APRESENTAO EstecursosobrePequenasBarragensdeTerra(Projeto,Dimensionamento, Execuo,ControleTecnolgico)envolvendobarramentosemsolo(desuperfciee subterrneo)para conteno de gua o resultado de uma parceria entre o Sindicato dos engenheiros SENGE-PB e a Universidade Federal de Campina Grande - UFCG. Eleinsere-senumprojetomaisamplodeapoioacapacitaotcnica,atualizaoe reciclagem dos profissionais da Engenharia e em particular aos associados do SENGE-PB. Outros mdulos como Planejamento e Gesto de Obras com utilizao do MS Project; DimensionamentoHidrulicodeObrasdeArteCorrenteseEspeciais;Capacitaoem TopografiaBsicaeProjetosGeomtricosdeRodoviascomutilizaodoTopograph; AutoCAD Bidimensional e Projeto, Execuo, Controle Tecnolgico e Gesto de Sistemas de Lagoas de Estabilizao sero oferecidos no decorrer deste segundo semestre e no incio do prximo ano. Emparticular,estemdulosobreBarragensdeTerrabuscaatenderdemandados colegasEngenheiroseTcnicosdaEMATEREmpresadeAssistnciaTcnicaeExtenso Rural da Paraba e da SUPLAN Superintendncia de Obras do Plano de Desenvolvimento do Estado. ADireodoSENGE-PBsesentefelizempoderofertaressecursoaoscolegas Engenheiros e associados na perspectiva de que ele no um fato episdico, mas uma ao que nessa rea se pretende permanente e diversificada. Agradecimentos especiais ao Engenheiro e Professor Afonso Macdo que transforma seu discurso em fatos, ao colocar a Universidade a servio da sociedade e dos profissionais da Engenharia. Finalmente, ns do SENGE e os colegas professores da UFCG no temos a veleidade deacharmosapropostadocontedoprogramticodestecursocomoirretocvel.Assim agradecemos a colaborao que possa nos oferecer para aprimor-lo. Eng. Herculano Marcelino Presidente do Sindicato dos Engenheiros 2 O SEMI-RIDO BRASILEIRO O Semi-rido brasileiro um dos maiores, mais populosos e tambm mais midos do mundo.Ocupaumareatotalde940milkm,abrangendoonortedosEstadosdeMinas GeraiseEspritoSanto,ossertesdaBahia,Sergipe,Alagoas,Pernambuco,Paraba,Rio GrandedoNorte,Cear,PiaueumapartedosudestedoMaranho.Vivemnessaregio mais de 18 milhes de pessoas, sendo 8 milhes na rea rural. A precipitao pluviomtrica de750milmetrosanuais,emmdia.Emcondiesnormais,chovemaisde1.000 milmetros. Na pior das secas, chove pelo menos 200 milmetros, o suficiente para dar gua dequalidadeaumafamliadecincopessoasporumano.Avariaoentretemperaturas mdias nas estaes do ano inferior a 5C. A chuva m distribuda fsica e temporalmente. Devido s caractersticas climticas da regio, o semi-rido nordestino possui um dos maiores ndices de evaporao do Brasil, o quetornareservatriosdeguapoucoprofundosinteisempocasdeseca.Odficit Hdrico considervel. Alm disso, a gua dos barreiros e audes, baixadas onde se acumula a chuva, geralmente poluda e cheia de vermes. Essa gua responsvel por grande parte dasdoenasdoserto:amebase,diarria,tifo,clera.Estascondiesdesfavorveis contribuem para o pequeno desenvolvimento da regio com baixos indicadores de qualidade devida.Autilizaoderecursosrudimentarestemaumentadoadegradaoeo empobrecimentodanatureza,ondeadesertificaoumadasmodalidadesmais impactantes.DadosdoIBGEde1994japontavamparadegradaodepartedossolos nordestinos,onde54%dobiomaCaatinga,vegetaocaractersticadoSemi-rido, encontrava-se em elevado estgio de antropizao modificao feita pelo homem. Almdodficit,asreservashdricasapresentamelevadosndicesdepoluio, tornandoasituaoaindamaissria,porquelimitadorparasustentabilidadeda sobrevivnciahumanaedasatividadesprodutivas.Asguassubterrneasexploradas,em geral mal gerenciadas, so imprprias para o consumo humano devido aos altos ndices de sais dissolvidos. A dessalinizao que se apresenta comoalternativa para suprir o dficitde guapotvelpatinaentreoartesanaleoimpondervel.maisumaalternativaquese apresentacomopanaciaparaosemi-rido.Duranteoprocessodedessalinizaoh formao de rejeitoconcentrado devolvido ao solo causando problemas ao meio ambiente. 3INDICE 01. INTRODUO.............................................................................................................................................. 9 02. OBJETIVOS................................................................................................................................................. 12 03. ESCOLHA DO TIPO DA BARRAGEM................................................................................................... 12 04. ESTUDOS A SEREM REALIZADOS ...................................................................................................... 13 4.1 GENERALIDADES. ...................................................................................................................................... 13 4.2 ESTUDOS TOPOGRFICOS.......................................................................................................................... 14 4.3 ESTUDOS GEOLGICOS. ............................................................................................................................ 14 4.4 ESTUDOS HIDROLGICOS. ......................................................................................................................... 14 4.5 ESTUDOS GEOTCNICOS. ........................................................................................................................... 15 4.5.1 Estudos de Jazidas....................................................................................................................... 15 4.5.2 Clculo do Volume da Jazida...................................................................................................... 16 4.5.3 Solos no Aproveitveis .............................................................................................................. 16 4.5.4 A Classificao Unificada dos Solos........................................................................................... 17 05. PROCEDIMENTOS PARA ELABORAO DO PROJETO................................................................ 27 5.1 ESTUDOS PRELIMINARES............................................................................................................................ 27 5.1.1 Pesquisa do local.......................................................................................................................... 27 5.1.2 Escolha do Eixo da Barragem. ................................................................................................... 28 06. TIPOS DE SEES DA BARRAGEM.................................................................................................... 29 07. TIPOS DE FUNDAO............................................................................................................................. 31 7.1 GENERALIDADES. ...................................................................................................................................... 31 7.2 FUNDAES EM ROCHA.............................................................................................................................. 32 7.3 FUNDAES EM SOLOS PERMEVEIS (SOLOS ARENOSOS E PEDREGULHOSOS)................................................ 32 7.3.1 Valas Corta-guas (Cutoff)...................................................................................................... 33 7.3.2 Valas Corta-guas parciais. ........................................................................................................ 34 7.3.3 Banquetas de montante.............................................................................................................. 34 7.3.4 Estacas pranchas.......................................................................................................................... 35 7.3.5 Injees......................................................................................................................................... 35 7.3.6 Tapetes filtrantes ......................................................................................................................... 36 7.3.7 Drenos de p e valas drenantes ................................................................................................ 36 7.3.8 Poos de alvio.............................................................................................................................. 37 7.4 FUNDAES EM SOLOS IMPERMEVEIS. ...................................................................................................... 38 7.4.1 Fundaes em solos saturados. ................................................................................................. 