1 B A R R A G E N S UMA INTRODUÇÃO PARA GRADUANDOS Prof. David de Carvalho – d 33 c @ uol . com . brEm Atualização - Julho/ 2011UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE ENGENHARIA AGRÍCOLA www.feagri.unicamp.br B A R R A G E N S Uma Introdução Para Graduandos Parte I Introdução Principais UtilizaçõesPrincipais Tipos Barragens de Terra: Principais Componentes Desvio do Rio Investigação do Subsolo Elementos de Mecânica dos Solos Bibliografia Básica PROF. DAVID DE CARVALHO d33c @ uol.com.br JUNTAMENTE COM O TEXTO A
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE ENGENHARIA AGRÍCOLA
Uma Introdução Para Graduandos
Desvio do Rio
Investigação do Subsolo
PROF. DAVID DE CARVALHO
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COMPREENSÃO DAS FRASES NO INÍCIO DE CADA
CAPÍTULO E A INTERPRETAÇÃO DO CONTEÚDO DAS
FOTOS E FIGURAS SÃO IMPORTANTES PARA SEREM
ALCANÇADOS OS OBJETIVOS DESTE MATERIAL DIDÁTICO
HOMENAGENS
conduziram a Geotecnia e a Engenharia de Barragens à
comprovada competência que hoje tem”
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Arthur Casagrande Vitor F.B. De Mello
Karl Terzaghi
AGRADECIMENTOS
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Aos colegas que compartilharam suas experiências através
de publicações, palestras, divulgação de fotos e comunicações
verbais, possibilitando o desenvolvimento
deste trabalho
and publish meaningful experiences for the betterment of the
profession”
“Karl Terzaghi”
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INTRODUÇÃO
“Engineering is indeed a noble sport, and the legacy of good
engineers is a better physical word for those who follow
them.”
“Ralph Peck”
Neste Capítulo I apresentam-se os seguintes tópicos os quais têm
sua importância para aqueles que iniciam seus estudos em
Barragens:
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- Introdução – Etapas de projeto;
- Segurança de barragens;
- Bibliografia relativa a barragens;
- Instituições governamentais relacionadas a barragens;
- Observações pertinentes ao Capitulo I – Introdução
- Questões relativas ao Capítulo I - Introdução
- Figuras relativas ao Capítulo I - Introdução
I-1 – INTRODUÇÃO – ETAPAS DE PROJETO
Elemento vital da vida da sociedade atual, as barragens vêm sendo
construídas desde a antiguidade. Os objetivos de sua construção têm
aumentando ao longo das últimas décadas. Mesmo as pequenas
barragens estão ganhando importância
econômica e ambiental, entre as quais a geração de energia elétrica
através de pequenas centrais hidrelétricas, contenção de rejeitos,
aqüicultura, etc.
Para ser classificada como Grande Barragem, a barragem deve ter
altura maior ou igual a 15 metros, a partir de seu alicerce, de
acordo com a Comissão Internacional de Grandes Barragens. Se a
barragem tiver entre 5 e 15 metros de altura
e seu reservatório tiver capacidade superior a 3 milhões de m
3
, também é classificada como Grande Barragem. Partindo-se desta
definição, existem hoje no mundo cerca de 50.000 grandes
barragens.
As barragens de pequeno porte são freqüentemente construídas,
havendo uma tendência atual de um aumento acelerado no número de
empreendimentos a serem instalados. Isto, devido às suas aplicações
como citado e também devido às
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dificuldades de se construir grandes barramentos, tendo em vista a
falta de lugares, os impactos ambientais e também o custo elevado
de sua implantação.
A implantação de uma barragem exige a utilização de técnicas de
várias áreas
do conhecimento. Dependendo dos objetivos da obra, pode-se
necessitar de conhecimentos específicos. Por exemplo, na
implantação de uma PCH (pequena central hidrelétrica), são
necessários conhecimentos eletrotécnicos. No entanto,
independentemente do objetivo da obra, sempre são necessários os
conhecimentos geotécnicos, utilizados na escolha do local de
implantação e na construção do maciço compactado, e também os
conhecimentos hidrológicos.
Um empreendimento para chegar ao início da obra de sua implantação
devepassar pelas seguintes etapas de projeto: - Planejamento
-
Viabilidade técnica -
Viabilidade econômica - Anteprojeto - Projeto básico
- Projeto executivo
Neste texto, Parte I deste trabalho de barragens, a partir do
Capítulo II, são apresentados primeiramente os principais elementos
constituintes de uma barragem de terra. A seguir são apresentadas
as formas de desvio do rio para a construção da barragem.
Concluindo, são apresentados os ensaios geotécnicos básicos, de
campo e laboratório, necessários para as etapas de projeto.
Na parte II deste trabalho serão apresentados os assuntos
referentes ao “Fluxo de Água nos Solos” e “Estabilidade de
Taludes”.
I-2- COMPETÊNCIA PARA DESENVOLVIMENTO DE PROJETO E CONSTRUÇÃO DE
BARRAGENS
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No Brasil o Confea (Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e
Agronomia) reconhece como competência do Engenheiro Civil,
Engenheiro Agrícola e Engenheiro Agrônomo as atividades de projeto
e execução de barragens de terra.
Durante o período de 1988 a 1998, o Confea através de decisão
normativa no 031/88 restringiu a competência do Engenheiro
Agrícola e Engenheiro Agrônomo, permitindo na época sua atuação
apenas em barragens com até 5 metros de altura. Atualmente, através
da decisão normativa no 61, de 27 de março de 1998, o Confea
revogou a portaria no 031/88.
Essa decisão normativa no 61 encontra-se na integra no
Capítulo XIII deste
trabalho.
Ressaltam-se aqui as seguintes colocações dessa decisão
normativa:
a- considera que o grau de risco de uma barragem não é dado somente
pela altura de construção, pois o mesmo envolve várias
peculiaridades, entre elas a bacia hidrográfica, solo e outros
fatores;
b- considera que o Engenheiro Agrícola é profissional capaz de dar
soluções de
engenharia para o meio rural;
c- considera que no currículo mínimo do curso de Engenharia
Agrícola existem várias disciplinas que conferem a plena
capacitação para que esses profissionais desenvolvam esta atividade
livremente, quando para fins agrícolas.
I-3- SEGURANÇA DE BARRAGENS
Os aspectos relativos à segurança devem começar durante a
construção da barragem e perdurar durante toda sua
existência.
São fundamentos da Política Nacional de Segurança de Barragens que
a segurança de uma barragem deve ser considerada nas suas fases de
planejamento,
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projeto, construção, primeiro enchimento e primeiro vertimento,
operação, desativação e de usos futuros. São seus fundamentos
também que o empreendedor é o responsável legal pela segurança da
barragem, cabendo-lhe o desenvolvimento de ações para
garanti-la.
As conseqüências do rompimento de uma barragem geralmente são
trágicas em termos de perda de vidas, em termos ambientais e em
termos econômicos.
