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Título: Avaliação de uma metodologia para projeto de pequenas barragens de terra no semiárido: construção, ensaios e modelagem numérica
Título em inglês: Evaluation of a methodology for the design of small earth dams in semiarid region: construction, testing and numerical modeling
Autor(es): Leme, Rosiel Ferreira
Orientador(es): Silva Filho, Francisco Chagas da
Palavras-chave: Recursos hídricos
Talude - Estabilidade
Solos não saturados
Data do documento: 31-Ago-2015
Citação: LEME, R. F. (2015)
Resumo: Uma das problemáticas do semiárido nordestino é a escassez de recursos hídricos. Para atenuar este forte problema regional, é comum realizar o armazenamento da água, durante o inverno, em barramentos com pequeno volume de acumulação, construídos geralmente com maciços ineficientemente compactados, o que pode contribuir para a ruptura da obra durante o enchimento. O objetivo principal deste trabalho é avaliar uma metodologia de construção de barragens de terra em regiões semiáridas, levando em consideração os problemas de compactação inadequada e escassez de água. Para tanto, foi empreendido um estudo, a partir de bases teóricas e experimentais, a fim de melhor entender o comportamento mecânico de pequenas barragens que entram em colapso durante seu primeiro enchimento. Para tanto, foi construída uma barragem experimental no Município de Quixadá-CE, seguindo a proposta de Miranda (1988), que sugere uma seção-tipo zoneada, construída com baixa umidade, tendo o núcleo melhor compactado e os espaldares executados com compactação menos eficiente. O maciço desta barragem experimental foi, então, instrumentado, com piezômetros e réguas linimétricas, para monitorar o enchimento e a operação. Outro estudo desenvolvido nesta pesquisa foi o emprego vanguardista, na avaliação da sucção em barragens de terra, de um equipamento desenvolvido por pesquisadores da Engenharia Agrícola da Universidade Federal do Ceará (UFC), para a determinação da umidade do solo, um sensor capacitivo. Para a obtenção dos parâmetros geotécnicos do maciço, foram realizados ensaios de caracterização, compactação, adensamento duplo, permeabilidade e cisalhamento direto e de compressão triaxial (saturado e não saturado), além de ensaios para a determinação da curva de retenção do solo (método do papel de filtro). Os resultados foram utilizados em uma modelagem numérica de fluxo em regime transiente, com o auxílio do programa Slide, associados ao UNSTRUCT, para a previsão do comportamento tensão x deformação do solo da barragem experimental. As análises indicaram a ocorrência de colapso da estrutura do solo dos taludes, fenômeno observado in loco após o enchimento, já que a obra apresentou grandes trincas longitudinais em seus taludes. A estabilidade da barragem também foi avaliada, através da redução dos parâmetros de resistência ao cisalhamento, constatando sua estabilidade, e comprovando, assim, a eficiência da proposta de Miranda (1988), de um maciço zoneado construído com redução de custos de terraplenagem e do consumo de água, contribuindo para o desenvolvimento de uma metodologia de baixo custo para a construção de pequenas barragens no semiárido brasileiro.
Abstract: A common problem of the Brazilian semiarid regions is water scarcity. An alternative to attenuate this severe regional problem consists in storing water during the rainy season, in dams with small storage volumes, usually built with inefficiently compacted embankments, which can contribute to the collapse during the first filling. The main goal of this work is to evaluate a construction methodology for earth dams in semiarid regions, taking into account the problems of inadequate compaction and water shortages. To achieve this, a study was done on a theoretical and experimental basis, in order to better understand the mechanical behavior of small dams that collapse during the first filling. An experimental dam was built in Quixadá-CE, following the proposition of Miranda (1988), which suggests a zoned cross section, built with low water content, with a better compacted core and side slopes with less efficient compaction. The embankment of this experimental dam was instrumented with piezometers (standpipes) and limnimetric rules, to monitor the filling and operation stages. Another developed study in this research refers to the avant-garde evaluation of suction in earth dams, using a device developed by researchers from the Department of Agricultural Engineering, at the Federal University of Ceará, a capacitive sensor. To obtain the geotechnical parameters for the embankment soil, some laboratory tests were performed, such as characterization tests, compaction, consolidation and permeability tests, as well as shear strength and triaxial compression (saturated and unsaturated) ones, and also tests to determine the soil-water characteristic curve (using the filter paper method). The results were used in a numerical modeling of transient flow, using the software Slide, associated with UNSTRUCT, to predict the stress-strain behavior of the experimental dam. The results pointed to the occurrence of collapse in the soil structure of the slopes, which indeed happened after the first filling, since large longitudinal cracks were found in loco. The dam stability was also evaluated, by reducing the shear strength parameters, noting its stability, and thus proving efficient what Miranda (1988) proposed: a zoned embankment built with reduced costs of earthworks and low water consumption, contributing to the development of a low-cost methodology for the construction of small dams in the Brazilian semiarid.
Descrição: LEME, R. F. Avaliação de uma metodologia para projeto de pequenas barragens de terra no semiárido: construção, ensaios e modelagem numérica. 2015. 223 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/16525
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