Rip Rap 342z4b

RIPRAP Rip-rap

é nomeadamente uma camada relativamente fina e comprida,

aproximadamente equidimensional, de rochas e fragmentos de rochas duráveis, posicionadas em colchões para dissipar a energia da água e proteger taludes, bancos de canais ou de praias da erosão causadas pela ação do runoff, correntes, ondas ou gelo. O leito é normalmente uma camada de areia e brita colocada abaixo do riprap para prevenir erosão do material abaixo do riprap. A maioria das barragens contém no mínimo uma zona que usa rocha. A rocha é utilizada como riprap para proteção contra a erosão ou como zona de filtro que reforça ou drena a estrutura. Figura 18.1 – o riprap apropriadamente colocado no colchão. O riprap é uma rocha de pedreira, angular e o colchão é de brita rolada arredondada. A escavadeira está colocando e arrumando as rochas no colchão

O termo proteção de talude é frequentemente usado intercambiavelmente, mas nem toda proteção de talude é riprap. Solo cimento é também normalmente utilizado como proteção. Riprap é uma montagem de rochas “aninhadas” juntas para proteger uma estrutura ou área da ação da água. A estabilidade de uma montagem é uma função do tamanho individual da rocha, forma, peso e durabilidade. A montagem das rochas depende das características individuais das rochas quanto a estabilidade e também das condições do local, graduação e espessura. A montagem é projetada para minimizar vazios e a espessura da camada do riprap para manter o volume do material o mais baixo possível. A colocação adequada do intertravamento dos fragmentos individuais dentro da camada de rocha é que resiste a ação da água. A figura 18.2 mostra o que acontece se o riprap não é projetado, obtido e colocado adequadamente. O riprap pode ser manualmente colocado para reduzir os espaços vazios e maximizar o arranjo do intertravamento, mas raramente isto é econômico (fig. 18.3) A maioria dos riprap são basculados e dispostos nos locais por gravidade

com pouco ou nenhum ajuste adicional (fig 18.4). Por isso, as peças individuais do riprap devem ter características apropriadas de modo que as rochas possam ser processadas, manuseadas e dispostas de modo que a camada permaneça intacta durante a vida útil de projeto. O capitulo discute: (1) Avaliação da fonte do riprap; (2) Inspeção “in situ” para assegurar que as amostras são apropriadamente produzidas pela fonte; (3) apresentação de informações para projetistas e orçamentistas e, (4) Fatores de desperdício na produção de riprap. Uma experiência geológica, o conhecimento de métodos de detonação e tipos de explosivos e uma compreensão de equipamentos envolvidos no processamento e transporte do riprap é importante para avaliação, produção e colocação do riprap. A maioria das discussões aplica-se a rochas adequadas como agregados e grandes fragmentos usados para rodovias, quebra-mares e proteção de docas e canais. Este capitulo é orientado para aquisição de material adequado para um riprap. Este capítulo deve ser usado conjuntamente com o procedimento USBR 6025 – amostragem e teste de avaliação da qualidade para rochas de riprap para controle de erosão de taludes. O Padrão de projeto USBR 13 para bancadas de barargens (DS13) é discutido no capitulo 7, proteção de taludes com riprap do Padrões de projeto do USBR DS13. Outros documentos, tais como o manual 1110-2-2301 do U.S. Army Corps of Engineers, para projeto e engenharia de projeto hidráulico de canais de controle de enchentes, também fornecem informações sobre projetos e fontes de avaliação. Nota: procedimentos de testes desenvolvidos para testes similares sobre as características do riprap feitas por diferentes organizações não são necessariamente iguais.