Particularmente no Brasil deve-se dar atenção especial à segurança
de barragens, pois somente nos últimos anos ocorreram mais de 400
acidentes registrados em obras hídricas. Se acrescentar-se os casos
de incidentes e acidentes
com pequenas barragens, como em propriedades rurais, por exemplo,
têm-se milharesde casos.
Do ponto de vista da prevenção, um “acidente” é o evento não
desejado que tenha por resultado uma lesão ou enfermidade a um ser
humano ou um dano à propriedade. Um “incidente” pode ser definido
como sendo um acontecimento não desejado ou não programado que
venha a deteriorar ou diminuir a eficiência operacional do
empreendimento. A partir do entendimento do significado desses
conceitos, pode-se dar início aos processos de controle de todas as
causas e origens dos incidentes acidentes.
O Decreto No 7.257, relacionado ao Sistema Nacional de Defesa
Civil, de quatro de agosto de 2010, apresenta as seguintes
definições:
I - defesa civil: conjunto de ações preventivas, de socorro,
assistenciais e recuperativas destinadas a evitar desastres e
minimizar seus impactos para a
população e restabelecer a normalidade social; II - desastre:
resultados de eventos adversos, naturais ou provocados pelo
homem sobre um ecossistema vulnerável, causando danos humanos,
materiais ou ambientais e conseqüentes prejuízos econômicos e
sociais;
III - situação de emergência: situação anormal, provocada por
desastres, causando danos e prejuízos que impliquem o
comprometimento parcial da capacidade de resposta do poder público
do ente atingido;
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Em 20 de setembro de 2010, aprovou-se no Brasil a Lei No
12.334, que estabelece a Política Nacional de Segurança de
Barragens (PNSB) e cria o Sistema Nacional de Informações sobre
Segurança de Barragens (SNISB).
A Lei No 12.334 encontra-se na integra no Capitulo XII deste
trabalho.
Esta Lei aplica-se a barragens destinadas à acumulação de água para
quaisquer usos, à disposição final ou temporária de rejeitos e à
acumulação de resíduos industriais que apresentem pelo menos uma
das seguintes características:
I - altura do maciço, contada do ponto mais baixo da fundação à
crista, maior ou igual a 15m (quinze metros);
II - capacidade total do reservatório maior ou igual a
3.000.000m3 (três milhões de metros cúbicos);
III - reservatório que contenha resíduos perigosos conforme normas
técnicas aplicáveis;
IV - categoria de dano potencial associado, médio ou alto, em
termos econômicos, sociais, ambientais ou de perda de vidas
humanas, conforme definido no art. 6o. da Lei.
Em seu Art. 17 a Lei No 12.334 estabelece que o empreendedor
obriga-se a:
I - prover os recursos necessários à garantia da segurança da
barragem;
II - providenciar, para novos empreendimentos, a elaboração do
projeto final como construído;
III - organizar e manter em bom estado de conservação as
informações e a documentação referentes ao projeto, à construção, à
operação, à manutenção, à segurança e, quando couber, à desativação
da barragem;
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IV - informar ao respectivo órgão fiscalizador qualquer alteração
que possa acarretar redução da capacidade de descarga da barragem
ou que possa comprometer a sua segurança;
V - manter serviço especializado em segurança de barragem, conforme
estabelecido no Plano de Segurança da Barragem;
VI - permitir o acesso irrestrito do órgão fiscalizador e dos
órgãos integrantes do Sindec ao local da barragem e à sua
documentação de segurança (Sindec – Sistema Nacional de Defesa
Civil);
VII - providenciar a elaboração e a atualização do Plano de
Segurança da Barragem, observadas as recomendações das inspeções e
as revisões periódicas de segurança;
VIII - realizar as inspeções de segurança previstas no art.
9o desta Lei;
IX - elaborar as revisões periódicas de segurança;
X - elaborar o PAE, quando exigido (PAE – Plano de Ação
Emergencial);
XI - manter registros dos níveis dos reservatórios, com a
respectiva correspondência em volume armazenado, bem como das
características químicas e físicas do fluido armazenado, conforme
estabelecido pelo órgão fiscalizador;
XII - manter registros dos níveis de contaminação do solo e do
lençol freático na área de influência do reservatório, conforme
estabelecido pelo órgão fiscalizador;
XIII - cadastrar e manter atualizadas as informações relativas à
barragem no SNISB.
Parágrafo único. Para reservatórios de aproveitamento hidrelétrico,
a alteração de que trata o inciso IV também deverá ser informada ao
Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS).
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A bibliografia a respeito de “segurança de barragens” e ampla, em
nível nacional e internacional, constituindo-se de livros, manuais,
etc., incluindo-se também publicações relativas a acidentes em
barragens. O tema Segurança de Barragens será apresentado em mais
detalhes na Parte II deste texto.
I-4- BARRAGENS AO LONGO DA HISTÓRIA DA HUMANIDADE
As barragens vêm sendo construídas desde a antiguidade para atender
as necessidades das populações. A mais antiga que se tem noticia é
a barragem de Jawa
construída na Jordânia em cerca de 5600 anos.
Descoberta em 1885 tem-se a Barragem Sadd El-Kafara na Jordânia,
construída há cerca de 4600 anos. Esta barragem tem os espaldares
de pedra, como as pirâmides e provavelmente rompeu por galgamento.
Observando-se sua seção transversal, Figura I-1, percebe-se
semelhanças com uma barragem de enrocamento moderna. Nas Figuras
I-2, I-3 e I-4, apresentam-se detalhes desta barragem.
Nas Figuras I-5 e I-6 apresentam-se um histórico de algumas
barragens construídas na antiguidade e seu período de
utilização.
Nas Figuras I-7 e I-8 apresentam-se detalhes da Barragem Harbaga na
Síria construída há cerca de 1800 anos, com o objetivo de
irrigação.
Nos tempos modernos destacam-se, no Brasil, a Barragem de Itaipú e
a
Barragem de Irapê, recém concluída em 2006, sendo a barragem mais
alta que se tem no Brasil, com 208 metros de altura. Esta barragem
de Irapê foi construída com taludes em rocha e núcleo de argila, ou
seja, é uma barragem de enrocamento com núcleo impermeável de
argila. Uma imagem desta barragem é apresentada nas Figuras I-9 e
I-10. Nas figuras I-11 E I-12 apresentam-se imagens da barragem de
Itaipú.
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Também, como marcos dos tempos modernos destaca-se a barragem
Hoover nos Estados Unidos e a barragem de Aswan no Egito.
Apresentam-se imagens destas barragens nas Figuras I-13 e
I-14.
Schinitter (1994) em seu livro “A History of Dams” apresenta
valioso material relativo à história de barragens construídas pelo
ser humano.
I-5- BIBLIOGRAFIA RELATIVA A BARRAGENS
A bibliografia disponível relacionada a barragens é extensa,
contemplando
todos os avanços técnicos alcançados pela engenharia relativos aos
vários tipos de barragens. Esta bibliografia abrange desde a fase
inicial de estudos preliminares de uma obra, até a fase de operação
e manutenção da barragem.
No Capítulo XV apresentam-se referências bibliográficas disponíveis
para downloads em sites e também referências disponíveis em forma
de livros e artigos técnicos.
