REVESTIMENTO DE CANAIS DE IRRIGAÇÃO DO PROJETO FORMOSO A COM USO DE GEOTÊXTIL BIDIM, GEOMEMBRANA DE PVC E CONCRETO Autor: Departamento Técnico - Atividade Bidim Colaboração: Eng. Cristiano Lepikson DEZEMBRO 1988 Revisado JANEIRO 2011- Departamento Técnico.
ÍNDICE 1 INTRODUÇÃO...3 2 DADOS DA OBRA...4 3 REVESTIMENTO DOS CANAIS...6 4 UTILIZAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM...8 5 FUNÇÕES DO GEOTÊXTIL BIDIM NA OBRA...10 6 APLICAÇÃO E INSTALAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM...13 7 DOCUMENTAÇÃO FOTOGRÁFICA...15
1 INTRODUÇÃO Este trabalho relata a aplicação do geotêxtil Bidim (nãotecido de poliéster agulhado) no sistema de revestimento impermeável de canais de irrigação pertencentes à obra conhecida como Projeto Formoso A. O Projeto Formoso A situa-se a oeste do estado da Bahia, a aproximadamente 10 km da cidade de Bom Jesus da Lapa, estando a implantação deste perímetro de irrigação a cargo da CODEVASF (Companhia de Desenvolvimento do Vale do São Francisco). A obra contem canais de irrigação primários, secundários e terciários, inicialmente previstos para serem revestidos com concreto na espessura de 7 cm, porém, ao se depararem com a ocorrência de solos colapsíveis sob o eixo de execução dos citados canais, optou-se pela impermeabilização do sistema com geomembranas de PVC (e = 1,00 mm). Riscos de fissurações e escorregamentos durante a concretagem diretamente sobre a geomembrana (por possuir superfície lisa), além de futuros problemas de desgaste por fricção, levaram à adoção do geotêxtil Bidim para compor o sistema, aplicado então entre a geomembrana de PVC e o concreto. A seguir, são apresentados detalhes da instalação do geotêxtil Bidim, dados da obra e fotos das etapas de execução da mesma.
2 DADOS DA OBRA Localização A obra, conhecida como Projeto Formoso A, localiza-se a oeste do estado da Bahia, a aproximadamente 10 km da cidade de Bom Jesus da Lapa, entre a BR-349 e a margem direita do Rio Corrente, afluente à esquerda do Rio São Francisco (Figura 1). Figura 1 Localização da obra. O Projeto Formoso A, faz parte do PRONI (Programa Nacional de Irrigação) do Ministério da Irrigação, sendo que a sua implantação está a cargo da CODEVASF (Companhia de Desenvolvimento do Vale do São Francisco). A construção de todas as obras envolvendo o Projeto Formoso A está a cargo da Construtora Norberto Odebrecht S/A. A elaboração do projeto da obra em questão esteve a cargo do consórcio IESA Internacional de Engenharia S/A e GERSAR Groupement d etudes et de Realisations des Societés d aménagement régional.
Para o gerenciamento da obra, a CODEVASF contratou o CEPED Centro de Pesquisas e Desenvolvimento, que instalados no canteiro de obras juntamente com a Construtora Norberto Odebrecht, vem tornando o Projeto Formoso A uma realidade. O Projeto Formoso A, deverá fornecer toda a estrutura de irrigação e apoio, para ocupação de 9.518 hectares de terra, que quando completamente em produção, deverá gerar 25.000 empregos e sua população fixa será de, pelo menos 11.000 pessoas. Principais Características Área do Projeto: - Área total irrigada = 9.528 ha - Área útil irrigada = 8.661 ha Vazão unitária por hectare útil irrigável: - 1,06 l/s/ha Forma de exploração agrícola: - Colonização: cerca de 80% da área - Empresarial: cerca de 20% da área OBS: Na área de empresas, o sistema de distribuição d água em cada unidade será de responsabilidade do usuário. Método de Irrigação - Aspersão com operação por turnos, para a área de colonização; - Captação no Rio Corrente, mediante uma única estação de Recalque; - Adução: 2 tubulações enterradas em aço carbono, de diâmetro 1,45m, 1,50 m e 1,55 m, com extensão equivalente a 1.210 m; - Distribuição por gravidade através de canais revestidos em concreto simples, com extensão total de 76,3 km; Serviços de apoio administrativo e complementar: - 1 Centro Técnico Administrativo (CTA) com 15 ha. - 8 áreas destinadas a Agrovilas, sendo 7 com 30 ha e 1 com 15 ha, num total de 225 ha.