Avaliação Os procedimentos de teste apropriados devem ser selecionados baseados nos testes atuais e nos equipamentos de teste disponíveis. A avaliação em grande parte das discussões seguintes é mais um guia do que uma regra rígida ou condição. O que é inaceitável em um local pode ser aceitável em outro local. Lembre-se que a fonte de riprap deve ser capaz de fornecer um material adequado em quantidade suficiente a um custo razoável. Os três elementos em cada avaliação de fonte são: qualidade, quantidade e custo. Qualidade A qualidade da rocha é determinada por testes de laboratório, porém a escolha e a seleção das amostras pelo pessoal de campo são críticas na determinação da qualidade do riprap. Existem numerosas pedreiras e lavras capazes de produzir agregados, porem nem todas as fontes são adequadas para produção de riprap A fonte de riprap deve produzir riprap com peso, tamanho, forma, graduação e durabilidades necessárias para serem processadas e colocadas e então permanecerem “aninhadas” pela vida do projeto. O desempenho em estruturas existentes é um método valido para avaliação da qualidade do riprap de uma determinada fonte. Forma A forma de fragmentos individuais da rocha afeta a trabalhabilidade e o assentamento da montagem das rochas. As “pedras naturais” dos depósitos aluviais e glaciais são geralmente arredondadas a subarredondados e são mais fáceis de obter, manusear, e colocar e, são conseqüentemente mais trabalháveis. As pedras arredondadas são mais menos resistentes ao movimento. A força de arrasto em pedras arredondadas é menor do que entre fragmentos angulares da rocha. Intertravamentos dos blocos arredondados das pedras é mais pobre do que em fragmentos angulares de medidas iguais. Em conseqüência, o assentamento de pedras arredondadas tem mais probabilidade de ser removido ou corroído pela ação da água. As rochas de forma angular em forma aninhadas e

juntas resistem ao movimento produzido pela água e produzem um melhor riprap. Os fragmentos da rocha devem ter bordas afiadas, angulares, limpas nas interseções de faces relativamente planas. Os depósitos glaciais ou aluviais são usados como fontes do riprap somente se as pedreiras de rocha não estiverem disponíveis, sejam demasiado distante, ou incapazes de produzir os tamanhos apropriados. A menos que o talude do projeto estiver em um ângulo ao sentido da onda ou da energia da onda e a ação erosiva da água no talude for baixa, pedras arredondadas a sub-arredondadas serão usadas tipicamente somente a montante dos aterros, em filtros subjacentes, ou como material de embalagem em gabiões. Não mais do que 30 por cento dos fragmentos do riprap devem ter uma relação 2.5 do mais comprido ao menor dos eixos da rocha. As pedras que têm uma relação maior de 2.5 são tabulares ou alongadas. Estas partículas tabulares ou alongadas (figura 18-5) tendem a construir uma ponte através das partes mais maciças ou a projetar-se para fora do assentamento das pedras. Durante a manipulação, transporte, e a colocação, estes fragmentos alongados ou tabulares de rocha tendem a quebrar em fragmentos menores e poderiam mudar significativamente a graduação ou a espessura da camada protetora. Quase todos os tipos duráveis de rocha podem fornecer o material na forma apropriada, mas não todos os tipos de rocha podem ser explodidas e processadas economicamente em formas adequadas. O alinhamento e as fraturas minerais dentro do maciço da rocha são os fatores preliminares que afetam o desenvolvimento da forma. As rochas ígneas e algumas sedimentares são capazes de gerar fragmentos em forma apropriada. Entretanto, o fraturamento secundário

ou

cisalhamentos

afetarão

a

forma.

As

rochas

que

tem

descontinuidades com espaçamentos próximos tendem a produzir fragmentos que são demasiadamente pequenos. Rochas sedimentares que tem partes planas tendem a produzir formas planas. As rochas metamórficas tendem a quebrar-se ao longo de juntas, das clivagens, ou das bandas mineralizadas e produzem frequentemente formas alongadas.

Peso e tamanho O peso e tamanho das peças individuais do riprap são fatores essenciais na força de resistência à erosão da água. O peso do fragmento de rocha é um elemento de projeto para riprap, mas existe difículdade em obter no campo em relação a grandes tamanhos. A relação entre peso e tamanho é aproximadamente: Wn = 0.75 γDn

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Onde Wn = Porcentagem do peso total da rocha onde a porcentagem n é a menor