Para estudos complementares aos presentes capítulos introdutórios
recomenda- se a bibliografia apresentada no Capitulo XV,
destacando-se:
- 100 Barragens Brasileiras – Paulo Teixeira da Cruz – Editora
Oficina de Textos.
- Introdução ao Projeto de Barragens de Terra e Enrocamento – Nélio
Gaioto – USP – São Carlos – Departamento de Geotecnia
- Design of Small Dams – Bureau of Reclamation – USA – Disponível
para
Download. I-6- INSTITUIÇÕES REPRESENTATIVAS DE PROFISSIONAIS
DA ÁREA DE BARRAGENS
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Algumas instituições em nível nacional e internacional representam
os profissionais relacionados ao projeto, construção e manutenção
de barragens, das quais destacamos:
1- CBDB – Comitê Brasileiro de Barragens
Estabelece como missão estimular o desenvolvimento, aplicação e a
disseminação das melhores tecnologias e práticas da engenharia de
barragens e obras associadas. O CBDB é um agente facilitador no
processo de assegurar que a realização e a operação de barragens e
hidrelétricas sejam técnica, ambiental e socialmente adequadas ao
máximo benefício da sociedade brasileira.
2- CIGB – Comissão Internacional de Grandes Barragens -
ICOLD – International Commission on Large Dams Fundada em Paris em
1928, é uma organização não governamental, destinada
a encorajar a troca de informações e de experiências adquiridas em
planejamento, projeto, construção e operação de grandes barragens.
A Comissão funciona por intermédio dos comitês nacionais dos países
membros, totalizando hoje 88 (oitenta e oito) comitês instituídos
para o desenvolvimento de trabalhos técnicos ou pesquisas
científicas. No Brasil, a CIGB é representada pelo Comitê
Brasileiro de Barragens - CBDB.
3- ABMS – Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e
Engenharia Geotécnica
Fundada em 1950 congrega no Brasil profissionais geotécnicos que
atuam em Mecânica dos Solos, Mecânica das Rochas, Mecânica dos
Pavimentos, Fundações, Barragens, Escavações, Túneis, Mineração,
Geossintéticos, Geotecnia Ambiental, Aterros Sanitários,
Geomecânica do Petróleo, e demais atividades da Engenharia
Geotécnica.
4- ISSMGE – International Society for Soil Mechanics and
Geotechnical
Engineering
Fundada durante a Primeira Conferência Internacional de Mecânica
dos Solos e Engenharia de Fundações realizada em Harvard em 1936,
objetiva promover a
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cooperação internacional entre engenheiros e cientistas para o
avanço e divulgação do conhecimento no campo da Geotecnia, e suas
aplicações na engenharia e meio ambiente
5- ABGE – Associação Brasileira de Geologia de Engenharia e
Ambiental Procura congregar todos os que dedicam suas atividades à
Geologia de
Engenharia e Ambiental no Brasil, estimulando a pesquisa científica
e tecnológica, e a cooperação entre a Geologia, a Engenharia e
outras ciências correlatas. A ABGE representa no Brasil a IAEG –
Associação Internacional de Geologia de Engenharia e Ambiental.
Adota como definição que a Geologia de Engenharia é um dos ramos
aplicados das Geociências, sendo definida como “ciência dedicada à
investigação, estudo e solução de problemas de engenharia e meio
ambiente, decorrentes da
interação entre a Geologia e os trabalhos e atividades do homem,
bem como à previsão e desenvolvimento de medidas preventivas ou
reparadoras de acidentes geológicos”.
6- ISRM – International Society for Rock Mechanics
Procura encorajar a colaboração e troca de idéias entre os
profissionais de Mecânica de Rochas, incentivando o ensino,
pesquisa e avanço do conhecimento
nesta área. De acordo com seus estatutos o campo da Mecânica de
Rochas inclui todos os estudos relativos ao comportamento mecânico
e físico de rochas e massas de rochas e a aplicação deste
conhecimento para o melhor entendimento de processos geológicos nos
campos de engenharia. Filiado à ISRM, tem-se no Brasil o CBRM –
Comitê Brasileiro de Mecânica das Rochas, o qual é um dos comitês
da ABMS – Associação Brasileira de Mecânica dos Solos.
I-7- INSTITUIÇÕES GOVERNAMENTAIS RELACIONADAS A
BARRAGENS
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O Brasil possui várias instituições vinculadas ao governo federal e
governos estaduais as quais tem dentro de suas atribuições aspectos
ligados a barragens. Dentre elas apresentam-se a seguir:
1- ANA – Agência Nacional de Águas
Vinculada ao Ministério do Meio Ambiente, tem como missão
implementar e coordenar a gestão compartilhada e integrada dos
recursos hídricos e regular o acesso a água, promovendo o seu uso
sustentável em benefício da atual e futuras gerações. Além disso, a
instituição possui outras definições estratégicas centrais.
2- ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
Vinculada ao Ministério das Minas e Energia, tem como missão
proporcionar condições favoráveis para que o mercado de energia
elétrica se desenvolva com equilíbrio entre os agentes e em
benefício da sociedade.
3- ELETROBRÁS
É uma empresa de capital aberto, controlada pelo governo
brasileiro, que atua nas áreas de geração, transmissão e
distribuição de energia elétrica. É composta por
empresas de geração, transmissão, distribuidoras, um centro de
pesquisas, uma empresa de participações e metade do capital de
Itaipú. Tem como missão atuar nos mercados de energia de forma
integrada, rentável e sustentável.
4- SECRETARIA DE INFRA-ESTRUTURA HÍDRICA
Vinculada ao Ministério da Integração Nacional, trabalha para a
construção deobras de irrigação e de abastecimento hídrico –
barragens, adutoras e canais – e obras de macro-drenagem, que
servem para a condução das águas captadas nas ruas, sarjetas e
galerias. Entre suas competências estão definidas: formular e
conduzir a Política Nacional de Irrigação; orientar e supervisionar
a formulação de planos, programas e projetos de aproveitamento de
recursos hídricos; apoiar a operação, a manutenção e a recuperação
de obras de infra-estrutura hídrica.
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5- DAEE – SP - Departamento de Águas e Energia Elétrica
É o órgão gestor dos recursos hídricos do Estado de São Paulo.
Através de seu Centro Técnico atua em assessoria técnica;
elaboração de estudos e projetos;
acompanhamento e fiscalização de obras; análise e acompanhamento
dos projetos do
Fundo Estadual de Recursos Hídricos e coordenação de convênios com
prefeituras.
6- DNOCS – Departamento Nacional de Obras Contra a Seca
Vinculado ao Ministério da Integração Nacional, atua desde 1909
quando então foi criada a Inspetoria de Obras Contra as
Secas.
7- CODEVASF – Companhia de Desenvolvimento dos Vales do São
Francisco e do Parnaíba
Vinculado ao Ministério da Integração Nacional é uma empresa
pública que promove o desenvolvimento e a revitalização das bacias
dos rios São Francisco e Parnaíba com a utilização sustentável dos
recursos naturais e estruturação de atividades produtivas para a
inclusão econômica e social. A Empresa mobiliza investimentos
públicos para a construção de obras de infra-estrutura,
particularmente para a implantação de projetos de irrigação e de
aproveitamento racional dos recursos
hídricos.
