabela 2.
Tabela 2 Caracterização padrão materiais naturais aplica na Barragem do Palmital.
60
Filtro 0,005 0,008 0,030 0,060 6,0
Argila < 0,001 < 0,001 0,002 0,075 – Areia 0,20 0,25 1,20 2,50 6,0
Brita 2 (*) 13,0 15,0 21,0 25,0 1,3
Brita 2 (**) 8,0 3,5 15,0 18,0 2,3
Brita 3 28,0 30,0 50,0 65,0 2,3
(*) Material aplicado até a execução da cota 816,56 m, (**) Material aplicado após a cota de 816,56 m.
UTILIZAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM
O geotêxtil Bidim, que inicialmente não constava do projeto, foi sugerido pelo Engº. Jaime Branco, consultor da Terçam, em função da dificuldade na obtenção da argila. A utilização foi aprovada pela Hidro terra, que já havia utilizado o geotêxtil Bidim em diversas barragens de terra.
A exploração da jazida de argila tornou-se inviável pela sua proximidade à área residencial. Outra possível jazida se localizava em Capuava, o que levaria muito custo do material pela distância média de transporte de aproximadamente de 5 km.
Observou-se também que os trabalhos de exploração e transporte da argila seriam prejudiciais pelo período de chuva que coincidiria com o cronograma trabalhos.
GEOTÊXTIL BIDIM NA OBRA
Funções do geotêxtil Bidim
A principal função do geotêxtil Bidim na obra é, em substituição ao septo de argila, estabilizar o filito, através de da filtração eficiente que o geotêxtil promove.
Definições do geotêxtil Bidim
Face ao porte da obra, às tensões confinantes as quais o geotêxtil Bidim estará submetido, a eventuais acomodações diferenciais maciços e à impossibilidade de acesso para eventual manutenção do filtro, optou-se pela utilização do geotêxtil Bidim RT-31, com juntas superpostas numa faixa de 30 a 50 cm.
Estudo de viabilidade Técnico Econômica
O estudo realizado pelo Hidroterra, comparativo de volumes (Tabela 3 e 4) e custos (tabela 5 e 6), demonstrou a vantagem econômica da utilização do geotêxtil Bidim no filtro de transição, além de proporcionar uma aceleração na execução da obra.
Neste estudo admitiu-se o geotêxtil Bidim substituindo apenas o septo argiloso.
Tabela 3 Estimativa volumes de materiais do maciço entre as cotas 837 e 850, COM a aplicação do geotêxtil Bidim.
Alternativa usando o geotêxtil Bidim
Material Unidade Quantidade
Enrocamento m³ 415.208
Filito m³ 302.882
Areia m³ 18.855
Brita 2 m³ 9.455
Brita 3 m³ 18.855
Bidim RT-31 m³ 6.370
Tabela 3 Estimativa volumes de materiais do maciço entre as cotas 837 e 850, SEM a aplicação do geotêxtil Bidim. Alternativa com septo de argila
Material Unidade Quantidade
| Enrocamento | m³ | 405.808 |
| Filito | m³ | 282.084 |
| Areia | m³ | 18.855 |
| Brita 2 | m³ | 18.855 |
| Brita 3 | m³ | 18.855 |
| Argila | m³ | 20.798 |
Tabela 4 Custos de material e operações exclusivos da execução do filtro na alternativa COM geotêxtil Bidim.
Alternativa usando o geotêxtil Bidim Serviço Custo (Cr$)
- Escavação, carga, transporte e descarga do filito 199.600 que irá substituir a argila.
- Compactação. 101.910
- Geotêxtil Bidim RT-31 104.875
Total 406.445
Tabela 5 C usto das operações exclusivas da execução do filtro na alternativa SEM geotêxtil Bidim. Alternativa usando o geotêxtil Bidim
Serviço Custo (Cr$)
- Escavação, carga, transporte e descarga da 249.576 argila.
- Compactação. 145.586
- Diferença de transporte. 149.746
Comparativo econômico esquemas de filtro executa.