38 7.4.2 Fundaes em solos relativamente secos. ............................................................................... 38 08. PROJETO DA BARRAGEM...................................................................................................................... 39 8.1 ESCOLHA DO LOCAL E TIPO DA BARRAGEM................................................................................................. 39 8.2 NORMALIZAO PARA O PROJETO. ............................................................................................................. 40 8.3 HIDROLOGIA DA BACIA HIDROGRFICA....................................................................................................... 41 8.4 CLCULO DA CAPACIDADE DO RESERVATRIO. ........................................................................................... 41 8.5 DESCARGA DE PROJETO NA SEO DA BARRAGEM. ...................................................................................... 42 8.5.1 Bacia Hidrogrfica........................................................................................................................ 43 48.5.2 Determinao do Rendimento da Bacia Hidrogrfica. ............................................................ 46 8.5.3 Clculo da capacidade do reservatrio. .................................................................................... 47 8.5.4 Perdas dgua represada. ........................................................................................................... 48 8.5.5 gua necessria para o consumo.............................................................................................. 49 8.6 ALTURA DA BARRAGEM.............................................................................................................................. 49 8.7 CLCULO DA DESCARGA MXIMA DE ENCHENTE ......................................................................................... 52 8.8 CLCULO DA LARGURA DO SANGRADOURO ................................................................................................. 55 8.9 CLCULO DA FOLGA................................................................................................................................... 58 8.9.1 Indicaes do Bureau of Reclamation ................................................................................... 59 8.10 CLCULO DA LARGURA DO COROAMENTO................................................................................................. 60 8.11 PROTEO DOS TALUDES ........................................................................................................................ 60 8.11.1 - Talude Montante......................................................................................................................... 60 8.11.2 Talude Jusante........................................................................................................................... 62 8.11.3 Proteo do Coroamento.......................................................................................................... 63 8.11.4 Drenagem Superficial ................................................................................................................ 63 8.12 FILTROS PARA DRENOS............................................................................................................................ 64 8.12.1 Generalidades............................................................................................................................. 64 8.12.2 Dimensionamento dos materiais de filtros............................................................................. 65 09. EXECUO DE PEQUENAS BARRAGENS.......................................................................................... 65 9.1 - PROCESSO DE GARANTIA DA QUALIDADE EM GEOTECNIA............................................................................. 65 9.2 COMPACTAO DOS SOLOS.............................................................................................................. 66 9.2.1 - INTRODUO................................................................................................................................ 66 9.3CURVAS DE COMPACTAO.......................................................................................................................... 68 9.4 ENSAIOS DE COMPACTAO....................................................................................................................... 70 9.5 FATORES QUE INFLUEM NO PROCESSO DE COMPACTAO DE SOLOS........................................................... 74 9.6 - MTODOS DE COMPACTAO...................................................................................................................... 76 9.7 FONTES DE ERROS NO ENSAIO................................................................................................................... 77 9.8 - CONTROLE DA COMPACTAO NO CAMPO ................................................................................................... 78 9.9 - EQUIPAMENTOS PARA COMPACTAO EM CAMPO......................................................................................... 81 9.9.1 Introduo..................................................................................................................................... 81 9.9.2 Compactao por Amassamento. Rolo Pata-de-cabra ou P-de-carneiro. ........................... 82 9.9.3 - Compactao por Presso. Rolos Lisos e Pneumticos........................................................... 83 9.9.4 - Compactao por Impacto. Sapo Mecnico.............................................................................. 85 9.9.5 - Compactao por Vibrao. Rolos Vibratrios.......................................................................... 86 9.9.6 Influencia do Nmero de Passadas do Rolo............................................................................. 87 10. BARRAGENS SUBTERRNEAS............................................................................................................. 89 10.1 - INTRODUO........................................................................................................................................... 89 10.2 - AS BARRAGENS SUBTERRNEAS................................................................................................................ 90 10.3 - VANTAGENS E DESVANTAGENS ................................................................................................................. 92 10.4 - PROJETO DE BARRAGEM SUBTERRNEA .................................................................................................... 93 10.4.1 - Estudos Preliminares.................................................................................................................. 93 10.4.2 - O Septo Impermevel ................................................................................................................ 94 10.4.3 - Descarregador de Fundo........................................................................................................... 96 10.4.4 - Proteo do Septo de Material Compactado........................................................................... 98 10.5 - PROCESSO CONSTRUTIVO ........................................................................................................................ 98 10.5.1 - Escavao .................................................................................................................................... 99 10.6 -EXECUO DO SEPTO............................................................................................................................ 100 510.6.1 - Material Compactado ............................................................................................................... 100 10.6.2 - Alvenaria de Pedra ................................................................................................................... 101 10.6.3 - Diafragma com Lona Plstica.................................................................................................. 102 10.6.4 - Diafragma de Concreto............................................................................................................ 103 10.7 CAPTAO DE GUA................................................................................................................................. 103 10.8 - SISTEMAS DE BARRAGENS SUCESSIVAS................................................................................................... 