I-8- OBSERVAÇÕES - CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO
1- Mesmo que a obra seja de uma “pequena barragem”, os itens da Lei
NO 12.334 que sejam compatíveis podem ser aplicados;
2- No Brasil muitas “pequenas barragens” sofrem acidentes todos os
anos. A garantia de sua duração e operação pelo tempo de vida útil
prevista no projeto deve ser garantida pelo adequando projeto,
adequada construção e adequada manutenção. Estas garantias devem
ser dadas pelo engenheiro projetista, pela empresa construtora e
pelo proprietário da obra, cada um na fase específica de sua
responsabilidade;
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3- Também para “pequenas barragens” as etapas de projeto referentes
a “planejamento”, “viabilidade técnica” e “viabilidade econômica”,
devem ser muito bem desenvolvidas. Observam-se na prática vários
casos “desagradáveis”, em que:
- a obra não pode ser concluída no tempo previsto devido ao erro no
cálculo do
custo de sua implantação; - não se consegue encher o reservatório
por falta de água;
- o volume real de água útil armazenada não é suficiente para
atender a demanda do proprietário da barragem;
- há muita perda de água pelo solo da área inundada do
reservatório, impedindo seu enchimento como previsto. Por exemplo,
encontra-se na região de Campinas – SP, até 6m de profundidade,
argila não saturada com porosidade de 70%. Em cerca
de metade do Estado de São Paulo e em grandes regiões do sul do
país, encontram-sesolos arenosos com porosidade de 50%, até alguns
metros de profundidade. Ou seja, solos com grande permeabilidade,
facilitando a infiltração de água;
- perda do volume útil de água antes do previsto devido ao
assoreamento do reservatório.
4- Toda barragem é uma obra em que após sua conclusão e inicio de
operação
não pode ser considerada com “concluída”, no sentido de se esquecer
dela durante otempo previsto para sua vida útil (por exemplo, para
um pilar de concreto dentro de um galpão, pode-se caminhar no
sentido de pensar assim).
Uma barragem esta permanentemente exposta ao meio ambiente, estando
sujeita à ação dos agentes atmosféricos, sujeita à ação da fauna e
sujeita à ação da flora.
Por exemplo, a chuva pode provocar erosões. Os animais (formigas,
tatus, etc.) podem fazer buracos nos taludes. A flora crescendo
descontrolada pode impedir o
acesso a vistorias e também produzir situações indesejáveis como o
crescimento de árvores nos taludes (indesejáveis porque se a árvore
morre, no lugar das raízes ficarão buracos na barragem).
Também existe a permanente percolação de água pelas fundações,
pelos taludes, pela canalização de fundo (se houver) e pelo
vertedouro ou sangradouro, o que pode ocasionar problemas de
erosões.
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Sendo assim, mesmo para “pequenas barragens” são indispensáveis as
vistorias permanentes e a realização de reparos imediatos quando
detectados quaisquer tipos de problemas. Este procedimento já deve
ocorrer para as “grandes barragens”, lembrando-se que deve ser
cumprido o estabelecido na Lei de Segurança de Barragens (Lei
No 12.334).
I-9 – QUESTÕES RELATIVAS AO CAPÍTULO I- INTRODUÇÃO
1- Relacionado-a à Geotecnia, como você entende a frase de Francis
Bacon: “A natureza para ser comandada precisa ser obedecida”?
2- Que atividades devem ser desenvolvidas na fase de “planejamento”
de uma barragem?
3- Que atividades devem ser desenvolvidas na fase de estudos de
“viabilidade técnica” de uma barragem?
4- Que atividades devem ser desenvolvidas na fase de estudos de
“viabilidade econômica” de uma barragem?
5- Após o inicio da operação qual o papel do proprietário na
manutenção da barragem?
6- Que itens relativos à segurança devem ser periodicamente
verificados na fase de operação da barragem?
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Figura I-1 – Barragem Sadd El Kafara – Jordânia - Construída a
cerca de 4600anos – altura 14m – largura crista 56m – comprimento
102m - taludes em rocha e núcleo impermeável de solo (Fonte:
Schinitter-1994)
Figura I-2 - Barragem Sadd El Kafara - (Fonte:
Schinitter,1994)
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Figura I-3 - Barragem Sadd El Kafara
Figura I-4 - Barragem Sadd El Kafara
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Figura I-5 – Barragens da Antiguidade – (Fonte: Medeiros,
2009)
Figura I-6 – – Barragens da Antiguidade – (Fonte: Medeiros,
2009)
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Figura I-7 – Barragem Harbaga – Siria – Construída a cerca de 1800
anos – altura 21m – comprimento 365 m
Figura I-8 – Barragem Harbaga – Siria
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Figura I-9 – Barragem de Irapê – Cemig – 208 metros de altura –
Construída entre 2002 e 2006 – 3 turbinas de 125 MW cada.
Figura I-10- Barragem de Irapê - Taludes em enrocamento e núcleo de
argila
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Figura I-11 – Barragem de Itaipú – 196 metros de altura – 18
turbinas – 715 MW cada
Figura I-12 – Barragem de Itaipú – Condutos forçados
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Figura I-11 – Barragem Hoover – USA – Construída entre 1931 e 1936
– Barragem com 221 metros de altura e 17 turbinas – 2080 MW
instalados.
Figura I-12 – Barragem de Aswan – Egito – Construída entre 1960 e
1970 – Barragem com 111 metros de altura e 12 turbinas de 175 MW
cada
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ÍNDICE
I-2- Competência para Desenvolvimento de Projeto
I-3- Segurança de Barragens
I-5- Bibliografia Relativa a Barragens I-6- Instituições
Representativas de Profissionais
I-7- Instituições Governamentais
I-9- Questões Relativas ao Capítulo I
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II- PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DE BARRAGENS
III- PRINCIPAIS TIPOS DE BARRAGENS
IV- PRINCIPAIS ELEMENTOS DE BARRAGENS
IV-1- CRISTA
IV-6- CORTINAS DE VEDAÇÃO
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VI-1- OBTENÇÃO DE AMOSTRAS
VIII- VOLUME DA ÁREA DE EMPRÉSTIMO
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PRINCIPAL SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA DA CIDADE DE SÃO PAULO -
33m3 / seg – PARA 8,5 MILHÕES DE HABITANTES - SABESP
BARRAGENS PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES
“O consumo de água tem crescido no último século a um ritmo
mais de doze vezes superior ao da população mundial. Poresse
motivo, a gestão sustentável, eficaz e equitativa de
recursos hídricos cada vez mais escassos será o desafio chave
para os próximos cem anos” “FAO – ONU – 1993”
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II- PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS
Atualmente a construção de barragens serve a diversos fins, dos
quais se destacam:
1-
2- Abastecimento de água para irrigação;
3- Recreação e paisagismo;
5- Controle de enchentes;
7- Navegação;
8- Aqüicultura;
10- Contenção de rejeitos.
