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CURSO DE CAPACITAÇÃO EM ESTRUTURAS DE BARRAGENS: TERRA, ENROCAMENTO E

REJEITOS

PROFESSOR: Dr. Sidnei Helder Cardoso Teixeira

Introdução, tipos de barragens de terra e de enrocamento

INFORMAÇÕES IMPORTANTES

OBJETIVO:

Prover os alunos de conhecimentos necessários para a elaboração de projetos debarragens de terra e de enrocamento, desde a etapa de concepção até o projetoexecutivo, bem como para avaliar o desempenho de barragens em operação. O alunodeverá conhecer os critérios de projeto, métodos de análise e métodos construtivos.

DURAÇÃO:

Aulas semanais com duração de 4h (Totalizando 60h/ semestre).

PROCEDIMENTOS DIDÁTICOS:

Aulas expositivas em sala de aula, utilizando recursos como quadro negro, retroprojetor e projetor;

Realização de trabalho prático de projeto.

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TÓPICOS ABORDADOS

Introdução, tipos de barragens de terra e de enrocamento

Objetivos de uma Barragem de Terra e Enrocamento

Finalidades do Reservatório

Fases do Projeto

Lei Nº 12.334 /2010 – Política Nacional de Segurança de Barragens

Partes integrantes de uma barragem

Arranjo Geral

Seções e Fatores que Influenciam na Determinação da Seção Típica

Classificação das Seções Típicas

Critérios para escolha do tipo e local de implantação de uma barragem;

Investigação geotécnica de fundação de barragens e áreas de empréstimo;

Tratamento de Fundações de Barragens em Rocha e Solos

Solos permeáveis com perda d'água excessiva

Solos Moles

Solos Porosos (Colapsíveis) com Perda D'água Excessiva e Recalque Bruto, Imediato e Grande

Tratamento de Fundações em Rochas que Apresentam Problemas na Fundação de uma Barragem, com Soluções para Eliminar, Reduzir ou Controlar o Problema

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Critérios de projeto de barragens de terra e enrocamento

Sistemas de vedação e de drenagem interna

Análises de percolação

Análises de estabilidade de taludes

Análises de deformações

Métodos construtivos de barragens de terra e enrocamento

Métodos construtivos de barragens de rejeitos

Obtenção do Rejeito Mineral: Processos, Tratamento e Logística

Métodos Construtivos (para Montante, Linha de Centro e para Jusante)

Lançamento de rejeitos (Single Point Discharge, spiggoting e Cycloning )

Instrumentação e análise de desempenho

Sistema extravasor

Noções de estudos hidrológicos

Tipos de vertedores

Inspeções e identificação de manifestações patologicasem barragens

CONCEITOS

LEI 12.334/2010(PNSB) E RESOLUÇÃO No 143, DE 10 DE JULHO DE 2012

“qualquer estrutura em um curso permanente ou temporário de água para fins decontenção ou acumulação de substâncias líquidas ou de misturas de líquidos e sólidos,compreendendo o barramento e as estruturas associadas.”

CBDB – COMITÊ BRASILEIRO DE BARRAGENS

“...obstáculos artificiais com a capacidade de reter água, qualquer outro líquido, rejeitos,detritos, para fins de armazenamento ou controle, podem variar em tamanho desdepequenos maciços de terra, usados frequentemente em fazendas, a enormes estruturasde concreto ou de aterro, geralmente usadas para fornecimento de água, de energiahidrelétrica, para controle de cheias e para irrigação, além de diversas outras finalidades. ”

Prof. Maria José C. P. Alves Lima - IME

“Obra artificial construída através de um curso d'água, para acumulação, controle e desviode água. Designam-se como obras secundárias, as barragens que completam ofechamento de um reservatório nas suas zonas periféricas.”

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FINALIDADES

Uma barragem pode ser construída para atender a uma finalidade

específica ou a finalidades múltiplas, a seguir relacionadas:

Geração de energia elétrica

Abastecimento de água

Controle de enchentes

Navegação

Saneamento

Irrigação

Contenção de rejeitos, etc.

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TIPOS DE BARRAGENS

Os tipos de barragens mais usuais, relacionados aos materiais de construção e à

sua geometria são os seguintes:

Barragem de gravidade (concreto)

Barragem de gravidade aliviada (concreto)

Barragem em arco (concreto armado)

Barragem de terra

Barragem de terra - enrocamento.

Massad (2003) cita também como alternativa a barragem de contraforte e barragem

de aterro hidráulico.

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BARRAGEM DE GRAVIDADE

Este tipo de barragem funciona em função do seu peso;

Em geral, requer fundações em rocha, por questões de capacidade de suporte do terreno;

Verificação de estabilidade em função do Tombamento e Deslizamento;

As subpressões na base ocorrem em consequência da percolação de água pelo maciço

rochoso de fundação que, via de regra, apresenta-se fraturado ou fissurado;

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BARRAGEM DE GRAVIDADE ALIVIADA

Esta estrutura “é alternativa à barragem de gravidade maciça. Nesta última, o concreto está

mal aproveitado porque as solicitações são muito menores que a resistência do concreto. Na

comparação, constata-se que a barragem de gravidade aliviada traz economia no volume e

diminuição das áreas sobre as quais pode agir a subpressão e a pressão intersticial.”

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BARRAGEM DE CONCRETO ( ARCO)

A sua forma, com dupla curvatura (" casca" ) faz com que o concreto trabalhe em compressão;

Note-se que só é possível construi-la engastada em vales fechados, em que a relação entre a

largura da crista e a altura da barragem é inferior a 2,5;

O problema é hiperestático e requer compatibilidade de deformações entre estrutura de

concreto e solo rochoso, gerando necessidade de se conhecer o modulo de elasticidade da

rocha.