Para o estudo comparativo das estimativas de custos adotou-se uma seção de filtro de um metro quadrado e o Índice Nacional de Custos da Construção Civil (INCCFGV) para ajuste custos de materiais, execução, mão de obra e outros, obtido em datas diferentes.
Tabela 6 Custos, para uma seção de um metro quadrado, do filtro no esquema argila/areia/brita2/brita3 (Figura 3).
Item Unidade Quantidade Custo Unit. (*) Custo Total
Argila m³ 4 370,05 1.480,20
Areia m³ 1 1.448,16 1.448,16
Brita 2 m³ 1 1.679,16 1.679,16
Brita 3 m³ 1 1.679,16 1.679.16
6.286,68
* Custo total para cada item (custo de extração, produção ou compra do material, transporte, execução, mão de obra e outros).
Tabela 7 Custo, para uma seção de um metro quadrado, do filtro no esquema geotêxtil Bidim/areia/brita3 (Figura 4).
Item Unidade Quantidade Custo Unit. (*) Custo Total
| Geotêxtil Bidim RT-31 | m² | 1,2 | 338,87 | 406,64 |
| Areia | m³ | 0,5 | 1.448,16 | 724,08 |
| Brita 3 | m³ | 1 | 1.679,16 | 1.679,16 |
| Acréscimo de enroc. (**) | m³ | 1,5 | 1.116,66 | 1.674,99 |
Acréscimo do núcleo (***) m³ 4 275,00 1.100,00
5.584,87
* Custo total para cada item (custo de extração, produção ou compra do material, transporte, execução, mão de obra e outros).
** Acréscimo de material de enrocamento em função da retirada do material granular do filtro. *** Acréscimo de filito no núcleo central em função da retirada da argila.
Tabela 8 Custo, para uma seção de um metro quadrado, do filtro no esquema geotêxtil Bidim/Brita2 (Figura 5).
Item Unidade Quantidade Custo Unit. (*) Custo Total
| Geotêxtil Bidim RT-31 | m² | 1,2 | 338,87 | 406.64 | |
| Brita 2 | m³ | 1 | 1.679,16 | 1.679,16 | |
| Acréscimo de enroc. (**) | m³ | 2 | 1.116,66 | 2.233,32 | |
| Acréscimo do núcleo (***) | m³ | 4 | 275,00 | 1.100,00 | |
| Total | 5.419,12 |
* Custo total para cada item (custo de extração, produção ou compra do material, transporte, execução, mão de obra e outros).
** Acréscimo de material de enrocamento em função da retirada do material granular do filtro. *** Acréscimo de filito no núcleo central em função da retirada da argila.
Cabe observar que a utilização do geotêxtil Bidim proporcionou uma economia real superior à verificada pelos comparativos das Tabelas 6, 7 e 8, pois a continuidade da aplicação da argila exigiria a extração deste material em Capuava, o que elevaria o custo de transporte, desta forma, o custo do filtro.
APLICAÇÃO E INSTALAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM
Na alteração do esquema do filtro tradicional para o filtro com geotêxtil Bidim houve um engaste de 1,0 m (Figura 6), com o objetivo de garantir sua continuidade.
Para o transpasse do Geotêxtil Bidim adotou-se a sobreposição da manta superior (Figura 7) no filtro com o esquema geotêxtil Bidim/areia/brita 3 (Figura 8) no filtro com o esquema geotêxtil Bidim/brita 2 (Figura 5).
Nos dois esquemas adotou-se uma sobreposição de 30 cm a 50 cm.
Quantidade de geotêxtil Bidim
Quantidade prevista
- Área: 8.600 m²
- Tipo: Geotêxtil Bidim RT-31
Quantidade Aplicada
- Área: 10.320 m²
- Tipo: Geotêxtil Bidim RT-31
VANTAGENS DA APLICAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM
A utilização do geotêxtil Bidim no filtro de transição de jusante da Barragem do Palmital proporcionou inúmeras vantagens, dentre as quais se destacam são:
- Viabilidade da eliminação de camada selante de argila compacta, cuja espessura era de 4 m;
- Sensível diminuição no cronograma executivo do sistema de filtro de jusante;
- Flexibilidade na utilização materiais agrega disponíveis: possibilitou, na falta de Brita 2, a substituição deste material por areia e Brita 3; – Economia da ordem de 14% nos custos globais do sistema de filtro de jusante.