104 10.9 - CONSIDERAES FINAIS ........................................................................................................................ 105 11. BIBLIOGRAFIA....................................................................................................................................... 106 6 Lista de Figuras FIGURA 1.1 BARRAGEM ARMANDO RIBEIRO GONALVES AU (RN) .............................................................. 10 FIGURA 1.2 BARRAGEM DE ORS CEAR......................................................................................................... 11 FIGURA 1.3 BARRAGEM CASTANHO JAGUARIBARA - CEAR ......................................................................... 11 FIGURA 4.1 - CLASSIFICAO DOS SOLOS GROSSOS PELO SUCS. .......................................................................... 20 FIGURA 4.2 - CARACTERSTICAS DOS MATERIAIS CLASSIFICADOS CONFORME OS GRUPOS DA TABELA UNIFICADA..................................................................................................................................................................... 21 FIGURA 4.3 - CARACTERSTICA REFERENTES A ATERROS E FUNDAES ............................................................... 22 FIGURA 4.4 - VALORES MDIOS PARA PROPRIEDADES DE ENGENHARIA, RECOMENDADOS PELO USBR UNITED . 23 STATES BUREAU OF RECLAMATION,PARA SOLOS CLASSIFICADOS PELO SUCS. ................................................... 23 FIGURA 4.5 CARTA DE PLASTICIDADE E CLASSIFICAO TRIANGULAR.............................................................. 24 FIGURA 6.1 BARRAGEM HOMOGNEA................................................................................................................. 29 FIGURA 6.2 BARRAGEM HOMOGNEA COM FILTRO CHAMIN, TAPETE DRENANTE E ROCK-FILL. ..................... 30 FIGURA 6.3 BARRAGEM ZONEADA OU ZONADA. ................................................................................................. 30 FIGURA 6.4 BARRAGEM MISTA ........................................................................................................................... 31 FIGURA 7.1 VALAS CORTA-GUAS (CUT-OFF) .................................................................................................... 33 FIGURA 7.2 VALAS CORTA-GUAS PARCIAIS...................................................................................................... 34 FIGURA 7.3 BANQUETAS DE MONTANTE............................................................................................................. 35 FIGURA 7.4 TAPETES FILTRANTES DE JUSANTE................................................................................................... 36 FIGURA 7.5 DRENO DE P COM VALA DRENANTE E TAPETE FILTRANTE. ........................................................... 37 FIGURA 7.6 VALA DRENANTE COM ATERRO E ENROCAMENTO. ......................................................................... 37 FIGURA 8.1 CARTA TOPOGRFICA NA ESCALA 1:100.000................................................................................... 45 FIGURA 8.2 BACIA HIDROGRFICA COM REDE DE DRENAGEM E SEO DO BARRAMENTO................................ 46 FIGURA 8.3 DIAGRAMA COTAS X REA X VOLUME (APRESENTAO OPCIONAL) .............................................. 50 FIGURA 8.4 DIAGRAMA COTAS X REA X VOLUME (FORMA DESCRITA)............................................................. 51 FIGURA 8.5 FORMAS VARIVEIS DE SOLEIRAS E CANAL EXTRAVASOR. ............................................................. 57 FIGURA 8.6 ENROCAMENTO LANADO (RIP-RAP) ............................................................................................... 62 FIGURA 8.7 - PROTEO DO COROAMENTO E TALUDES ......................................................................................... 63 FIGURA 8.8 BERMA E VALETA LONGITUDINAL ................................................................................................... 64 FIGURA 8.9 VALETA DE PROTEO LATERAL ..................................................................................................... 64 7FIGURA 9.1 CURVA DE COMPACTAO............................................................................................................... 68 FIGURA 9.2 VARIAO DA DENSIDADE COM O TEOR DE UMIDADE..................................................................... 69 FIGURA 9.3 CILINDRO E SOQUETE PROCTOR NORMAL ..................................................................................... 71 FIGURA 9.4 INFLUENCIA DA ENERGIA DE COMPACTAO EM S,MAX E HOT ......................................................... 74 FIGURA 9.5 ENSAIO DO FRASCO DE AREIA.......................................................................................................... 80 FIGURA 9.6 FAMLIA DE CURVAS DE COMPACTAO.......................................................................................... 81 FIGURA 9.7 - ROLO P-DE-CARNEIRO.................................................................................................................... 83 FIGURA 9.8 - ROLO DE PNEUS (PNEUMTICOS)...................................................................................................... 85 FIGURA 9.9 COMPACTADORES POR IMPACTO SAPO MECNICO........................................................................ 86 FIGURA 9.10 ROLO LISO VIBRATRIO................................................................................................................. 87 FIGURA 10.1 - PERFIL LONGITUDINAL DE UMA BARRAGEM SUBTERRNEA........................................................... 91 FIGURA 10.2 - CORTE TRANSVERSAL DE UMA BARRAGEM SUBTERRNEA - ESQUEMA CLSSICO......................... 91 FIGURA 10.3 - PERFIL TPICO DE UMA BARRAGEM VERTEDOURO.......................................................................... 95 FIGURA 10.4 - SANGRADOURO DA BARRAGEM SUBTERRNEA DA FAZENDA OITICICA, BONSUCESSO - PB........... 96 FIGURA 10.5 - DESCARREGADOR DE FUNDO COM POO DE CAPTAO (BENVENUTO E POLLA, 1982). .......... 97 FIGURA 10.6 - BARRAGEM SUBTERRNEA COM DESCARREGADOR DE FUNDO E TANQUE DE ARMAZENAMENTO.. 97 (BRITO ET ALLI, 1989)........................................................................................................................................... 97 FIGURA 10.7 - SISTEMA DE DRENAGEM TIPO "ESPINHA DE PEIXE"........................................................................ 98 FIGURA 10.8 - PROTEO DO SEPTO IMPERMEVEL .............................................................................................. 98 FIGURA 10.9 ESCAVAO COM BOMBEAMENTO E PROTEO DOS TALUDES ..................................................... 99 FIGURA 10.10 ABERTURA DO SEPTO E REATERRO. ........................................................................................... 102 FIGURA 10.11 APLICAO DA LONA PLSTICA................................................................................................. 103 FIGURA 10.12 - POO AMAZONAS COM PAREDES VAZADAS (COSTA ET ALLI, 1990.)......................................... 104 FIGURA 10.13 - SISTEMA COM BARRAGEM DE CABECEIRA E BARRAGENS SUBTERRNEAS SUCESSIVAS (UEHARA ET ALLI 1981) .............................................................................................................................................. 105 8 Lista de Tabelas TABELA 4.1 MODELO DE FICHA DE RESUMO DE ENSAIOS DE SOLOS .......................................................... 25 TABELA 4.2 CLASSIFICAO VISUAL DOS SOLOS.................................................................................. 26 TABELA 8.1 COEFICIENTE DE UNIFORMIDADE DA BACIA HIDRULICA ........................................................ 47 TABELA 8.2 MODELO DE CUBAO DA BACIA HIDRALICA ..................................................................... 52 TABELA 8.3 COEFICIENTES HIDROMTRICOS DA BACIA. ........................................................................ 53 TABELA 8.4 COEFICIENTES DE RUNOFF PARA USO NO MTODO RACIONAL ............................................... 54 TABELA 8.5 VALORES DE FOLGAS NORMAL E MNIMA............................................................................ 59 TABELA 8.6 COMPOSIO DO RIP-RAP DE ACORDO COM FETCH ............................................. 61 TABELA 9.1 TCNICAS DE ESTABILIZAO DE SOLO.............................................................................. 67 TABELA 9.2 COMPARAO ENTRE ENSAIOS DE COMPACTAO DINMICOS POR IMPACTO............................. 