Capitulo 1 Final

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CCAAPPTTUULLOO 11

IINNTTRROODDUUOO

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este captulo, apresentam-se as motivaes que levaram ao desenvolvimento desta tese,

os objetivos pretendidos e uma breve descrio do contedo dos demais captulos.

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Capitulo 1 Introduo __________________________________________________________________________________________

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1.1 CONSIDERAES INICIAIS

As barragens podem ser constitudas por diferentes tipos de materiais. De acordo com os

materiais constituintes, podem ser classificadas em barragens de concreto e barragens

geotcnicas. As barragens de concreto so constitudas de concreto convencional ou concreto

compactado a rolo (CCR). As barragens geotcnicas so constitudas de materiais menos

resistentes quando comparados ao concreto e os tipos mais comuns so as barragens de terra

e as barragens de enrocamento. As Barragens de Enrocamento so classificadas em

Barragens de Enrocamento com Ncleo Central (BENC) e Barragens de Enrocamento com

Face de Concreto (BEFC).

As barragens de enrocamento vm sendo construdas deste o final do sculo XIX e nos

ltimos anos tm sido freqentemente adotadas, principalmente, quando se necessita de

estruturas de grande altura. Por ser um material de elevada resistncia ao cisalhamento, os

taludes podem ser mais ngremes e a construo relativamente rpida quando comparada a

das barragens de terra por no exigir um controle de compactao to restrito em termos de

umidade, o que possibilita sua construo tambm em perodos chuvosos.

Quanto s BEFC, segundo a International Water Power & Dam Construction (2005) existem

cerca de 383 BEFC construdas no mundo, com altura superior a 50 m. A Figura 1.1

apresenta uma distribuio mundial das BEFC.

Mxico-6 (1,6%)

Panam-3 (0,8%)

Peru-8 (2,1%)

Chile-14 (3,7%)

Asia-203 (53,1%)

Canad-4(1,0%)

Ocenia-22 (5,8%)

Africa-12 ( 3,1%)

Europa-58 (15,2%)

Venezuela-4 (1,0%)

Estados Unidos17 (4,5%)

Brasil-13 (3,4%)

Equador-1 (0,3%)

Argentina-8 (2,1%)America

87 (22,8%)

Colmbia-9 (2,4%)

China - 149 (39.0%)

Sri Lanka- (0,3%)

Iran-5 (1,3%)

Philipinas-2 (0,5%)

Japo-1 (0,3%)

India-3 (0,8%)

Paquisto-3 (0,8%)

Indonsia-3 (0.8%)

Rep. Korea-12 (3,1%)

Korea do Sul- 5 (1,3%)

laos-7 (1,8%)

Malasia-6(1,6%)

Nepal-1 (0,3%)

Libano-1 (0,3%)Tailandia-4 (1,0%)

Figura 1.1 Distribuio de barragens de enrocamento com face de concreto no mundo (H 50,00 m).

De acordo a distribuio apresentada na Figura 1.1 o continente asitico apresenta-se com

maior quantidade de BEFC. Neste continente, a China destaca-se com 149 BEFC construdas

e em construo, o que equivale a 73% em relao a este continente e 39% a todo mundo.

Tambm vlido destacar que a barragem Shuibuya na China a mais alta do gnero no

mundo, com 233 m de altura.


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No Brasil esta tcnica tem sido aplicada com sucesso a barragens de grandes alturas. A

Tabela 1.2 apresenta as BEFC no Brasil.

Tabela 1.2 Barragem de Enrocamento com Face de Concreto no Brasil.

Barragem Altura (m) Ano de

Concluso Potncia Instalada

(MW) Foz do Areia 160 1980 1.674 Segredo 145 1992 1200 Xing 140 1994 3000 It 125 1999 1450 Machadinho 126 2002 1140 Itapebi 112 2003 1350 Barra Grande 185 2005 690 Campos Novos 202 2006 880 Monjolinho (1) 125 2006 - Quebra Queixo 75 2008 120 Pai Quere (2) 150 2008 - Santa Rita (2) 85 - - Bocaina (2) 80 - -

Nota: (1) em fase de construo; (2) em fase de licitao.

Estas barragens, que esto em operao, so responsveis pela produo de 16,2% da energia

eltrica de fonte hidrulica gerada no Brasil, que apresenta atualmente uma potncia total de

71 GW.

1.2 JUSTIFICATIVA

Apesar desse tipo de barragem ter sido construda em diferentes partes do mundo e estarem

operando satisfatoriamente, os critrios de projeto so ainda predominantemente empricos,

baseados na experincia obtida de obras similares j construdas. A utilizao da anlise

numrica ainda no uma ferramenta usual para o desenvolvimento e dimensionamento deste

tipo de barragem, principalmente pela dificuldade de obteno de parmetros dos

enrocamentos (Pacheco, 2003).

Tem sido observado em alguns casos, principalmente em barragens de grandes alturas, o

aparecimento de trincas e fissuras na laje da face de montante oriundas das deformaes do

macio aps o enchimento do reservatrio.