γ = Peso específico da rocha Dn = diâmetro representativo da rocha onde o percentual n é menor. Esta fórmula assume que a forma do fragmento de rocha está entre uma esfera e um cubo. O peso e o tamanho podem ser determinados no laboratório ou no campo. O peso unitário do riprap geralmente varia de 2.4 a 2.8 t/m3 e correlaciona com o peso especifico seco de superfície saturada (PESSS). Rochas que possuem PESSS acima de 2.6 são tipicamente adequadas para riprap. A determinação de uma relação entre peso e tamanho é difícil. Rochas são também graduadas pelo tamanho ou contadas e pesadas, mas raramente o peso e tamanho são correlacionados. Dificilmente as rochas partem-se em formas cúbicas perfeitas; e devido às varias formas e tamanhos, a pesagem e classificação de peças individuais é difícil. O American Society for Testing and Material tem o procedimento D-5519 que apresenta três métodos de obter os dados de tamanho e peso. Tipicamente, para tamanhos acima de 1 metro de diâmetro mínimo, as peças de rochas são classificadas pelo tamanho através de peneira ou com um padrão, e o numero de peças individuais são contados dentro de cada grupo. Estas pilhas podem então ser pesadas e as peças individuais ajustadas para determinado tamanho. Para peças individuais maiores do que 1 metro, o tamanho é normalmente determinado pela utilização de uma fita métrica que mede o máximo e o mínimo tamanho das peças. O peso é determinado a partir de um gráfico que assume que a forma está entre um cubo e uma esfera.

A maioria das fontes de rocha é capaz de produzir rochas com tamanho e peso adequados. O tamanho raramente impacta o uso como fonte de riprap a menos que mais do que 30% das rochas sejam alongadas ou finas. Em circunstancias especiais, a mineralogia e a porosidade controlam o peso. A porosidade de algumas rochas vulcânicas extrusivas ou sedimentares podem afetar o peso. Rochas que possuam PESSS abaixo de 2.3 normalmente não são consideradas para uso como riprap. Geralmente, as rochas que possuem um baixo peso unitário são fracas e tendem a fraturar com o manuseio. Gradação A gradação desejável consiste de frações de tamanho das partículas individuais que irão aninhar-se e resistir às condições ambientais. O projeto de gradação é baseado na habilidade da fonte em produzir tamanhos adequados. A mineralogia inerente das rochas, clivagem, e as fraturas controlam o tamanho dos fragmentos da rocha.

A detonação, escavação e o processamento também afetam o

tamanho. A gradação mais aceitável para o riprap é obtida pelo entendimento das características da rocha, pela técnica adequada de detonação e pelo processamento. Raramente a mistura de diferentes tamanhos de rocha poderá atingir uma graduação adequada para riprap devido à tendência de grandes fragmentos se separarem dos pequenos fragmentos durante o manuseio e transporte. O processamento normalmente é limitado a rodar os fragmentos de rochas sobre uma peneira estacionaria (fig 18-6) ou classificadas mecânicamente através de caçambas ou rastelo (fig 18-7). Raramente a rocha é processada com mandibulas ou triturador giratório exceto para testes. A segregação de peças grandes e menores é controlada pela redução do numero e quantidade de quedas durante o manuseio e processamento. O manuseio pode ser mantido ao mínimo possível. A maioria das pedreiras de rochas ígneas e sedimentares mais grosseiras é capaz de produzir graduações aceitáveis para riprap. A faixa de graduação para fontes sedimentares depende do ambiente deposicional. As rochas derivadas de

ambientes deposicionais têm mais probabilidade de produzir um riprap melhor graduado. A faixa de tamanho é controlada pela descontinuidade nas rochas. O basalto colunar, algumas rochas sedimentares de granulação fina e rochas metamórficas comumente tem planos inerentes de fraquezas que limitam grandes tamanhos de riprap. Rochas com fraturas de grau intenso a moderado raramente produzem graduação adequada para riprap. Durabilidade A durabilidade do riprap afeta a capacidade de uma fonte de fornecer uma gradação, tamanho e forma consistente e a característica de resistir a erosão e outras influencias ambientais. A durabilidade é tipicamente determinada por teste de laboratório. Mas a durabilidade pode ser avaliada pela observação de superfícies expostas, talus e pilhas de rejeitos ou através de uma avaliação de enrocamento que já utiliza a fonte potencial ou material similar. Fendilhamento, rachaduras, laminamento, rupturas, desagregações, dissoluções e desintegrações são formas comuns de deterioração de rochas.