73 9PEQUENAS BARRAGENS DE TERRA Projeto, dimensionamento, execuo e controle tecnolgico Ademilson Montes Ferreira Alcides Ferreira Machado Filho Jos Afonso Gonalves de Macedo 01. INTRODUO DEFINIO Barragemtodaequalquerbarreiraartificialqueseinterpeaumcurso hdrico para interromper o transito das guas. Asbarragensdeterraconstituemumasdasmaisantigasrealizaes humanas. Desde os primrdios o homem pela imprescindvel necessidade de dispor de gua parasobreviver,procurahabitarprximosdasfontesdguasexistenteaoredordoglobo terrestre. Hnotciasdeenormesbarragensdeterra,paraapoca,aolongodosrios Tigres e Eufrates, construdas por volta do ano 3000 a.C. Mas at recentemente os mtodos queserecorriaparaosprojetoseramempricoshavendoconsequentementeumgrande nmero de insucessos ou de super-dimensionamento. O desenvolvimento dos processos de estudo de fundaes, o aperfeioamento dastcnicasdeexperimentaeslaboratoriais,osrecursosdasteoriasdeequilbrioe deformao,permitemaexecuodeprojetosdebarragensdeterra,praticamenteem qualquer lugar, nas mais diversas condies e desenvolvimento. Eisalgumasbarragensdeterracomalturassuperioresa200metros construdas em diversos paises: NurekRssia 317 m Mica Canad242 m OrovilleEUA236 m Asbarragensdeterrasoapropriadasparalocaisondehajadisponibilidade desolosargilososouareno-siltoso/argilosos,almdafacilidadedesituarovertedouroem uma das margens utilizando o solo escavado para a sua prpria construo. OproblemadesuprimentodguanoSemi-ridonordestinotoantigo quantoapresenadohomemnestaregio.Orepresamentodasguasdosriosporobras rsticasdeengenhariajerapraticadodesdeosculoXVIII,quandodatamasprimeiras construes de audes, certamente em decorrncia das grandes secas de 1777 e 1792. 10Nessa poca a maioria dos audes eram construdos manualmente com terra amontoada ou de pedra e cal. Uma tcnica muito original, porm, utilizando-se um couro de arrastepuxadoporumajuntadebois,foisedivulgandocomsucesso.Essatcnicafoi substitudanoiniciodosculopassadoporoutrautilizandojumentosparaotransportedo material mediante uma parelha de caixotes amarrada na cangalha, enquanto os cascos dos animais asseguravam a compactao do material. Grande parte do Nordeste oferece condies muito favorveis construo de audes.TradicionalmenteosaudesdoNordestebrasileiroforamconstrudosvisando principalmenteoabastecimentodaspopulaesedosrebanhos.Essacircunstancia contribuiu para a manuteno de uma quadro geral de subutilizao que estabelece, um vivo contraste com o enorme volume dgua armazenado e com o potencial valorizvel. Algumasbarragensdeterra,executadosporEmpresasbrasileirase gerenciadas por rgos governamentais,de destaque no cenrio nacional so apresentadas a seguir: Caractersticas TipoTerra Acumulao (m3)2.400.000.000 Altura Mxima (m)68,00 Volume Macio (m3)4.610.000 Descarga Mx. Tomada Dgua (m3/s)20 Vazo do Sangradouro (m3/s)13.200 Figura 1.1 Barragem Armando Ribeiro Gonalves Au (RN) 11 Caractersticas Tipo Zonada Acumulao (m3) 2.100.000.000 Altura Mxima (m) 54,00 Volume Macio (m3)5.899.325 Descarga Mx. Tomada Dgua (m3/s)31 Vazo do Sangradouro (m3/s) 5.200 Figura 1.2 Barragem de Ors Cear TipoTerra/CCR Acumulao (m3)4.450.000.000 Altura Mxima (m)60 Extenso da Barragem (km)3,5 Extenso do Vertedouro (m)153 Extenso do Lago (km)48 Vazo Regularizada (m3/s)22 Figura 1.3 Barragem Castanho Jaguaribara - Cear 12 02. OBJETIVOS O Projeto de umabarragem deve sempre ser funo intrnsecadoobjeto ou objetivos a quer se prope a obra a ser construda. As principais finalidades a que se destinam as barragens so: Abastecimento humano, animal e industrial; Irrigao; Energia (hidroeltrica); Piscicultura; Controle de cheias; Regularizao de rios; Navegao; Outros. importante frisar que um mesmo aude pode ter finalidades vrias e que o seuestudodeveestarperfeitamenteintegradonaproblemticascio-econmicadovalea que pertence. 03. ESCOLHA DO TIPO DA BARRAGEM A escolha do tipo da barragem a ser projetada para uma determinada seo deumriodependedeumasriedefatores.Estes,condicionandoimposiestcnico-econmicas determinam o tipo de barragem indicada para cada caso. Alguns fatores preponderantes na escolha do tipo so: Forma do vale; Solo de fundao; Materiais existentes; Condies climticas; Fatores hidrulicos; Meios de transporte; Equipamentos disponveis; Posicionamento do vertedouro; Finalidade; Segurana da obra; Custo da obra. 13 Asbarragensdeterra,comodito,soapropriadasparalocaisondehaja disponibilidade de solos argilosos ou areno-siltoso/argiloso, utilizando o solo escavado para a prpria construo da barragem sempre que possvel. Comoregrasbsicasparaidentificaoeaceitaodolocaletipoda barragem podem observar os seguintes tpicos: Possibilidadedeposicionamentodovertedouroforadocorpodabarragem, utilizando-sefavoravelmenteascondiestopogrficasparadirigir lateralmente as guas para uma outra bacia, condio ideal; Facilidades de localizao do vertedouro, de modo a evitar correntes de alta velocidade ao longo dos taludes da barragem; Estabilidade e confiabilidade nos solos de fundao do local da barragem; Possibilidadeparadiminuiodosvolumesdosmateriaisdeconstruoda barragemaserconstrudanolocalmaisestreitodorio,comseueixo longitudinal sempre que possvel perpendicular as ombreiras; Amontantedolocaldaconstruonodeverexistirdesmoronamentoe, caso existam, esses devem ser estabilizado; Possibilidade de espao razovel para a construo do macio, no caso de se optar por sangradouros temporrios nos trechos do leito do rio; Existindolocaltopogrficaegeologicamenteadequados,recomendvela construodepequenosdiquesemcotasinferioresaocoroamentoda barragemparaque,naocorrnciadecheiasexcepcionais,estespossam romperfuncionandocomodescarregadoresauxiliares,impedindoo transbordamentodomacio,econsequentementesuadestruio,(diques fusveis). 04. ESTUDOS A SEREM REALIZADOS 4.1 Generalidades. Ao se projetar uma barragem so necessrios vrios estudos que serviro de parmetros para definir todas as caractersticas da obra a ser projetada. 14Estes estudos tornaro possvel a anlise das consideraes tcnicas da obra, bemcomoseucomportamentohidrulico,esobreosaspectosscio-econmicodecorrente da sua construo. Os estudos bsicos para a elaborao de um projeto so: Estudos topogrficos; Estudos geolgicos; Estudos hidrolgicos; Estudos geotcnicos. 4.2 Estudos Topogrficos. Analisaascaractersticasgeogrficasetopogrficasdocursodguaaser estudado. Oobjetivodesseestudoodecoletarinformaestopogrficasque permitam descrever com preciso o perfil longitudinal do boqueiro, os estudos altimtricos dareadeimplantaodaobra,obtidosatravsdelevantamentodeseestransversais desenvolvidas ao longo do eixo principal, e o levantamento altimtrico e cadastral da rea de acumulao da barragem, denominada de bacia hidrulica. Osresultadosobtidosformaroumconjuntodeplantastopogrficas indispensveisaodesenvolvimentodoprojetodabarragem.Desempenharopapel preponderantedesdeosprimeirosestudos,quandodafaseexploratria,atasua construo. 4.3 Estudos Geolgicos. Ostrabalhosdegeologia,realizadosnumareaondesepretendeimplantar uma barragem constam de se fazer um mapeamento geolgico da rea, estudos de rocha de fundao e estudos dos materiais de construo. Existemmapashidrogeolgicosepedolgicosparatodososestadosdo Nordesteosquaispodemserobtidosatravsdepublicaesdergosoficiaisque disponibilizam esses dados para utilizao em projetos diversos. 4.4 Estudos hidrolgicos. Visaestudarascondiesafluentesdeguanabaciahidrogrfica,coma finalidadededeterminarascondiesdeacumulao,eascondiesdeescoamentodas ondas de cheia para assegurar a segurana da obra. 154.5 Estudos geotcnicos. Trata-se da caracterizao dos solos e rochas, sob o aspecto geotcnico, para suas aplicaes. Trata-se portanto, da execuo de ensaios sobre amostras em laboratrio e a realizao de ensaios in situ. 4.5.1 Estudos de Jazidas 4.5.1.1 - Introduo Osmateriaisqueserousadosnaconstruodeumabarragemdeterra devem atender a duas condies bsicas: Condies tcnica; Condies econmicas. Condies Tcnicas: O Material deve atender as caractersticas tcnicas pr-selecionadas, tais como: permeabilidade, resistncia ao cisalhamento e compressibilidade. Condies econmicas: Sua localizao deve sempre que possvel situar-se o mais prximo possvel do local da obra, em condies de fcil acesso. 4.5.1.2 Jazida de Solo Asinformaesgeolgicaslevantadasdeveroorientarapr-seleodas reas de ocorrncias de materiais para emprstimos. Asinformaesdeveroserconduzidasemduasetapas:Preliminare definitiva. EtapaPreliminar:Dentrodareadelimitadalocam-sede5a12furosde sondagem assim distribudos: a)4 a 8 furos na periferia da jazida b)1 a 4 furos na zona central Osfurosdeveroserexecutadosatradoataprofundidadeemqueo material for julgado aproveitvel. EtapaDefinitiva:Julgadoapropriadotcnicaeeconomicamente,o aproveitamentodomaterialeatendidaasespecificaesdeprojeto,segue-seafasede prospeco definitiva, que consiste de: 16a)Lanamentodeumreticuladocomomalhade50metrossobrearea delimitada; b)Sondagem nos ns do reticulado, alternando-se furos a trado, com poos escavados com p-e-picareta; c)Asamostrasserocoletadaseencaminhadasaolaboratrioparaos ensaios especificados. 