Uma barragem com a finalidade de contenção de
cheias transforma uma vazãode pico, que ocorreria na seção do
rio se o rio não fosse construído (vazão efluente), em uma vazão
atenuada (vazão efluente), que poderá escoar de maneira controlada,
sem provocar a jusante inundações em áreas habitadas, cultivadas ou
utilizadas com instalações agropecuárias.
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Uma barragem, além de outras finalidades, pode servir também
para garantir uma vazão mínima à jusante, possibilitando
uma vazão mínima para o rio ao longo de todo o ano.
Uma barragem pode ser construída para possibilitar que o rio se
torne navegável, através do aumento da profundidade do
reservatório. Nestes casos, se a embarcação for passar do nível de
um reservatório, ao nível de outro reservatório, é preciso
construir uma eclusa, para permitir esta operação.
A barragem para contenção de rejeitos é construída não para
armazenar água, mas sim para armazenar subprodutos de indústrias,
como as de extração e
processamento, que são em grande volume de materiais que podem
causar problemasde contaminação física e/ou química se simplesmente
lançados ao meio ambiente. Sendo assim, o rompimento de uma
barragem de rejeito, se torna muito mais grave, que o de uma
barragem para armazenamento de água, das mesmas dimensões.
A barragem para geração de energia elétrica é bastante
utilizada e são mais conhecidas as grandes obras. Atualmente, a
tecnologia para instalação de pequenas centrais hidrelétricas (PCH)
esta bastante desenvolvida. Com relativamente pequenas
vazões e determinado desnível na topografia (H), é possível sua
instalação.
A barragem para aqüicultura permite a produção de proteína
animal, e tem sido utilizada principalmente para a produção de
peixes, com as técnicas de produção em tanques-rede.
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Figura X - PCH COM TUBULAÇÃO DE ADUÇÃO – ELETROBÁS (1985)
PCH BURITI – BARRAGEM – CANAL DE ADUÇÃO – CASA DE MÁQUINAS
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PCH BURITI – CANAL DE ADUÇÃO
PCH BURITI – CONDUTOS FORÇADOS
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PCH BURITI – CASA DE MÁQUINAS
PCH BURITI – ENTRADA DE ÁGUA NOS CONDUTOS FORÇADOS
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PCH COM CANAL DE ADUÇÃO – ELETROBRÁS (1985)
PCH – CANAL DE ADUÇÃO - (CERPCH - Centro Nacional de Referência em
Pequenas Centrais Hidrelétricas
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PCH – CONDUTO FORÇADO – CASA DE MÁQUINAS (CERPCH )
PCH – CONDUTO FORÇADO – CASA DE MÁQUINAS (CERPCH )
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PCH – ARRANJO TÍPICO COM CANAL DE ADUÇÃO (Prof. Geraldo L.T. F –
CERPCH – Unifei
O que são PCHs Pequenas Centrais Hidrelétricas são usinas de
geração de energia elétrica a partir do aproveitamento
do potencial hidráulico com capacidade instalada superior a 1 MW e
inferior ou igual a 30 MW, além de reservatório em área menor que
13 km².
Geralmente instaladas próximas ao local de consumo e integradas ao
sistema elétrico da região, as PCHs proporcionam uma maior
estabilidade e segurança no abastecimento de energia limpa,
além
de economia de investimentos relacionados à redução de perdas de
transmissão.
Outra vantagem proporcionada pelas PCHs é a boa qualidade da
energia que as localidades
beneficiadas passam a receber, contribuindo significativamente para
o bem estar da população e o crescimento econômico.
Além de aumentar a oferta de energia elétrica, algumas PCHs
substituem o abastecimento proveniente de usinas termelétricas que
queimam óleo diesel, altamente poluente ao meio ambiente.
As usinas Garganta da Jararaca e Paranatinga II, por exemplo, geram
energia limpa e evitam o consumo de 18 milhões de litros de óleo
diesel por ano, equivalente à emissão de aproximadamente
42 mil toneladas/ano de dióxido de carbono na atmosfera
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CONSTRUÇÃO DO CANAL DE ADUÇÃO – PCH SANTA EDWIGES I
CONSTRUÇÃO DO CANAL DE ADUÇÃO – PCH SANTA EDWIGES I
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PCH SALTO GRANDE – CAMPINAS – JOAQUIM EGÍDEO
PCH SALTO GRANDE – CAMPINAS – JOAQUIM EGÍDEO
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Figura X - Hidrelétrica Henry Borden – São Paulo-Cubatão – Queda de
720m – Construção 1926
Figura X - Hidrelétrica Henry Borden – São Paulo-Cubatão – Queda de
720m – Construção 1926
Ao lado da Usina Hidrelétrica Henry Borden, dentro da montanha,
existe uma outra usina, com a mesma capacidade e em funcionamento.
Assim, se a usina externa fosse destruída por um bombardeio, o
abastecimento elétrico do pólo industrial de Cubatão e da capital
paulista continuaria garantido. Mas o complexo ganhou fama
internacional também pelo fato de em sua construção ter sido
invertido o curso de um rio, o Pinheiros, para formar uma represa
que despejaria suas águas montanha abaixo, permitindo a geração de
energia. A primeira unidade da usina começou a funcionar em 1926,
produzindo 44.437 kw (texto extraído do site Novo Milênio).
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CONTENÇÃO DE CHEIAS – BARRAGEM NORTE – JOSÉ BOITEUX - SC
~CONTENÇÃO DE CHEIAS – BARRAGEM OESTE – TAIÓ - SC
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CONTENÇÃO DE CHEIAS – BARRAGEM OESTE – TAIÓ - SC
CONTENÇÃO DE CHEIAS – BARRAGEM OESTE – TAIÓ -SC
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Tanque para Psicultura
Tanque para Psicultura
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Fig. X – Tanque redondo de distribuição de águra para irrigação -
TERRAPLAN
Tomada de fundo para bombeamento de água para irrigação
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Fig. X – Lago Escavado - Em áreas onde o nível do lençol freático é
elevado, a simples escavação do terreno possibilita o acúmulo de
água e a formação de um lago - Fazenda da Ressaca –
CCA/UFSC
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PCH SALTO GRANDE – CAMPINAS – JOAQUIM EGÍDEO
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Figura X – Barragem de Rejeito contendo radionuclídeos
Figura X – Rompimento de Barragem de Rejeitos
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Fig.Tanque para decantação de dejetos de confinamento de gado
-TERRAPLAN
REVESTIMENTO DE RESERVATÓRIO COM GEOMEMBRANA- é um material
geosintético que possui propriedades elástica e flexíveis. As mais
comuns são o PEAD polietileno de alta densidade e o PVC. Eles
servem para ser utilizada como revestimento impermeabilizante
podendo ter diversas aplicações como impermeabilização, lagoas
tanques de decantação, reservatórios de água, aterros sanitários,
piscultura, lages de cobertura, tanques de decantação, tanque de
captação de água, preservando desta forma o meio ambiente evitando
contaminação do solo, próximos.