AGRADECIMENTOS
Agradecemos as colaborações da CBA, nas pessoas do Dr. Neto do Prado e do Engº. Caio Guimarães Neto, sem as quais não seria possível a elaboração deste trabalho.
DOCUMENTAÇÃO FOTOGRÁFICA
ANEXO
Artigo Técnico Publicado
Na Revista CONSTRUCCION PANAMERICANA
Fevereiro 1991
Barragem do Palmital – Geotêxtil aplicado entre o núcleo da barragem e o enrocamento de jusante.
Autores: Eng. Jose Carlos Vertematti Ramalho Comercial Ltda. Eng. Rogério Ferrarezi Bush Ramalho Comercial Ltda. Eng. Laerte Guião Maroni Atividade Bidim.
A Barragem do Palmital destina-se a contenção rejeitos provenientes do beneficiamento da Bauxita, minério utilizado na produção do alumínio. Localiza-se na cidade de Mairinque, no estado de Paulo, Brasil.
A obra é de propriedade da CBA (Companhia Brasileira de Alumínio) empresa pertencente ao Grupo Votorantim, com capital totalmente brasileiro. O projeto da barragem foi elaborado pela Hidroterra Engenharia e Comércio Ltda. e construída pela TERCAM Terraplenagem Construção e Comércio Ltda.
A Barragem do Palmital, atendendo as necessidades da Companhia Brasileira de Alumínio, foi projetada para ser executada em três etapas sobre a estrutura de um barramento existente, tendo recebido um alteamento na execução da 1ª etapa.
O projeto básico previa a construção de um núcleo central impermeável executado com solo silico-argiloso e enrocamento a montante e a jusante, devido separa por um sistema de transição granulométrica (Figura 1).
Quando do planejamento e construção da 2ª etapa da Barragem, que corresponderia a fase de elevação da cota de crista de 837,00 m a 850,00 m, numa altura total desde o nível do terreno de 80 m. Para a execução do núcleo, por questões econômicas, em lugar da utilização do solo sílico-argiloso optou-se pela utilização de um filito (solo siltoso).
O filito, embora apresentando vantagens do ponto de vista econômico, constituía-se em um solo pouco coesivo e facilmente erosivo sobre condições de carga e fluxo hidráulico. Para se evitar os problemas de carreamento das partículas do filito, evitando problemas de formação de piping (retro erosão tubular progressiva) no núcleo da camada de argila compactada com espessura de 5 m entre a transição granulométrica de jusante e o núcleo. Sendo assim este verdadeiro “septo” argiloso reteria as partículas do solo perdível do núcleo (Figura 2).
O solo argiloso utilizado na construção do septo de retenção das partículas do filito (núcleo) após chuva, demorava vários dias para perder umidade e voltar as condições ideais para sua compactação, o que sem dúvida implicaria em grandes atrasos no cronograma de exploração da jazida de solo argiloso tornou-se inviável devido a sua proximidade com a areia residencial, e a outra jazida de material semelhante disponível pesquisada se localizada a uma distância média de transporte de 5 km do local da obra, o que elevaria os custos inicialmente previstos.
Baseando-se em experiências anteriores de utilização do geotêxtil Bidim em diversos tipos de barragens de terra, o Eng. Jaime Branco, consultor da TERCAM, empresa construtora da obra, sugeriu a substituição do septo de solo argiloso pela inclusão do geotêxtil Bidim. Após análise técnica e econômica, a projetista Hidro terra e a proprietária da obra concordaram com tal solução que apresentava vantagens de rapidez e segurança de execução, além de custos reduzi em relação ao sistema anterior.
O geotêxtil Bidim em substituição ao septo de solo argiloso reteria com eficácia as partículas do filito, estabilizando o núcleo da barragem, desempenhando sua função de filtro-separador (Figura 3).