4.5.1.3 Ensaios a serem realizados. Devero ser realizados obrigatoriamente os seguintes ensaios geotcnicos: Granulometria; Limite de Liquidez; Limite de Plasticidade; Compactao. Normalmente,realizam-seensaioscomplementaresquepermitemmelhor avaliao do comportamento do material, tais como: Ensaio de permeabilidade Ensaio de cisalhamento. 4.5.2 Clculo do Volume da Jazida. Volume total da jazida dado pelo produto da rea pela profundidade mdia do solo. Vt = (A) x (hm) Onde; Vt Volume total da jazida; A rea da jazida; Hm Profundidade mdia do material. O volume utilizvel da jazida corresponde a uma taxa de 70 a 80% do volume total, isto deve-se ao empolamento do material e a remoo da camada superficial da jazida, composta na maioria dos casos de solos imprestveis para utilizao no corpo da barragem com espessura da ordem de 10 cm., que devero ser removidos e consider-lo como bota-fora ou expurgo. 4.5.3 Solos no Aproveitveis Comomateriaiscujoempregodeveserevitadonaconstruodebarragens citam-se: 17a)Terra vegetal, solo superficial contendo razes e outros materiais vegetais. As terras contendo matria orgnica e razes podem dificultar os trabalhos de compactao e/ou deixar caminhos abertos para a infiltrao dgua. b)Argila Bentontica e as outras argilas expansivas por serem susceptveis de variaesvolumtricascomaabsoroouperdadguaeporainda possurembaixaresistnciaaocisalhamentodiminuindograndementea estabilidade da obra. c)Argilas em torres cujo destorroamento no seja fcil pela ao de grades de disco e rolos, dificultando assim a compactao. d)Terras turfosas e pantanosas; e)Pedrasmaioresdoqueametadedaespessuradascamadasde compactao. Osensaiosdelaboratrio,conduzidossobreasamostrasconsideradas representativaseobtidasnostrabalhosdeprospeco,visaroadeterminaoda ClassificaodosSolosprospectadosparautilizaoadequadanageometriadomacioda barragem. Os resultados dos ensaios realizados em uma jazida de terra sero dispostos emfichasapropriadasparaquepossa,aolongodaexecuodasobras,serviremde referencia no controle e acompanhamento do corpo da barragem. 4.5.4 A Classificao Unificada dos Solos Em1952,oBureauofReclamationeoCorpsofEngineers,como professorA.Casagrandecomoconsultor,elaboraramumaclassificaodesolos,baseada numa anterior da autoria de A. Casagrande, a que chamaram de Classificao Unificada de Solos. Esta classificao particularmente aplicvel aos trabalhos de barragens de terra. uma classificao descritiva e de fcil aplicao, toma em considerao as propriedades dos solos,etemaflexibilidadedepoderseradaptvelqueraensaiosdecampoquerade laboratrio. A sua grande vantagem reside no fato de um exame visual e manual, simples, poder permitir a classificao e eventual corroborao por anlise laboratorial. AClassificaoUnificadadeSolosbaseadanotamanhodaspartculase suas quantidades, e nas caractersticas da frao fina do solo. Esta classificao compreende trs grandes grupos: 181)Solos com predominncia de grossos; 2)Solos com predominncia de finos; 3)Solos com elevada percentagem de matria orgnica. Osdiversostiposdesolossorepresentadospor2smbolos,indicativosda sua natureza. Assim o primeiro grupo compreende os pedregulhos (G-gravel) e as areias (S-sand)quesepodemapresentarlimposoucombaixapercentagensdefinos(W-wellno caso de bem graduado e P poor no caso de mal graduados) ou com certas percentagens, japreciveisdefinos(M,nocasodefinosnoplstico)e(Cclay,nocasodefinos plsticos). O segundo grupo compreende os siltes e as areias muito finas (M), as argilas inorgnicas(Cclay)eossilteseargilasorgnicas(Oorganic),todossepodem apresentar com elevada (H high) ou baixa (L low) compressibilidade traduzida pelo valor do limite de liquidez. O terceiro grupo representado pelo smbolo simples Pt (peat). _1___ _ 32345_ _ __ Os solos grossos so classificados como pedregulho ou areia. So classificados como pedregulhos aqueles solos possuindo mais do que 50% de sua frao grossa retida na peneira 4 (4,75mm) e como areias aqueles solos possuindo mais do que 50% de sua frao grossapassandonapeneira4.Cadagrupoporsuavezdivididoemquatrosubgruposa dependerdesuacurvagranulomtricaoudanaturezadafraofinaeventualmente existente. So eles: Material praticamente limpo de finos, bem graduado W, (SW e GW); Material praticamente limpo de finos, mal graduado P, (SP e GP); Material com quantidades apreciveis de finos no plsticos, M, (GM e SM); Material com quantidades apreciveis de finos plsticos C, (GC ou SC) Ossolosfinossoclassificadoscomoargilaesilte.Aclassificaodossolos finos realizada tomando-se como base apenas os limites de plasticidade e liquidez do solo, plotadosnaformadacartadeplasticidadedeCasagrande.Emoutraspalavras,o conhecimentodacurvagranulomtricadesolospossuindomaisdoque50%dematerial passandonapeneira200poucooumuitopoucoacrescentaacercadasexpectativassobre suas propriedades de engenharia. A Carta de plasticidade dos solos foi desenvolvida por A. Casagrande de modo aagruparossolosfinosemdiversossubgrupos,adependerdesuascaractersticasde plasticidade.ConformeapresentadonaFigura4.5,acartadeplasticidadepossuitrs divisores principais: A linha A (de eq. IP = 0,73(LL - 20)), a linha B (LL = 50%) e a linha U (de eq. IP = 0,9 (LL - 8).

19 Deste modo, os solos finos, que so divididos em quatro subgrupos (CL, CH, ML e MH), so classificados de acordo com a sua posio em relao s linhas A e B. As Figuras 4.1 a 4.5, apresentadas a seguir, retratam o Sistema Unificado de Classificao dos Solos SUCS e suas propriedades de engenharia. 20 Figura 4.1 - Classificao dos Solos Grossos pelo SUCS. Figura 4.1 - Classificao dos Solos Grossos pelo SUCS. 21 Figura 4.2 - Caractersticas dos Materiais Classificados Conforme os Grupos da Tabela Unificada Figura 4.2 - Caractersticas dos Materiais Classificados Conforme os Grupos da Tabela Unificada 22 Figura 4.3 - Caracterstica Referentes a Aterros e Fundaes ARGILAS INORGNICAS DE PLASTICI-DADE ELEVADA, ARGILAS GORDASMDIA ELEVADA, SILTES ORGNICOSARGILAS ORGNICAS DE PLASTICIDADESILTES INORGNICOS, SOLOS ARENO-ELL > 50ARGILASO HC HSILTESM HO LA Z U LSILTESARGILASLL < 50EC LM LS CV E R D EDADE DE SUPORTEPTVEL LIQUE-MUITO MAU SUSCE-BOA A M CAPACI-SUPORTEA MAU ESUPORTE REGULARBOM A MAURECALQUESSUPORTE MAUSUPORTE MUITOSUPORTE REGULARTRATADO PARA FUNDAESCOMPACTAO IMPRATICVELREGULARES A MS, RLO P-DE-CARNEIROBOAS A MS, ESSENCIAL O CONTRLEREGULARES, RLO P-DE-CARNEIRO,RLO PNEUMTICOAPURADO, RLO PNEUMTICO,RLO P-DE-CARNEIROREGULARES A BOAS, RLO P-DE-CARNEIRO, RLO PNEUMTICOCARNEIROCARNEIROREGULARES A MS, RLO P-DE-CARNEIROMS A MUITO MS, RLO P-DE-MS A MUITO MS, RLO P-DE-k > 10- 4a 10k > 10a 10a 10k > 10a 10k > 10- 6- 6- 8- 8- 4- 6- 6a 10k > 10k > 10a 10k > 10a 10- 8- 6- 3- 6- 6- 81260 16001120 15201040 16001200 1500MAUA MAU1670 20001520 19201520 1920FAONENHUMNENHUMNENHUMNENHUMP OU NADANENHUMNENHUMTRINCHEIRA DEVALOR COMO ATRRORAZOVELMENTE ESTVEIS, ABAS PERDE DIQUES E BARRAGENSMUITOESTVEIS, ABAS* PERMEVEISMEVEIS DE DIQUES E BARRAGENSMEVEIS E BANQUETASMEVEIS OU DIQUESRAZOVELMENTE ESTVEIS, POUCOMUITO ESTVEIS, SEES PERME-MEDIANAMENTE ESTVEIS, POUCO INDICA-RAZOVELMENTE ESTVEIS, PODEM SERUSADOS EM DIQUES DE TALUDES SUAVESVEIS, NECESSRIA PROTEO DE TALUDEMEDIANAMENTE ESTVEIS, PODEMSER USADOS EM NCLEOS IMPER-INDICADOS PARA ABAS, PODENDOSER USADOS EM NCLEOS IMPER-DOS PARA ABAS, PODENDO SER USADOS( 1 )SOLOSDEGRANU-LAOGROSSA( 7 )( 6 )( 4 )( 5 )( 2 )( 3 )DOS, COM POUCO OU SEM FINOSDREGULHO E AREIA, BEM GRADUA-PEDREGULHOS E MISTURAS DE PE-PEDREGULHOS E MISTURAS DE PE-DREGULHO E AREIA, MAL GRADUA-BEM GRADUADAS, COM POUCO OUAREIAS E AREIAS PEDREGULHOSASMAL GRADUADAS, COM POUCO OUDE CASCALHO, AREIA E SILTEAREIAS E AREIAS PEDREGULHOSASDE CASCALHO, AREIA E SILTECASCALHOS ARGILOSOS, MISTURASCASCALHOS SILTOSOS, MISTURASAREIAS SILTOSAS, MISTURASDE AREIA E SILTEDOS, COM POUCO OU SEM FINOSA M A R E L OAREIASSOLOSARENO-ES MS PS WG CV E R M E L H OGULHOSG PSOLOSPEDREGU-LHOSOSEG MPEDRE-G WV E R M E L H OSEM FINOSSEM FINOSS M B O L OHACHURADIVISESPRINCIPAISLETRACORNOMEVALOR COMODE SUPORTEBOA CAPACIDADEBOA CAPACIDADEDE SUPORTEFUNDAODE SUPORTEBOA CAPACIDADEBOA CAPACIDADEDE SUPORTEDE SUPORTEFORME A DENSIDADEBOA A M CAPACIDA-BOA A M CAPACIDA-DE DE SUPORTE CON-DE DE SUPORTE CON-BOA