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Figura X – Barragem de terra-enrocamento para retenção de corridas
detríticas em Alma-Ata – Cazaquistão (N.N.Maslov,1982) (in
Dimitry)
Figura X –– Barragem de concreto para retenção de corridas
detríticas – Japão (K.Tamada, 2004) (in Dimitry)
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Figura X –– Barragem de concreto para retenção de corridas
detríticas – Tanguarena – Venezuela (J.Lopes – UCV,2000) (in
Dimitry)
Figura X – Barragem para retenção de corridas detríticas – Barragem
selecionadora vazada, tipo “crib-wall”, construída com elementos
pré-moldados de concreto armado. Rompida em agosto de 1999. Rio
Gerkhozhan-Su, a montante da cidade de Tyrnyauz (I.B. Seinova,
1999) (in Dimitry)
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Figura X – Barragem para retenção de corridas detríticas – Vista em
2008 da barragem na cidade de Tyrnyauz rompida em 1999, com a calha
do rio Gerkhozhan-Su em processo de escavação (D.
Znamensky, 2008) (in Dimitry)
Figura X – Estrutura metálica flexível para a contenção de detritos
(WSL – Geobrugg)
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SANTO ANTONIO ENERGIA – ARRANJO GERAL UHE Santo Antônio, no rio
Madeira, em Porto Velho (RO).
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PRINCIPAIS TIPOS
- Follow through on every angle and every subtask; -
Don’t oversimplify the site model, its properties, or its
response; - Assume the worst configuration of properties
and
boundary conditions consistent with data from site
investigations;
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-
-
Barragem em arco (concreto armado).
No presente trabalho serão estudadas as barragens de terra
homogênea e barragens
de terra zoneada. Também se apresentarão algumas informações sobre
barragens de
enrocamento.
A escolha por um ou outro tipo vai depender da disponibilidade de
materiais no
local da obra, a qual esta diretamente ligada ao custo final do
empreendimento.
As barragens de terra homogênea são as construídas com apenas um
tipo de
material. Neste caso, o material da área de empréstimo, quando
compactado, deve
apresentar baixo coeficiente de permeabilidade.
As barragens de terra zoneadas são aquelas, em que por falta de
área de
empréstimo com material argiloso suficiente para a construção de
todo o aterro, prioriza-
se a utilização deste material, no centro (núcleo argiloso). Neste
caso, havendo um núcleo argiloso, os taludes podem ser construídos
com material mais permeável.
As barragens de enrocamento são aquelas que são construídas com
materiais
rochosos de diversas granulometria. Neste caso, a impermeabilização
do maciço é
garantida por um núcleo argiloso impermeável, e/ou parede de
concreto construída sobre
o talude de montante.
Apresenta-se nas Figuras III.1 a III.18, detalhes destes três tipos
de barragem.
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(in Cruz, 1996).
(In Cruz, 1996).
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(in Cruz, 1996)
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Figura III.5- Barragem de terra homogênea em
construção.
Figura III.6- Barragem de terra zoneada. Núcleo impermeável e
taludes em construção
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Figura III.7- Barragem de terra zoneada. Núcleo impermeável
e taludes em construção
Figura III.8- Barragem de terra zoneada. Núcleo impermeável e
talude em construção.
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Figura III.9- Barragem de terra zoneada. Núcleo impermeável
em construção.
Figura III.10- Barragem de terra zoneada. Núcleo impermeável em
construção.
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Figura III.11- Barragem de enrocamento. Núcleo impermeável e
taludes em construção.
Figura III.12- Barragem de enrocamento. Núcleo impermeável e
taludes em construção.
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Figura III.13- Barragem de enrocamento. Núcleo impermeável e
taludes em construção.
Início da construção do núcleo impermeável – PCH Zé Fernando
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Construção do aterro de material permeável e do núcleo
impermeável – PCH Zé
Fernando
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Figura III.14- Barragem de enrocamento. Núcleo impermeável e
taludes em construção.
Figura III.15- Barragem de enrocamento. Núcleo impermeável e
taludes em construção
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Figura III.16- Barragem de enrocamento. Impermeabilização do
talude de montante com
concreto.
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Usina Hidrelétrica Mauá - Paraná
Barragem de CCR terá 745 m de comprimento na crista e 85 m de
altura máxima e terá pista de rolagem em sua superfície
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PRINCIPAIS ELEMENTOS
“A Natureza para ser Comandada precisa ser Obedecida”
“Francis Bacon”
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IV - PRINCIPAIS ELEMENTOS
São os seguintes os principais elementos de uma barragem de terra,
os quais são apresentados na Figura IV.1 e também descritos em
detalhes neste capítulo:
1-
Crista;
2-
11-
Cortina de injeção;12- Poço de alívio; 13- Tapete
impermeável; 14- Sistema de drenagem das águas
pluviais.
Além destes elementos, para o perfeito funcionamento da barragem,
também fazem parte da estrutura:
1-
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Figura IV.1 – Principais elementos de uma barragem de terra –
Barragem Zoneada
Figura IV.2 – Principais elementos de uma barragem de terra –
Barragem Homogênea
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Figura X – Sangradouro – Caixa de Nível (Monje) - Tubulação de
Fundo
Figura X – Barragem de Carpina – Caixa de Nível (Monje) –
Tubulação/Descarga de Fundo
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Figura X - Sangradouro – Barragem de Bocainas
Figura X – Sangradouro – Barragem de Nova Olinda
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Figura X – Controle do Nível através de Comporta – Mágino
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Figura X – Comporta de Itaipú (→ Operários)
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Figura X – Barragem de Engenheiro Ávidos
Figura X – Comportas – Barragem Engenheiro Ávido
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Figura X – Samgradouro da Barragem de Estreito em tempo de
seca
Figura X – Barragem de Pindobaçu
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Figura X - Barragem de Aimorés – Main Braziliam Dams III –
CBDB
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Sangradouro de Pequena Barragem
Sangradouro de Pequena Barragem
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IV .1- CRISTA
A largura da crista é determinada pelas necessidades de tráfego
sobre ela, não devendo ser inferior a 3 metros, mesmo para pequenas
barragens. Esta largura mínima garante condições de acesso para
serviços de manutenção e também colabora na estabilidade do maciço
de terra. Em barragens de maior porte, onde há
tráfego freqüente de veículos esta largura geralmente varia entre 6
e 12 metros.Bureau of Reclamation (2002), recomenda que a largura
mínima da crista para pequenas barragens seja calculada pela
fórmula: L = Z/5 + 3 metros, onde Z é a altura máxima da barragem e
L, a largura mínima da crista. Caso seja prevista uma estrada sobre
a crista, a dimensão mínima sempre deverá ser de 5 metros.
São apresentadas na Figura IV.1.1 a crista de uma pequena barragem
de terra e nas Figuras IV.1.2 e IV.1.3 a cristas de duas barragens
de maior porte.
A altura da barragem, ou cota da crista, deve ser igual ao nível
“máximomaximorum” da lâmina d’água, acrescido da borda livre
(Capítulo V.2) definida
para o reservatório ( cota da crista = NAmáx Max + borda livre ) .
O nível “máximo
maximorum” ou “máximo dos máximos” (NAmáx max) é o nível da lâmina
d’água mais elevada que deverá e poderá atingir o reservatório na
ocorrência da cheia de projeto.