Escolha do geotêxtil
Analisando-se a curva granulométrica do filito (Figura 4) e aplicando-se as recomendações para dimensionamento de filtros geotêxtis do Comitê Francês de geotêxtis e geomembrana, adicionando-se fatores liga ao porte e importância da obra, pressões confinantes e solicitações de caráter construtivo a que
o geotêxtil estaria submetido, além de recalques diferenciais que o maciço poderia sofrer e a impossibilidade de acesso ao local para eventuais manutenções, optou-se pela especificação do geotêxtil Bidim RT31.
Escolha/Verificação do geotêxtil Bidim RT-31 pelo critério de retenção do Comitê Francês de Geotêxteis e Geomembranas:
Of ≤ C.d85
Of = abertura de filtração do geotêxtil; d85 = Diâmetro correspondente do grão de solo tal que 85% grãos são menores que d85. C =
C1.C2.C3.C4
Onde:
C1 Influência da granulometria: contínua e bem graduada C1 = 1;
C2 Influência do solo: para solos densos e confina C2 = 1,25;
C3 Influência do tipo de fluxo hidráulico: para h/L entre 5 e 20, C3 = 0,8;
C4 Influência da função desempenhada pelo geotêxtil: para função de filtro C4 = 1. Portanto:
Of ≤ C.d85
Of ≤ 1,0.1,25.0.8.1,0.0,06
Of ≤ 0,06 (ok)
Para o geotêxtil Bidim RT-31 → d85 = 0,059 (ok), valor para o Bidim RT-31 produzido na época. Instalação do geotêxtil Bidim entre o núcleo e o enrocamento
Entre o geotêxtil e o enrocamento de jusante, após uma etapa inicial onde se aplicava uma transição granulométrica composta de areia e pedra britada nº 3, verificando-se “in loco” a resistência do geotêxtil Bidim, optou-se para uma simplificação, passando então a se utilizar apenas uma camada de pedra britada nº 2 entre o geotêxtil e os blocos do enrocamento (Figura 3).
O geotêxtil Bidim foi instalado concomitantemente a execução do aterro feito com o filito (núcleo) e o material de enrocamento.
Após a compactação do filito que compunha uma altura cerca de 1,65 m de aterro, efetuava-se no local da instalação do geotêxtil um corte retirando-se a saia do aterro e obtendo-se um talude quase vertical, assim instalava-se o geotêxtil Bidim RT31 junto ao filito, procedendo-se a recobrimento entre as mantas da ordem de 0,05 m. Em seguida, por cima do aterro composto pelo filito lançava-se a pedra britada nº 2 e, logo após, o aterro do enrocamento até nivelar a superfície filito-pedra2-enrocamento. Com o procedimento descrito repetido constituiu-se a obra até a cota 850,00 m, final da 2ª etapa.
Considerações complementares
A utilização geotêxtil em obras de geotecnia, em particular em construção de barragens, tem se popularizado no mundo todo, trazendo vantagens aos usuários não só do ponto de vista técnico como também do ponto de vista econômico.
Assim, o uso geotêxtis não tecido agulha, como é o Bidim, aplica como elementos filtrantes e separadores na proteção de sistemas drenantes e maciço de barragens, substituindo as transições granulométricas, apresentam de forma geral as vantagens abaixo:
- não exigem mão de obra qualificada para sua instalação.
- simplificam os cálculos.
- possuem características físicas, mecânicas e hidráulicas constantes e definidas.
- aceleram a execução das obras. – em geral contribuem para a redução custos.
No caso da Barragem do Palmital, a utilização de 10.320 m² do geotêxtil Bidim RT-31 como filtro/separador entre o núcleo e o enroscamento de jusante proporcionou uma série de vantagens, dentre as quais se destacam:
- Viabilidade da eliminação da camada de solo argiloso que compunha o “septo” para contenção do filito, cuja espessura era da ordem de 5,00 m.
- Sensível diminuição no prazo do cronograma de execução da obra.
- Flexibilidade na utilização agrega pétreos disponíveis. – Economia da ordem de 14% nos custos globais do sistema de filtro de jusante.