CAPACIDADEFORME A DENSIDADE( 11 )( 10 )( 8 )( 9 )BOAS, TRATORCARNEIROBOAS, TRATORBOAS, COM CONTRLE APURADO,RLO PNEUMTICO, RLO P-DE-BOAS, TRATOR, RLO PNEUMTICOE RLO LISOBOAS, TRATOR, RLO PNEUMTICOE RLO LISOE RLO P-DE-CARNEIROBOAS COM CONTROLE APURADO, RLOPNEUMTICO E RLO P-DE-CARNEIROREGULARES, RLO PNEUMTICOk > 10- 6a 10k > 10k > 10k > 10a 10- 3- 6- 3- 3- 8k > 10k > 10a 10k > 10- 6- 3- 2- 21840 20701760 20701760 20001800 19201940 20002000 21601920 2150COMPACTAOCARACTERSTICAS DECM. POR SEG.PERMEABILIDADE( 12 )BANQUETA DE MON-OU POOS, DE PBANQUETA DE MON-TANTE E DRENAGEMTANTE E DRENAGEMOU POOS, DE PTANTE E DRENAGEMOU POOS, DE PNENHUMBANQUETA DE MON-TANTEP OU NADATRINCHEIRA DETANTE**MURO INTERCEP-MURO INTERCEP-A M A R E L ONCLEOS IMPERMEVEIS OU DIQUESSOSADEQUADOE BANQUETASNO SERVEM PARA ATRROMEDIANAMENTE ESTVEIS, USADOSEM NCLEOS IMPERMEVEIS DE ES-TRUTURAS CONTRA ENCHENTESESTVEIS, NCLEOS IMPERMEVEISESTABILIDADE M, PODE SER USADOEM ATERRO MEDIANTE CONTROLENO SO USADOS EM CONSTRUOHIDRULICO, INDESEJVEIS EM ATRRO1 Os valores nas colunas 7 e 11 servem apenas de orientao. O projeto deve basear-se em resultados de ensaios.NO SERVEM PARA ATRROESTABILIDADE MDIA C/ TALUDES SUAVESNCLEOS FINOS, BANQUETAS E DIQUESCOMPACTADO C/ RLO P-DE-CARNEIRO2 Na coluna 9, os equipamentos relacionados produziro normalmente as densidades visadas, mediante um nmero razovel de passadas, quando a umidade3 Na coluna 10, as massas especficas scas referem-se a solos compactados no teor de umidade tima, correspondente ao ensaio A.A.S.H.O. (PROCTOR NORMAL)ESTABILIDADE M, NCLEO DE ATRROSOLOSDEGRANU-FINASOLOS MUITOLAOTURFA E OUTROS SOLOS ALTAMENTE* Zona que envolve o ncleoe a espessura da camada frem devidamente controladas** Positive Cut-OffNOTAS:ORGNICOSPtJ A D OR A N -A L A -ORGNICOSDE AREIA E ARGILAAREIAS ARGILOSAS, MISTURASARGILAS INORGNICOS DE PLASTICIDADEBAIXA OU MDIA, ARGILAS PEDREGULHO-SILTES INORGNICOS E AREIAS MUITOFINAS, P DE PEDRA, AREIAS FINAS SILTO-SAS OU ARGILOSAS, E SILTES ARGILO-SOS POUCO PLSTICOSORGNICAS DE PLASTICIDADE BAIXASILTES ORGNICOS E SILTES E ARGILASSAS, ARGILAS MAGRASSAS, ARGILAS ARENOSAS, ARGILAS SILTO-SOS FINOS OU SILTOSOS MICCEOSE DIATOMCEOS, SOLOS ELSTICOSFigura 4.3 - Caracterstica Referentes a Aterros e Fundaes 23 Compactao Proctor Compressibilidade endomtrica % do volume inicial Resistncia ao cisalhamento (em termos de tenses efetivas) Grupo do Solos,mx (g/cm-3) htima (%) ndice De Vazios PermeabilidadeK x 10-6 (cm.s-1) @ 1,4kg.cm-2 @ 3,5kg.cm-2 C (kg/cm-2) Csat (kg/cm-2) tg GW> 1,90> 13,3(x)27.000 13.000< 1,4(x)(x)(x)> 0,79 GP> 1,76> 12,4(x)64.000 34.000< 0,8(x)(x)(x)> 0,74 GM> 1,82> 14,5(x)> 0,3< 1,2< 3,0(x)(x)> 0,67 GC> 1,84> 14,7(x)> 0,3< 1,2< 2,4(x)(x)> 0,60 SW 1,90 0,08 13,3 2,5 0,37 (x) (x)1,4 (x)(x) 0,40 0,04 (x) 0,79 0,02 SP 1,76 0,03 12,4 1,0 0,50 0,03 > 15,00,8 0,3(x) 0,23 0,06 (x) 0,74 0,02 SM 1,82 0,02 14,5 0,4 0,48 0,02 7,5 4,81,2 0,13,0 0,4 0,52 0,06 0,20 0,07 0,67 0,02 SM-SC 1,90 0,02 12,8 0,5 0,41 0,02 0,8 0,61,4 0,32,9 1,0 0,51 0,02 0,14 0,06 0,66 0,07 SC 1,84 0,02 14,7 0,4 0,48 0,01 0,3 0,21,2 0,22,4 0,5 0,76 0,02 0,11 0,06 0,60 0,07 ML 1,65 0,02 19,2 0,7 0,63 0,02 0,59 0,231,5 0,22,6 0,3 0,68 0,01 0,09 (x) 0,62 0,04 ML-CL 1,74 0,03 16,8 0,7 0,54 0,03 0,13 0,071,0 0,22,2 0,0 0,64 0,02 0,22 (x) 0,62 0,06 CL 1,73 0,02 17,3 0,3 0,56 0,01 0,08 0,031,4 0,22,6 0,4 0,88 0,01 0,13 0,02 0,54 0,04 OL(x)(x)(x)(x)(x)(x)(x)(x)(x) MH 1,31 0,06 36,3 3,2 1,15 0,12 0,16 0,102,0 1,23,8 0,8 0,73 0,03 0,20 0,09 0,47 0,05 CH 1,50 0,03 25,5 1,2 0,80 0,04 0,05 0,052,6 1,33,9 1,5 1,04 0,03 0,11 0,06 0,35 0,09 OH(x)(x)(x)(x)(x)(x)(x)(x)(x) indica um limite de confiana de 90%.(x) representa nmero insuficiente de valores. Figura 4.4 - Valores mdios para propriedades de engenharia, recomendados pelo USBR UnitedStates Bureau of Reclamation,para solos classificados pelo SUCS. 24 Figura 4.5 Carta de Plasticidade e Classificao Triangular 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10010742030405060NDICE DE PLASTICIDADELIMITE DE LIQUIDEZGRFICO DE PLASTICIDADELinha - UIP = 0.9(LL - 8)Linha - AIP = 0.73(LL - 20)CL-MLArgilas siltosas,siltes argilososarenosas/siltosas debaixa plasticidadeMLMLouCLOLArgilainorgnicaSiltes inorgnicos eorgnicos, silte argilosoe areia fina argilosa ousiltosa de baixade mdiaplasticidadeArgilainorgnicade altaplasticidadeOHouMHSolos arenosos e siltososfinos, micceos ou diatomceos;siltes elsticos; siltes orgnicos,argilas, e argilas siltosasCH0Argilas inorgnicase areiasplasticidade SILTE (%)AREIA (%)ARGILA (%)10090807060504030201000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1009080706050403020100ARGILAARGILAARENOSAARGILASILTOSAAREIAARGILOSA ARGILOSOSILTEAREIAAREIASILTOSASILTEARENOSOSILTEARGILAAREIASILTE 25 Tabela 4.1 Modelo de Ficha de Resumo de Ensaios de Solos PROJETO:INTERESSADO: PROCEDNCIA: LOCALIZAO: LABORATRIO: OPERADOR: REGISTRO NO 12345 FURO PROFUNDIDADE 2 1 3/8 N0 4 N0 10 N0 40 N0 80 N0 200 L L (%) IP (%) CLASSIF. UNIFICADA DENS. MX .(kN/m3) UMIDADE TIMA (%) 26 Tabela 4.2 Exemplo de Classificao Visual dos Solos OBRA:CLIENTE:JAZIDA:LOCALIZAO:MUNICPIO:PROFUNDIDADE (m) FURO DEA CLASSIFICAO DOS SOLOS DE JAZIDA 010,101,20Argila arenosa pedregulhosa de cor vermelha 020,101,30Argila arenosa de cor vermelha 030,101,20Argila arenosa pedregulhosa de cor vermelha 040,101,30Argila arenosa pedregulhosa de cor vermelha 050,101,20Argila arenosa pedregulhosa de cor vermelha 060,101,00Argila arenosa de cor vermelha 070,101,00Argila com rocha decomposta de cor vermelha 080,101,00 Argila com rocha decomposta de cor vermelha 090,101,00Argila arenosa de cor vermelha 100,101,20Argila arenosa pedregulhosa de cor vermelha 110,101,00 Argila arenosa de cor vermelha 120,101,20 Argila arenosa pedregulhosa de cor vermelha 130,100,8 Argila arenosa de cor vermelha 140,101,00 Argila arenosa pedregulhosa de cor vermelha 150,101,20 Argila arenosa de cor vermelha 160,101,60 Argila arenosa de cor vermelha 170,101,30 Argila arenosa pedregulhosa de cor vermelha 180,101,30 Argila arenosa de cor vermelha 190,101,00 Argila arenosa de cor vermelha 200,101,00 Argila arenosa pedregulhosa de cor vermelha 27 05. PROCEDIMENTOS PARA ELABORAO DO PROJETO 5.1 Estudos preliminares Definidososobjetivosaatingircomaconstruodabarragem,ouseja,as finalidadesaquesedestina,eoestudodasrestriesecondicionantequedomesmo resultam, a etapa seguinte corresponde a pesquisa do local mais adequado satisfazer tais objetivos. 5.1.1 Pesquisa do local Osfatoresque,deummodogeral,influenciamnaescolhadolocalda barragem so: Finalidade a que se destina; Topografia do local do boqueiro; Condies geotcnicas; Condies hidrolgicas; Materiais para sua construo disponvel; Problemas construtivos e econmicos; Fatores polticos-econmicos. Em uma primeira fase, os estudos de todas as possibilidades aparentes para a implantao do reservatrio ser feita no escritrio sobre a documentao disponvel. Utilizar-se-,basicamente,fotografiasareas,cartastopogrficasemescala adequada e mapas geolgicos da regio. Analisadatodaadocumentaoexistente,seleciona-sealgunslocaisonde potencialmente se poderia construir a barragem. Para cada um dos locais selecionados procurar-se- estimar, em princpio, os seguintes pontos: - Caractersticas topogrficas do vale e da bacia hidrogrfica; - Morfologia do local do barramento e da bacia hidrulica; - O eixo presumvel da barragem; - O contorno da bacia hidrogrfica; - Possveis locais para implantao do sangradouro; 28- Idia da hidrologia da bacia de contribuio; - Dados meteorolgicos locais. Recolhidoomximodeinformaessobreadocumentaoexistente, procede-seentoavisitaaoslocaispreviamenteescolhidos,comoobjetivodeprecisare complementar as informaes gerais disponveis. Oreconhecimentodoslocaisdeveserrealizadoportcnicosexperimentado emmatriadebarragens,deprefernciaoprprioprojetista,oqualdevercontarcomo auxiliodeumgelogo.Podeserigualmentetilaparticipaodotopgrafoqueir proceder,numafaseposterior,aoslevantamentostopogrficosdolocaldabarragemeda bacia hidrulica. Nessa visita devem-se fazer observaes complementares, tais como: - Informaes a respeito de cheias, que pode ser obtidas com moradores das proximidades; - Aspectos de indenizaes e desapropriaes do stio; - Possveis locais para emprstimos de materiais; - Locais de dificuldades potenciais e particulares, tais como, reas de turfas ou argilosas, presena de solos saturados, falhas geolgicas, etc. Essa primeira visita permite freqentemente, ao gelogo propor ao projetista outroslocaisoutiposdeobrasdiferentes,quepossaocasionarmenosproblemasque aqueles inicialmente escolhidos a partir de critrios topogrficos e hidrolgicos. 5.1.2 Escolha do Eixo da Barragem. Oestudocomparativodoslocaisinventariados,tantodopontodevistadas caractersticastcnicaspropciasacadaumdeles,quantodesuasvantagensrelativas, respeitoaoempreendimentoprojetadoeasuainseronoseuambientefsico,permitir selecionar um certo nmero de locais, dentre os quais deve ser feita a escolha final. Freqentementeadecisosobreaescolhadefinitivadolocalnecessitaum conhecimento mais preciso das caractersticas de cada local selecionado. Umlevantamentotopogrficodetalhadodoboqueiroebaciahidrogrfica, umestudogeolgicodesuperfcie,umestudogeotcnicosimples,umaavaliaodos deflviosedasdescargasdecheias,partirdeobservaeslocaispodemser indispensveis. 29Uma avaliao sumria dos custos para cada um dos locais selecionados ser, alm disso, necessria, para encerrar definitivamente o processo de escolha e reconhecer a exeqibilidade da obra. Noscasosdifceisdeescolha,noserpossvelpronunciar-sesobrea exeqibilidade da obra, sem se aprofundar os estudos de base, necessrios elaborao do Ante-projeto. 06. TIPOS DE SEES DA BARRAGEM