Na crista deve haver um sistema de drenagem que permita o
escoamento das águas de chuva de maneira segura, objetivando-se
evitar erosões e empoçamento de
água. Pode-se construir canaletas de drenagem, ou construir a
crista com uma inclinação para montante, evitando que as águas de
chuva escoem sobre o talude de
jusante. Na Figura IV.1.4 apresenta-se a erosão de um talude
de jusante, causada pelo escoamento de águas de chuva vindas
principalmente da crista. Nas Figuras IV.1.5 e IV.1.6 apresentam-se
detalhes de um sistema de drenagem bem executado nos taludes de uma
barragem de terra.
Não havendo tráfego de veículos sobre a pista, a mesma pode ser
protegida com a plantação de grama. Havendo tráfego freqüente de
veículos a crista deve ser
protegida de maneira adequada, com a construção de um pavimento.
Não havendonenhuma proteção superficial na pista, pela ação das
águas de chuva e mesmo pela passagem de poucos veículos, pode haver
o desgaste da superfície. Apresenta-se na Figura IV.1.1 um exemplo
deste fato.
Para pequeno volume de tráfego pode-se executar sobre a crista um
Revestimento Primário, como é feito em estradas vicinais. IPT
(1988), em seu trabalho “Estradas Vicinais de Terra”, apresenta: “
O Revestimento Primário constitui-se em uma camada colocada sobre o
reforço do subleito ou diretamente
sobre o subleito. Esta camada é obtida pela compactação de uma
mistura (natural oupreparada) de material argiloso com material
granular. A espessura desta camada deve levar em conta a quantidade
e tipo de tráfego do local e as condições de suporte do subleito,
variando, geralmente entre 10 e 20 cm. O objetivo da adição de
argila no
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material granular é o de atuar como ligante e regularizar a
superfície final de rolamento. O objetivo do uso de material
granular é aumentar o atrito da pista com as rodas dos veículos. A
dimensão máxima ideal do material granular é de 2,5 cm. Na natureza
há jazidas que podem ser utilizadas diretamente para a execução do
Revestimento Primário, pois são compostas de uma mistura já em
proporções satisfatórias de materiais granulares e de argila. É o
caso das cascalheiras de cava. No
entanto, é mais comum aparecer a necessidade de se proceder a uma
misturaadequada, uma vez que a maior parte das jazidas de materiais
granulares é pobre em argila, como é o caso de cascalhos e
pedregulhos de rio e saibros grosseiros de rochas alteradas. A
mistura pode ser executada na própria jazida, no trecho em obras,
ou em qualquer pátio que se mostre adequado. As operações para que
a mistura atinja a necessária homogeneidade são: -secagem e
destorroamento da argila; cálculo das proporções em volume (em
torno de 1 de argila para 2,5 de material granular); mistura com
grade de disco, motoniveladora ou pá carregadeira. - - -;
regularização e compactação da camada do subleito ou camada de
reforço; escarificação
(arranhamento) do leito; lançamento e espalhamento do material;
umedecimento, ousecagem, se necessário; - - - ; compactação - - -.”
Apresentam-se nas Figuras IV.1.7 a IV.1.14 detalhes deste
procedimento. É necessário que durante a compactação se faça um
controle da umidade do material para que o mesmo tenha a umidade de
compactação especificada no projeto. Também é necessário um
controle do grau de compactação do aterro para que o solo alcance a
densidade especificada no projeto. Tanto a umidade ótima de
compactação, como a densidade que o solo deve ter após compactado,
são determinadas através do ensaio de compactação Proctor. Este
ensaio é descrito em detalhes no capítulo VI.
Para grande volume de tráfego, deve ser executado um pavimento
sobre a crista que suporte a solicitação imposta. Este pavimento
deve ser projetado de acordo com critérios específicos para
estradas. O dimensionamento de pavimentos não é objetivo deste
trabalho, podendo-se obter informações técnicas a respeito em
manuais do DNIT (Departamento Nacional de Infraestrutura de
Transportes) e em livros, sugerindo-se: “Manual de Técnicas de
Pavimentação – Volumes I e II – De Senço, W. – Editora Pini.”
É importante observar, antes do enchimento do reservatório e antes
da
construção do pavimento, se a altura da crista esta condizente com
o estabelecido em projeto, pois dependendo dos tipos de materiais
do aterro e da fundação, os recalques (deslocamentos verticais)
podem variar entre 0,2 e 0,4% da altura da barragem, isto ocorrendo
durante e após a construção do aterro. Os recalques que ocorrem
após a construção do maciço, devido às deformações do aterro e da
fundação, devem ser estimados, para que se construa a crista com a
devida sobrelevação, evitando-se assim que a crista fique com
altura inferior à projetada. Estes cálculos podem ser efetuados
através do resultado de ensaios de adensamento (Capítulo XX) feitos
com material indeformado da fundação e com solo compactado do
aterro, ou, caso haja
esta possibilidade, com base em dados de instrumentação (Capítulo
XX) obtidos, em uma seção da barragem construída
antecipadamente.
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Figura IV.1.3 – Construção do pavimento da crista de uma
barragem.
Figura IV.1.4- Erosão no talude causada pelas águas vindas da
crista.
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Figura IV.1.10 – Escarificação (“arranhamento”) do leito.
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BORDA LIVRE
“The freeboard must be sufficient to prevent overtopping by waves
and
include an allowance for settlement of the foundation and
embankment”
“US Army Corps of Engineers-2004”
IV .2- BORDA LIVRE
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A borda livre (ou “folga”, “revanche”, “freeboard”) é a
distância vertical entre
a crista da barragem e o nível das águas do reservatório e objetiva
a segurança contra o transbordamento, que pode ser provocado pela
ação de ondas formadas pela ação dos ventos, evitando danos e
erosão no talude de jusante. Apresenta-se na Figura IV.2.1 a borda
livre de um reservatório.
A borda livre deve ser calculada considerando-se o reservatório com
seu nível máximo de água. Sua determinação baseia-se na previsão da
altura e ação das ondas. A ação das ondas no seu encontro com o
paramento da barragem depende do ângulo de ataque da onda, da
inclinação do paramento e da textura da superfície do talude.
A altura das ondas depende da velocidade e da duração do vento, da
extensão do reservatório na direção do vento considerada (“fetch”)
e da profundidade do reservatório.
Figura IV.2.1- Soil-cement Protection and Wave Deflector Concrete
Wall - Barragem de Porto Primavera
Recomenda-se que a borda livre de um barramento, mesmo de pequenas
dimensões,não seja inferior a 0,5 metro. No mínimo, o valor da
borda livre deve ser igual à altura da onda máxima, acrescida de
50%, para compensar a sua corrida sobre o talude da barragem e,
ainda, de um valor correspondente a um fator de segurança, variável
entre 0,60 e 3,00 metros, dependendo da importância da barragem
(Gaioto, 2003).