A presena de fissuras nas lajes pode aumentar a vazo atravs do corpo da barragem, o que

pode levar a um aumento considervel dos deslocamentos do corpo da barragem, gerando

assim uma preocupao adicional com a estabilidade da estrutura.

Segundo alguns autores, entre eles Veiga Pinto (1979), Frassoni et al. (1982), Materon (1983)


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e Saboya Jr. (1993), as deformaes sofridas pelo macio de enrocamento so condicionada

por diversos fatores como a mineralogia, granulometria, ndice de vazios, forma, dimenso e

textura das partculas, grau de alterao e resistncia da rocha e compactao com ou sem

molhagem.

A geometria do vale tambm um fator que tem forte influncia na deformabilidade devido

redistribuio de cargas por arqueamento, nas sees prximas a estas extremidades.

Contudo, a avaliao da extenso da influncia deste fator ainda um assunto pouco

explorado, necessitando de aprofundamento das investigaes.

Os critrios de dimensionamento da laje tambm so empricos, tanto no que se refere

espessura, quanto s taxas de armadura. Isso decorre das lajes no serem consideradas como

um elemento estrutural e sim como um elemento de vedao.

Tambm se considera que a laje funciona como uma membrana, e que no vai estar

submetida a esforos de flexo. Como o macio de enrocamento se deforma com o

enchimento do reservatrio, a laje tende a se adaptar a esses deslocamentos e a afirmao

anterior s vlida se a laje for bastante flexvel, ou seja, com pequena espessura.

Os esforos que aparecem na laje tambm dependem da ligao entre a laje e o macio de

enrocamento. Acredita-se que se a laje tiver possibilidade de escorregar ao longo da ligao,

isto deve diminuir os esforos normais aos quais ela vai estar submetida.

Finalmente, o posicionamento da armadura no centro da seo transversal da laje no respeita

os critrios usuais de dimensionamento de detalhamento de peas estruturais de concreto

armado.

Portanto, novos critrios para o projeto de BEFC so necessrios. Eles devem considerar que

as lajes devem se adaptar aos deslocamentos apresentados pelo enrocamento, e resistir aos

esforos normais aos quais elas estaro submetidas. Esses deslocamentos e os respectivos

esforos solicitantes devem ser obtidos por meio de anlise numrica tridimensional que

inclua o comportamento conjunto da laje, do enrocamento e da fundao.

1.3 OBJETIVOS

A presente pesquisa tem por objetivo principal definir critrios de projeto de barragens de

enrocamento com face de concreto baseando-se em simulaes numricas, e assim reduzir o

empirismo dos projetos.


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Adicionalmente, procurar-se- avaliar os seguintes pontos:

Influncia da interface entre a laje de concreto e o macio de enrocamento nos esforos desenvolvidos na laje;

Efeito do processo construtivo nos movimentos desenvolvidos no macio e na laje;

Efeito do enchimento e esvaziamento do reservatrio no comportamento da barragem;

Determinar os deslocamentos na laje da face de montante para conseqente dimensionamento da laje;

Otimizar os critrios de dimensionamento da laje, em termos de espessura e taxa de armadura.

1.4 ESTRUTURA DA TESE

Este trabalho foi dividido em sete captulos, os quais so descritos sucintamente a seguir:

Captulo 1 Introduo: o presente captulo faz as consideraes iniciais sobre o tema,

apresenta a justificativa, os objetivos e a estrutura da tese.

Captulo 2 Aspectos de Projeto e Construo de BEFC: faz uma descrio sobre as BEFC,

abordando os elementos constituintes das BEFC, processo construtivo, comportamento

mecnico e critrios de projeto atuais.

Captulo 3 Anlise Numrica de BEFC: apresenta algumas consideraes sobre o estudo de

barragens pelo mtodo dos elementos finitos e alguns trabalhos da literatura que utilizam

anlise numrica para o estudo de BEFC, destacando algumas caractersticas das simulaes

realizadas.

Captulo 4 Embasamento terico: neste captulo o mtodo dos elementos finitos abordado

a fim de revisar de forma simples os conceitos gerais relativos formulao do problema de

equilbrio esttico. Alguns modelos constitutivos so descritos brevemente. Por fim,

apresentada uma descrio dos programas utilizados.

Captulo 5 Metodologia Proposta: apresenta uma descrio da metodologia proposta por

este trabalho para anlise do comportamento de barragens de enrocamento com face de


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concreto e dimensionamento da estrutural da laje.

Captulo 6 Caso Estudo da BEFC Barra Grande: apresenta uma breve descrio da

barragem dessa barragem e em seguida uma descrio das anlises realizadas.

Capitulo 7 Apresentao e Anlise dos Resultados: neste captulo os resultados so

apresentados e discutidos.

Captulo 8 Concluses: apresenta as concluses sobre o trabalho e as sugestes para

pesquisas futuras.

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Capitulo 1 Final