As barragens de terra compactada podem situar-se em trs classes, segundo a sua composio: a)Barragens homogneas; b)Barragens zoneadas; c)Barragens mistas. Asbarragenshomogneassoconstitudasdeumsmaterial.Normalmente decorremdaexistnciadeumnicotipodesolosdaregio.Figura6.1.Quasesempre, dependendodapermeabilidadedosolo,partedomaciosofreraodedescargafretica que se dar atravs do macio, advindo por conseqncia, eroso na face exposta do talude dejusante.Daanecessidadedeserebaixarasuperfciesuperiordazonasubmetidaa descarga fretica limitada pela sua superfcie. Figura 6.1 Barragem Homognea Tal rebaixamento ocorre graas a introduo de dispositivos de drenagem na parte jusante da barragem. Figura 6.2.; 30 Figura 6.2 Barragem Homognea Com Filtro Chamin, Tapete Drenante e Rock-Fill. As barragens zoneadas ou zonadas so constitudas fundamentalmente de um ncleodeterraimpermevel,situadoentrezonaspermeveisqueemprestamestabilidade ao conjunto. Aquantidadeeadisposiodaszonaspodemvariardeacordocoma disponibilidadedosmateriaisexistentenolocal.Normalmenteapermeabilidadecrescea partir do ncleo para os taludes, Figura 6.3. Figura 6.3 Barragem Zoneada ou Zonada. Asbarragenszoneadasporpossuremaszonasextremascompostasde materialdemaiorpermeabilidade,dadasascaractersticasgeotcnicas,apresentam, 31normalmenteumaltocoeficientedeatrito.Talfatopermiteaconstruodomaciocom taludes mais inclinados e consequentemente uma aprecivel economia de material. SegundooBurealofReclamation,umabarragemzoneadaditatipo diafragma quando a espessura do macio impermevel em uma determinada cota inferior a 3 metros ou menor que a altura do aterro acima desta cota. As barragens projetadas com diafragma central constitudo de material slico-argiloso exigem filtros construdos com grande cuidado e controle rigoroso. Essas barragens normalmentesoprojetadasquandoaquantidadedematerialdebaixapermeabilidade insuficiente para a execuo de uma barragem homognea. Barragens mistas so aquelas em que vrios tipos de materiais entram na sua composio, tais como solo, areia, brita e blocos de pedras.. Taisprojetossurgememdecorrnciadodimensionamentodemateriais existente na regio. So constitudas de um ncleo impermevel, um filtro de granulometria varivel,emambasasfacesdoncleoeespaldarescompostosporpedrasdegrande dimetro, Figura 6.4. Figura 6.4 Barragem Mista 07. TIPOS DE FUNDAO 7.1 Generalidades. No que se refere a fundao h que se assegurar a sua estabilidade, perante as cargas transmitidas pelo aterro e um controle efetivo das percolaes. 32Pode-sedizerquepossvelcontruir-seumabarragemdeterraemquase todos os tipos de fundao, desde que se estudem suficientemente e desde que os projetos se adaptem convenientemente s condies reveladas. Sob o ponto de vista dos tratamentos necessrios s fundaes, estas podem ser divididas em trs grupos de acordo com suas caractersticas predominantes: Fundaes em rocha; Fundaes em solos permeveis ( solos arenosos ou pedregulhosos) Fundaes em solos impermeveis (solos argilosos ou siltosos) 7.2 Fundaes em rocha Deummodogeralasfundaesemrochanoapresentamquaisquer problemas no que se refere a resistncia. Nestetipodefundao,atenoespecialdeverserdadaquantoas eventuaisperdasdguaeforasdepercolaoquepodemsurgir,decorrentesdefraturas ou falhas que podem ocorrer no macio rochoso, exigindo solues que por vezes, se tornam complexas. Dadoqueasrochasseapresentamsemprefraturadas,emmenoroumaior grau, h muitas vezes que recorrer a tratamentos de impermeabilizao (muros de concreto ou injees). Noscasosemquearochaseapresentacomaprecivelgraude intemperizao,hsemprenecessidadedeseconstruirumatrincheiraencravadanarocha intemperizada,demodoaassegurarumbaixogradientehidrulicoparaasdescargas atravs das fundaes. Utilizou-sedurantealgumtempomurosdeconcretoassociadoounoa trincheiraparaaumentarocaminhamentodaslinhasdecorrenteatravsdomacio. Atualmente, somente em casos especiais adotada tal soluo. Isto porque os recalques e tenses diferenciais que ocorrem nas fundaes e macio ao longo da vida til da barragem provocam a ruptura do concreto, perdendo assim, o muro, sua finalidade. Poroutrolado,astrincheiraspreenchidacomconcretoalmdeauxiliaras operaes de injeo, permitir cortar a infiltrao nas camadas superiores da rocha alterada que seriam pouco beneficiada com as injees de cimento, assunto este objeto de projetos especficos e especiais para o tratamento de fundaes em rocha. 7.3 Fundaes em solos permeveis (solos arenosos e pedregulhosos) Estasfundaespemduasquestesfundamentais:possibilidadedeperdas excessivas de gua e risco de ruptura por piping. 33 Processos gerais de tratamento: Valas corta-guas (Cutoff); Valas corta-guas parciais; Banquetas de montante; Estacas pranchas; Injees(cimento,produtosqumicos,argilaoumisturade argila/bentonita) Tapetes filtrantes; Drenos de p e valas drenantes; Poos de alvio 7.3.1 Valas Corta-guas (Cutoff) Sempre que possvel, economicamente, as infiltraes devem ser cortadas por uma vala preenchida por material impermevel (cutoff) e que se prolonga at a rocha ou at uma camada impermevel. Estas valas podem ser de faces inclinadas ou verticais. esteomeiomaissegurodeseevitaropipingatravsdafundaoeo meio mais eficaz de controlar a quantidade de gua percolada. As valas devem ser colocadas para montante do eixo da barragem, mas tendo ematenoqueacoberturaimpermeveldomacioofereaemtodasassees,uma resistncia a percolao pelo menos igual a oferecida pela prpria vala. Nosedispondodocutoff,Figura7.1,aquantidadedeguaquepassa atravs da fundao pode ser aproximadamente, dada por: Q = K.(H/L).A Onde; K - coeficiente de permeabilidade do solo da fundao; L Largura do manto permevel; A rea correspondente ao fluxo percolado. Figura 7.1 Valas Corta-guas (Cut-off) 34 7.3.2 Valas Corta-guas parciais. Porvezestorna-seproibitivoeconomicamente,aprofundaravalacorta-gua atonveldacamadaimpermevel.Nestascondiespodeconsiderar-seousodevalas corta-guas parciais. Figura 7.2. A reduo do caudal percolado no , no entanto, diretamente proporcional a reduo da rea de escoamento. ExperinciadeCreagereTurnbull,relativasaumafundaopermevel, homogneaeisotrpica,evidenciaram,porexemplo,queumavalaaprofundadaatmeia alturadacamadapermevelapenasreduzde25%aquantidadedeguainfiltrada correspondente a no haver qualquer vala. Portanto esse sistema no , por si s, totalmente eficiente. Oseuusopode,porexemplo,seradotadonocasodefundaes estratificadas e em que os trabalhos de prospeco indicaram a constituio de um estrato impermevel. Figura 7.2 Valas Corta-guas Parciais 7.3.3 Banquetas de montante Quandoacamadaimpermevelseencontraagrandeprofundidade,pode-se recorreraousodeumabanquetadematerialimpermevelequeseprolongapara montante, Figura 7.3. Tambm so usadas conjuntamente com valas corta-guas parciais. Consegue-se assim aumentar o caminho de percolao, diminuindo, portanto, o caudal percolado. Visandoapossibilidadedeocorrnciadepiping,ocomprimentoLda banquetapoderatenderaoscoeficientesderastejamentodetrechoshorizontais.No 35entanto,devidoaqueosdepsitosnaturaisraramentesopermeavelmenteisotrpicos, existe a possibilidade prtica de ocorrerem altas presses no p do talude de jusante. Assim conveniente, quando se recorre a banquetas, conjugar um outro tipo de proteo (filtros e drenos). Figura 7.3 Banquetas de Montante 7.3.4 Estacas pranchas Porvezestemsidousadascortinasdeestacaspranchas,associadasavalas corta-guasparciais,comafinalidadedeaumentarocaminhodepercolaooumesmo atingir uma camada impermevel. Aescolhadotipodeestacadependedanaturezadosterrenosdefundao. No entanto, os terrenos com abundncia de pedras e mataces a cravao da estaca pode ser muito difcil e no ser possvel assegurar uma boa ligao entre as estacas, recorrendo-se mesmo a diversos processos de ligao e injees de colmatagem. Nasmelhorescondies,poder-se-esperarqueumacortinaatumabase impermevel, seja apenas 80 a 90% efetiva. 