3 REVESTIMENTOS DOS CANAIS Os canais de distribuição de água por gravidade, cuja extensão total prevista é de 76,3 km (localizados entre os canais principais, secundários e terciários), dentro da concepção geométrica e hidráulica do projeto, têm suas dimensões segundo os esquemas apresentados na Figura 2, sendo previstas soluções para as seções em corte, em aterro e mistas. O revestimento previsto para os canais de irrigação do Projeto Formoso A, era em concreto simples, na espessura de 7 cm, aplicado diretamente sobre o leito devidamente regularizado e preparado. O lançamento do concreto e acabamento, seria feito, como vem acontecendo, com equipamento especial, de propriedade da Construtora Norberto Odebrecht, denominada máquina revestidora Gomaco CP-450, disponível na obra em dois tipos, uma que lança a seção total do canal, e outra que faz a concretagem da seção em duas fases. De acordo com o método construtivo descrito acima, não estava previsto o uso do geotêxtil Bidim no revestimento dos canais. Porém, com o desenvolvimento dos trabalhos, o CEPED (Centro de Pesquisas e Desenvolvimento da Bahia), executando sondagens e fazendo construção dos canais, detectou a existência de solos argilosos colapsíveis, que com infiltrações pelas juntas e trincas do concreto, levariam o revestimento do canal a apresentar recalques, danificando-os. Estrada Seção - AC h 4,0 b B = b + 3h 6,32 Estrada Seção - BC 1,5 h b B = b + 3h 4,32
4,0 b 4,32 Seção - Aa h Estrada Seção - Ba 1,5 b 4,32 h Seção - Ac/a Estrada 4,0 b 4,32 h Estrada 1,5 b 4,32 Seção - Bc/a h Figura 2 Seções tipo dos canais de irrigação. Estrada Solos colapsíveis são todos aqueles que quando saturados, ao receberem cargas, sofre grandes deformações. Gregory P. Tschebotarioff, em seu livro Fundações, Estruturas de Arrimo e Obras de Terra (1979), apresenta como um tipo de solos colapsíveis, aqueles que pela sua formação apresentam em sua estrutura estreitos canais verticais deixados pelas raízes de vegetação decomposta, que ao receberem água (Infiltrações) sob efeito de cargas, podem provocar a ruptura dos finos canais verticais, produzindo-se consideráveis recalques na estrutura que o carrega.
4 UTILIZAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM Face aos problemas dos solos colapsíveis em alguns trechos, principalmente sob os canais principais, devido ao porte e importância da obra, o CEPED não quis que corresse risco de no futuro ter um custo de manutenção elevado, não só de custos diretos de reconstrução, mais também aqueles ligados à paralisação do sistema, nem sempre possível. Desta forma, manteve-se o revestimento em concreto simples na espessura de 7 cm, porém incorporando-se ao sistema, nos trechos de solos colapsíveis, uma Geomembrana de PVC (cloreto de polivinila) de espessura de 1,00 mm, aplicada entre o solo e o concreto O Geotêxtil Bidim, devido seu elevado coeficiente de atrito, formaria a uma superfície aderente, resistindo aos esforços de deslizamentos, além de adicionalmente proteger a geomembrana contra perfurações e desgastes por efeito de atrito na interface Concreto-PVC devido à variação de volume. Após a construção de alguns trechos-teste com a utilização do Bidim optou-se, definitivamente, por esta solução. Sendo assim, a seção tipo do revestimento dos canais de irrigação do Projeto Formoso A, sobre trechos de solos colapsíveis, passou a obedecer ao esquema apresentado na Figura 3.