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BARRAGENS DE TERRA Tipo de barragem mais em uso entre nós, pelas condições topográficas, com vales muito abertos, e da

disponibilidade de material terroso no Brasil;

Tolera fundações mais deformáveis, podendo-se construir barragens de terra apoiadas sobre solos moles,

como no caso da barragem do rio verde, próxima a Curitiba, com 15 m de altura máxima;

A inclinação dos taludes de montante e de jusante é fixada de modo a garantir a estabilidade durante a vida útil

da barragem, mais especificamente, em final de construção, em operação e em situações de rebaixamento

rápido do reservatório;

Passível de Piping e erosões superficiais.

Possuem sistema de drenagem interna para permitir estabilidade da estrutura.

É uma estrutura zoneada, ou seja, construída com um único material de empréstimo.

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BARRAGEM DE TERRA-ENROCAMENTO

A mais estável dentre as barragens de terra e terra-enrocarnento, não havendo registro de ruptura

envolvendo seus taludes;

Material de enrocamento (Rochas) com elevado ângulo de atrito e garantem estabilidade nos taludes

de montante e jusante, ainda que íngremes;

Núcleo argiloso possibilita estanqueidade do sistema e represamento da água;

O núcleo pode ser centrado ou inclinado para montante;

Compressibilidades entre argila e enrocamento similares =Exercer pressão maior nas fundações;

Compressibilidade da argila superior ao do enrocamento = Arqueamento da estrutura

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BARRAGEM DE CONTRAFORTE

Estas barragens de concreto estrutural são constituídas de lajes ou abóbadas múltiplas

inclinadas, apoiadas em contrafortes;

Requerem uma quantidade menor de concreto, consequentemente menor forma e armação;

A estabilidade quanto ao deslizamento é favorecida pela inclinação da resultante do empuxo

hidrostático;

Esse tipo de obra requer cuidados com as fundações, pois a sua base, em contato com o

maciço rochoso, é relativamente pequena = Vantagem quanto à subpressão.

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BARRAGEM DE ATERRO HIDRÁULICO

São barragens em que o aterro é construído por processo hidráulico, isto é, o solo é

transportado com água, por meio de tubulações, ate o local de construção;

Ao ser despejado, o material segrega-se, separando-se as areias, que formam os espaldares

do aterro, dos finos (siltes e argilas), que acabam por constituir o núcleo da barragem;

Baixo custo;

Grande volume de solo se despende, em virtude do abatimento dos taludes (1:5);

Em face do processo construtivo, as areias dos espaldares apresentam-se com compacidade

fofa e saturada, sujeitas ao fenômeno da liquefação.

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ETAPAS DE PROJETOS DE BARRAGENSMultidisciplinaridade de ramos ( Geologia, Hidráulica, Hidrologia, Mecânica dos Solos,

Estatística, Mecânica, Eletricidade, etc.);

As etapas podem ser discriminadas da seguinte maneira:

a) Planejamento

b) Viabilidade técnico-econômica

c) Anteprojeto

d) Projeto básico

e) Projeto executivo.

a) Planejamento

Influenciado por condições, tais como, topográficas, hidrográficas, econômicas e às vezes

políticas, que geralmente são diferentes para cada região;

O melhor aproveitamento é obtido quando há regularização do seu deflúvio natural por meio de

grandes reservatórios, criados pelas barragens.

Para que o aproveitamento do potencial do rio seja integral, é preciso que o nível d'água de

montante de uma usina alcance o nível de jusante da próxima usina de montante, de modo a

que resulte uma sequência contínua de degraus, sem trechos intermediários não aproveitados.

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ETAPAS DE PROJETOS DE BARRAGENS

b) Viabilidade Técnico – econômica

São realizados estudos para decidir-se se o custo do produto final, onde são incluídos custos

de projeto, de construção, de desapropriações, de juros do capital investido, as despesas

diretas e indiretas de operação, fica dentro de limites preestabelecidos, relacionados ao

benefício por ele proporcionado.

c) Anteprojeto

No início da etapa de anteprojeto, já deve estar definido o tipo de barragem e o local para a sua

construção;

São analisadas algumas alternativas da posição do eixo, bem como do arranjo das estruturas e

esquemas do desvio do rio para a construção. São definidas as áreas a serem desapropriadas

para a construção do empreendimento e escolhidas as jazidas para a obtenção de materiais

para a construção do aterro, enrocamento, filtros e transições.

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ETAPAS DE PROJETOS DE BARRAGENSd) Projeto Básico

O produto final do projeto básico é um conjunto de desenhos necessários para se colocar aobra em concorrência e para a contratação da empreiteira.

É constituído de um caderno de desenhos, uma planilha de quantidades de serviços e demateriais, um volume de especificações técnicas de construção e outro contendo as normas demedição e pagamento. Contém ainda cronograma sumário para construção das obras;

Estes documentos são acompanhados de um relatório, onde são expostos os critériosutilizados para o desenvolvimento do projeto e onde são feitas as recomendações para oprosseguimento dos serviços.

e) Projeto Final

No projeto básico é também apresentada uma sugestão de esquema para o desvio do no. a fimde permitir a execução das obras a seco;

São estabelecidas vazões de projeto, para a construção das ensecadeiras em época deestiagem e para dimensionamento dos túneis de desvio ou das seções estranguladas dorio, durante o período de construção das obras;

Estas vazões são calculadas, assumindo-se riscos correspondentes a tempos de recorrência,estabelecidos em função dos danos que poderão resultar se houver o galgamento dasensecadeiras durante a construção da barragem;

A empreiteira poderá executar as obras de desvio, seguindo a sugestão apresentada pelaprojetista ou segundo ao próprio projeto.

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