O cálculo da borda livre de uma barragem de terra dever ser
realizado de acordo com a seguinte metodologia:
1- Determinação do nível de água do reservatório que servirá de
referência para o cálculo da borda livre;
2- Análises dos registros de ventos;
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3- Como a linha do reservatório pode ser muito irregular, deve-se
calcular o “fetch” efetivo, F, através da fórmula: F = Σ xi
cos αi / Σ cos αi, onde αi = ângulo entre a
direção considerada e a direção principal do vento, e x i =
extensão do reservatório na direção αi ; os valores de
αi devem ser tomados a cada 30, até 450, em ambos os lados da
direção principal;
4- cálculo das características das ondas; 5- seleção final da
borda livre em função dos resultados obtidos em (4), da
declividade do talude da barragem e do tipo de paramento.
Para o cálculo da altura da onda máxima podem ser utilizados
ábacos, como o da Figura IV.2.2 (U.S. Bureau of Reclamation), e
tabelas, como a Tabela IV.2.1 (Bordeuax, G.H.R.M. 1980), que foi
estabelecida pela análise de diversas fórmulas empíricas
relacionando a altura da onda, o “fetch” efetivo e a velocidade do
vento. O U. S. Bureau of Reclamation recomenda os valores de borda
livre para taludes protegidos com rip-rap apresentados na Tabela
IV.2.2 ( in Bordeuax, G.H.R.M.
1980). Para pequenas barragens de terra, o Bureau of Reclamation
(2002) recomenda folgas normalmente aceitáveis, apresentadas na
Tabela IV.2.3. Para “fetch” com até 5,0 km e profundidade de água
junto à barragem de até 9,0, Eletrobrás (1982) sugere os valores de
borda livre apresentados na Tabela IV.2.4.
Na Tabela IV.2.5 são apresentados valores de borda livre em regime
de nível de água normal e em regime de água em seu nível máximo, de
alguns reservatórios brasileiros de grande porte.
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Figura IV.2.2- Determinação da altura máxima da onda (U. S. Bureau
of Reclamation, in Gaioto,N., 2003)
Tabela IV.2.1 – Altura da onda em função do “fetch” e da velocidade
do vento (Bordeuax, G.H.R.M. 1980).
“fetch” (quilômetros)
1,6 0,81 0,9 - 4,0 0,96 1,08 1,17
8,0 1,11 1,29 1,4416,0 1,35 1,62 1,83 Tabela IV.2.2 – Borda livre
em função do “fetch” e da velocidade do vento ( U.S. Bureau of
Reclamation , in Bordeuax, G.H.R.M. 1980).
“fetch” (quilômetros)
Maximorum, para ventos de 80 km/h
< 1,6 0,9
1,6 1,2
Tabela IV.2.3- Borda livre normalmente aceitáveis (Bureau of
Reclamation, 2002). Fetch
(quilômetros) Borda livre mínima
1,5 1,2 5,0 1,5 7,5 1,8 15,0 2,0
Tabela IV.2.4- Borda livre em função da extensão do espelho d’água
do reservatório na cota do NA máximo (“fetch”) e da profundidade de
água junto à barragem ( Eletrobrás, 2000 ).
Profundidade da água (P) junto à
barragem (m)
“fetch” 0,2 m
“fetch” 0,5 m
“fetch” 1,0 m
“fetch” 2,0 m
“fetch” 3,0 m
“fetch” 4,0 m
“fetch” 5,0 m
P ≤ 6,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,05 1,15 1,25 6,00 < P
≤ 10,00 1,00 1,00 1,00 1,05 1,15 1,25 1,35
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Tabela IV.2.5 – Dimensão da Borda Livre de barramentos de
grande porte (Bordeuax, G.H.R.M. 1980)
BARRAGEM Borda Livre (metros) N.A. Normal
Borda Livre (metros) N.A. Máximo
Água Vermelha 4,00 2,70
Atibainha 4,00 2,00 Cachoeira 5,50 2,00 Capivara 5,00 3,00
Emborcação 3,00 2,65 Estreito 6,50 2,36 Foz de Areia 5,00 3,50 Ilha
Solteira 4,00 3,00 Itaipu 5,00 2,00 Tucuruí 6,00 4,00
Itumbiara 3,00 1,80 Jaguará 3,50 2,50 Marimbondo 4,20 3,14
Paraíbuna 5,00 2,50 Passo Real 4,00 2,90 Promissão 3,50 2,20 Salto
Santiago 4,00 3,00 São Simão 3,00 2,20 Sobradinho 5,00 4,00
Figura IV.2.3- Wave Deflector Wall on the Dam Crest – Section -
Barragem de Porto Primavera
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Figura X – Barragem de Rejeito – Borda livre de 1,20m. Dimensionada
considerando
os recalques totais previstos e a onda máxima para uma velocidade
máxima de70km/h na direção do fetch máximo
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E JUSANTE
“Karl Terzaghi em seu discurso de abertura, referindo-se aos solos
residuais brasileiros, disse que os nossos técnicos estavam em
condições de pesquisar e experimentar nas construções tal tipo
de
solo, em proveito da técnica universal. No discurso de
encerramento, Terzaghi voltou a referir-se aos engenheiros
brasileiros dizendo que lhes cabia a grande missão de investigar e
descobrir as intrincadas propriedades dos solos residuais, que
ocorriam no Brasil em escala muito maior do que em outros países
onde se praticava a Mecânica dos Solos.“
“II Congresso Internacional de Mecânica dos Solos” “Rotterdam,
1948”
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IV .3- TALUDES DE MONTANTE E JUSANTE
O talude de montante é a parte do maciço que vai ficar diretamente
em contato
com a água do reservatório, o que vai exigir considerações
especiais na fase de
projeto, no cálculo de sua estabilidade, e cuidados especiais para
sua manutenção
durante a fase de operação do reservatório.
A sua inclinação deve ser definida através de cálculos de
estabilidade,
considerando-se: 1- As propriedades geotécnicas de resistência
(Capítulo XX) e deformabilidade
(Capitulo XX) do solo utilizado em seu estado compactado, em sua
condição de
umidade natural e também saturado (fase de enchimento e operação do
reservatório);
2- As fases a que o aterro vai ser submetido, que são a fase de
construção, a
fase de final da construção, a fase de operação (solo saturado) e,
caso venha a
ocorrer, fase de rebaixamento rápido do nível de água do
reservatório. O
rebaixamento rápido é uma situação crítica para o talude de
montante de uma barragem, sendo importante sua consideração nos
cálculos de estabilidade.
Consideram-se esvaziamentos rápidos para pequenas barragens os que
apresentam
velocidades mínimas de descida do nível, de 0,15 metros por dia
(Bureau of
Reclamation, 2002).
Os valores das inclinações dos taludes podem ser necessários, como
em
anteprojetos para estimativas de custos, quando ainda não se dispõe
dos dados
geotécnicos para a realização dos cálculos de estabilidade. Nestes
casos é costume se
adotar inclinações para os taludes, com base em dados de
experiência de obras executadas. Diversos autores apresentam
sugestões de inclinação, considerando-se
diferentes tipos de solo. Para maciços de pequenas barragens a
serem construídos
com solos que dêem uma “boa” compactação e em fundaç&otild