Trincheira de ancoragem L/3 9 cm L/3 30 40 40 cm L/3 4 7 cm L/3 cm Concreto Simples e = 7 cm 7 cm 4 cm Geomembrana de PVC e = 1,00 mm Geotêxtil Bidim RT - 10 Juntas longitudinais Juntas Transversais 1,80 m 1,80 m 1,80 m 1,80 m 1,80 m 1,80 m Figura 3 Seção tipo do revestimento dos canais de irrigação.
Segundo informações, nos trechos críticos, nos canais principais, está previsto a aplicação de cerca de 140.000 m 2 (28 toneladas) do geotêxtil Bidim RT-10, equivalendo uma extensão de 11,6 km para um perímetro médio de 12 m. Em função do desenvolvimento e necessidade da obra, a utilização do geotêxtil Bidim para esta aplicação deverá aumentar, em trechos com ocorrências de solos colapsíveis. Em função do nível de risco que os solos colapsíveis venham a representar, poderá ser utilizado, por segurança, também o geotêxtil Bidim RT-16. 5 FUNÇÕES DO GEOTÊXTIL BIDIM NA OBRA Nesta aplicação, instalado entre a geomembrana de PVC e o revestimento em concreto, o geotêxtil Bidim apresenta basicamente duas funções: REFORÇO E PROTEÇÃO. Inicialmente como REFORÇO, o geotêxtil Bidim por seu elevado coeficiente de atrito com o concreto e resistência à tração, permite o lançamento, adensamento e acabamento do concreto fresco, sem que ocorram deslizamentos da massa, com conseqüentes aparecimentos de fissuras e trincas, e às vezes até escorregamentos mais danosos, o que viria a acontecer como o lançamento direto sobre a geomembrana de PVC, que possui superfície extremamente lisa (Figura 4). Concreto fresco Concreto fresco Geotêxtil Bidim fresco Geomenbrana Geomenbrana Figura 4 Esquema de solicitação do concreto fresco. Nesta fase de lançamento do concreto fresco, o geotêxtil Bidim recebe grandes parcelas das solicitações tangenciais sem transferir parte das mesmas à geomembrana de PVC, redundando em segurança adicional a esta.
Baseado na solicitação à tração a que o geotêxtil Bidim é submetido durante a fase de concretagem, para a escolha do tipo mais indicado, foi feita uma rápida análise analítica, resultando a escolha por este critério no tipo Bidim RT-10, como segue: Hipóteses mais críticas possíveis: - Não há aderência/atrito entre o geotêxtil/geomembrana - todo peso do concreto está sendo transmitido para o Bidim 1 Ponto 1 - Ponto de máxima solicitação do geotêxtil Bidim. L H P p T e Figura 5 Diagrama de solicitações a que o geotêxtil Bidim estará exoposto. F = Força atuante no geotêxtil Bidim por unidade de comprimento de canal; P = Peso do revestimento de concreto por unidade de comprimento de canal; β = Inclinação do talude do canal; T = Componente tangencial da força P. Temos então: F = P.senβ = γ con.l.e.sen β = T h F = γ con.. e. senγ senγ F = γ con. H. e
Então, F FS = γ con.h.e Onde: max = F F max FS = Fator de segurança; Fmax = Resistência à tração do geotêxtil Bidim; e = Espessura do revestimento de concreto; H = Altura do canal. F = γ con H e F = 2300kg / m³.3,05mx0,07m = 491kgf / m F max = 15kN / m = 1530kgf 1530 FS = = 491 3.17 Na função PROTEÇÃO o geotêxtil Bidim, por ser um nãotecido agulhado, protege a geomembrana de perfurações provocadas pelos agregados do concreto e tráfego dos operários durante os trabalhos de instalação desta e concretagem do revestimento final. A instalação do geotêxtil Bidim entre o solo e a geomembrana foi dispensada devido a inexistência de objetos contundentes, as características do solo e ao criterioso procedimento de regularização precedendo a instalação da geomembrana de PVC. Ainda como função de PROTEÇÃO, o geotêxtil Bidim entre o concreto e a geomembrana, permite movimento do revestimento rígido em função das variações de temperatura (contração e dilatação), sem surgimento de tensões geradas por atrito sobre a geomembrana, impedindo o desgaste da mesma por efeito de fricção (Figura 6).
(O geotêxtil se deforma permitindo um movimento entre o revestimento rígido e a GEOMEMBRANA) Revestimento em concreto Revestimento em concreto Geotêxtil Bidim T T Geomembrana Geomembrana Figura 6 Esquema de solicitação em função de variações volumétricas e proteção do geotêxtil Bidim. 6 APLICAÇÃO E INSTALAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM Após a fase de terraplenagem (que envolveu em alguns casos a troca de solo local para a escavação final de conformação do canal, segundo as seções tipos da Figura2), a construção do revestimento obedeceu, de forma sumária, a seqüência a seguir: a) Locações topográficas de eixos, níveis e seção transversal, Escavação das trincheiras de ancoragem, Colocação dos trilhos para deslocamento do equipamento concretador, Guias para concretagem; b) Regularização, nivelamentos manuais, correções de superfície, Remoção de objetos contundentes (praticamente inexistentes) e, Conformação final da seção; c) Instalação da geomembrana de PVC, fornecida e aplicada pela equipe da Sansuy do norderte S/A, com a colagem das juntas; d) Instalação do geotêxtil Bidim, pela equipe da Sansuy, sobre a geomembrana de PVC, tomando-se o cuidado para que objetos contundentes e estranhos não se alojassem entre as mesmas. Para evitar a formação de juntas longitudinais entre as mantas de geotêxtil Bidim, estas eram cortadas nas dimensões do perímetro do canal (incluindo ancoragens), e dispostas transversalmente ao eixo do mesmo (Figura 7), com recobrimentos de aproximadamente 15 cm.
As mantas de geotêxtil Bidim eram instaladas de jusante para montante no trecho preparado, em relação ao deslocamento do equipamento, para evitar que durante a aplicação do concreto, os agregados viessem a se alojar entre o geotêxtil Bidim e a geomembrana de PVC (Figura 7). 1 15 cm 1 Montante Sentido de deslocamento da maquina revestidora Juzante 1 m = Largura da margem do geotêxtil Bidim Figura 7 Instalação do geotêxtil Bidim. Para se evitar perturbações e dificuldades em virtude do vento nas juntas, as mantas de geotêxtil Bidim receberam pontos de colagem, ou costura manual. Para evitar a formação de rugas nas mantas, foram adotados os seguintes procedimentos: a) Após a instalação da geomembrana de PVC e do geotêxtil Bidim era efetuada a concretagem das trincheiras de ancoragem; b) Lançamento e acabamento do revestimento em concreto com o equipamento concretador. Alguns retoques de acabamento eram feitos manualmente, e a frisagem das juntas de dilatação da mesma forma. O concreto lançado, não muito plástico, de SLUMP < 5, tinha especificação de projeto para resistência característica de 12,5 Mpa (Fck=125 Kgf/cm 2 ).
7 DOCUMENTAÇÃO FOTOGRÁFICA FOTO 1 (11/11/88) Instalação do geotêxtil Bidim RT-10 disposto de modo a formar juntas transversais ao eixo do canal. À direita (parte superior do canal) vêem-se os trilhos de deslocamento do equipamento concretador e a guia de madeira definindo o perfil da borda do canal. FOTO 2 (11/11/88) Instalação do geotêxtil Bidim RT-10 de jusante para montante em relação ao sentido de deslocamento do equipamento concretador. Ao fundo, o equipamento concretador, máquina revestidora Gomaco CP-450.
FOTO 3 (11/11/88) Operário à frente efetuando pontos de junção nas mantas de geotêxtil Bidim por costura, e o operário ao fundo na mesma operação com cola. A função da junção das mantas por pontos é impedir sua movimentação por efeito do vento. FOTO 4 (11/11/88) Geotêxtil Bidim já instalado sobre a geomembrana de PVC, em condições de receber o revestimento final em concreto simples.
FOTO 5 (11/11/88) Vista geral da máquina revestidora Comaco CP-450. À frente, revestimento em concreto pronto, acabado e com as juntas frisadas. Ao fundo, geotêxtil Bidim instalado pronto para receber o concreto. FOTO 6 (11/11/88) Trecho do canal principal com o revestimento pronto no sistema geomembrana de PVC - geotêxtil Bidim - concreto simples (e=7 cm).