7.3.5 Injees Na impermeabilizao de fundaes tm sido por vezes empregadas injees deargila,cimento,lamabentonticaoudeprodutosqumicos,tendoestesavantagemde seremfacilmenteinjetveis.Estesprodutosquandosemisturamnosolo,originama formao de um agente impermeabilizante para os diversos tipos e caractersticas do solo de fundao. Comoemqualquerprocessodeinjeo,deverecorrer-seatcnicas particulareshavendoainda,nocasodeprodutosqumicos,queseestudarem adequadamenteossolosondeinjetar,jquecertascondieslocaispodeminterferirnos resultados do agente injetado. 367.3.6 Tapetes filtrantes Umdosprocessosparaevitararupturaporerosointerna(piping), coletandoaindaasguasdeinfiltrao,consistenorecursoatapetesfiltrantes,colocados sobomaciodejusante.Note-sequeumtapetefiltrante,diminuindoocaminhode percolao, aumentar as perdas por infiltrao. Ocomprimentodotapetepodeserdeterminado,recorrendo-seredede fluxo correspondente fundao. A espessura do tapete deve ser tal que a sua capacidade drenantesejasuperioraocaudalaescoar.normalaindaadotar-seumcoeficientede segurana de 2. 7.3.7 Drenos de p e valas drenantes comumoempregodedrenosdepassociadosatapetesfiltrantes.Asua finalidade a de coletar as guas escoadas pelos tapetes conduzindo-as a um ponto do rio. Podem-seusartuboscermicos,deconcretoporoso,dePVC,desdequesefaam dispositivosdeabsoro(furos)aolongodomesmoeatmetlicoutilizandoomesmo princpio, aumentando de dimetro desde os encontros at ao fundo do vale. Ostubossonormalmentecolocadosemvalaseenvolvidospormaterial filtrante ou manta sinttica, a fim de evitar o seu entupimento ou sua colmatao. Nas Figuras 7.5 e 7.6, apresentam-se esquemas de possveis drenos de p. Figura 7.4 Tapetes Filtrantes de Jusante 37 Os drenos de p so tambm por vezes usados em fundaes impermeveis e destinados a coletar quaisquer eventuais infiltraes, de modo a evitar o empoamento na rea do p do talude de jusante. Em fundaes permeveis, cobertas por uma camada impermevel no muito espessa, podem usar-se drenos de p, obtidos a custa de uma vala que se aprofunda at a zona permevel (vala drenante). Estas valas destinam-se a aliviar as sub-presses atuantes na camada impermevel. Figura 7.5 Dreno de P Com Vala Drenante e Tapete Filtrante. Figura 7.6 Vala Drenante Com Aterro e Enrocamento. 7.3.8 Poos de alvio Em fundaes estratificadas as valas drenantes perdem muito da sua eficcia, podendo ento recorrer-se a drenos verticais ou Poos de Alvio, que atravessam as camadas a que se pretende. Nocasodehaverumacamadaimpermevelsobrejacente,relativamente espessa,podesermaiseconmicoorecursoapoosdealvioemsubstituioavalas drenantes. 38Ospoospodemserformadosportubosemquepartedrenanteseja constituda por redes metlicas, tubos de concreto poroso ou por tubos perfurados de PVC, cermicosoudeconcreto,envolvidosporumfiltro,quepodeserumsistemadecamadas drenante composto por areia e brita ou mesmo uma manta sinttica. 7.4 Fundaes em solos impermeveis. Asfundaesconstitudasporsolosfinossosuficientementeimpermeveis para ter de se considerar qualquer tratamento relativo a percolao ou ruptura por piping. Osprincipaisproblemasnessetipodefundaorefere-seaestabilidadeporruptura,por cisalhamento e a possibilidade de assentamentos excessivos, recalques. EnsaiosdepenetraodotipoSPTeoutrospodemdarindicaessobrea capacidadederesistnciadossolosdefundao.Noentantoossolosfinosrelativamente secos podero sofrer deformaes quando saturados com excesso de recalques e quebra da resistncia. Nesses casos as indicaes podem ser obtidas a partir do grau de compactao e do desvio do teor de umidade em relao ao timo. Os casos correntes de fundaes em solos impermeveis dividem-se em dois grupos: Fundaes saturadas; Fundaes em solos relativamente secos. 7.4.1 Fundaes em solos saturados. O desenvolvimento das presses neutras provocadas pela alterao do estado de tenses atuantes decorrentes da construo, pode provocar a ruptura das fundaes. As solues a adotar para esses casos so: Remoo das camadas de solo de baixa resistncia; Facilitaradrenagemdafundaoparaaumentararesistncia disponvel; Diminuirasinclinaesdostaludesouconstruirbanquetas estabilizantes reduzindo assim as tenses cisalhantes atuantes. 7.4.2 Fundaes em solos relativamente secos. Oenchimentodoreservatriopodeprovocarassentamentosadicionaispor alterao da estrutura inicial do solo. Aexecuodeensaiossobreamostrasindeformadasouintactas,visandoa determinaodascaractersticasderesistnciaedascaractersticasdeadensamentocom 39umafasedemolhagem,poderdarasindicaesnecessriassobreocomportamentoda fundao. Asfundaesdevemserconvenientementetratadasquandooassentamento ocorrido durante a fase de molhagem for considerado excessivo. As condies de ocorrncia do solo, no que se refere a grau de compactao e desvio do teor de umidade em relao a umidade tima, dado pelo ensaio de compactao, podem tambm dar indicao sobre o seu comportamento. Nas situaes que poder ocorrer assentamentos significativos adotar-se- as seguintes solues: Remoo da camada de solo; Osresultadosobtidosdosensaiosmostramqueumapr-molhagem originaoassentamentoapenasduranteafasedeconstruo,desde que seja assegurada a drenagem durante esta fase; Processosquediminuamosassentamentosduranteafase decorrentes da saturao. 08. PROJETO DA BARRAGEM Constatou-sequegrandepartedosinsucessosocorridosembarragensde terra se refere a causa estranhas Mecnica dos Solos. Ainda que a tcnica atual permita a construodequalquerbarragememcondiesdeperfeitasegurana,verifica-se,no entanto ser comum, em certos casos, a ocorrncia de ruptura. Isto se d normalmente em pequenas barragens em que os estudos, o projeto e muito especialmente a construo no tem merecido a devida e indispensvel ateno. 8.1 Escolha do Local e Tipo da Barragem. Os fatores que influenciam na escolha do local e do tipo da barragem so: Fatores hidrulicos ( armazenamento, navegao, etc..); Fatores hidroeltricos (Potncia a obter); Fatores polticos-econmicos; Topografia do local; Condies geotcnicas, geolgicas e hidrolgicas; Materiais disponveis na regio para sua construo; Problemas construtivos. 408.2 Normalizao para o projeto. Osprocessosatuaisparaelaboraodeumadequadoprojetodebarragens incluem: a)Estudos das fundaes e ocorrncias de emprstimos de solos e jazidas; b)Aplicao ao projeto dos resultados obtidos nos estudos realizados; c)Planejamento cuidadoso dos mtodos de construo e seus controles. Esteconjuntodeoperaesvisaaobtenodeumaestruturasegura,nas condies mais econmicas, devendo dar-se a devida ateno ao custo de manuteno. Emumprojetodebarragemdeterradevem-seatenderasseguintes exigncias fundamentais: 1)Seguranacontraapossibilidadedetransbordamentoparaamxima cheia considerada, prevendo descarregadores de cheias sangradouros comvazosuficiente.(Estaexignciaestrelacionadaaosproblemasde hidrologia e hidrulica referente a avaliao da enchente mxima previsvel eaodimensionamentodovertedouroparaocasodeocorrnciadeuma enchente catastrfica). 2)Abarragemdeveserprojetadademodoanoacarretartenses superiores as que a fundao possa suportar. 3)Segurana contra o transbordamento por ao das ondas. 4)Otaludedemontantedeveserprotegidocontraaserosescausadas pelos efeitos das ondasdo lago. 5)O coroamento e o talude de jusante devem ser protegidos contra a eroso devida ao vento e as chuvas. 6)Inclinao conveniente dos taludes do aterro, a fim de que haja segurana durante a construo e em todas as fases de operao do reservatrio. 7)Asinfiltraesdeguaatravsdafundaoedostaludesnodevem causar eroses internas nem nos locais onde emergirem. 8)Asperdasdeguaporinfiltraonodevemafetaroaproveitamentoda obra. 419)Asestruturasprojetadasatravessandoomacionodevemdarlugara planos preferenciais de percolao. 8.3 Hidrologia da bacia hidrogrfica. A vazo de um curso dgua sofre variaes no decorrer do tempo, chegando mesmo a anular-se nos meses de estiagens, em se tratando de riacho intermitente. Mesmo um riacho intermitente pode ser utilizado para abastecer uma cidade, por exemplo, contanto que a sua descarga anual supere com folga o consumo anual de gua e nele seja construda uma barragem de determinada altura. Afolgaaquenosreferimosdestina-seacontrabalanarasperdas representadastantopelovolumedeguaqueseevaporaeseinfiltranabaciahidrulica, como pelos vazamentos que ocorrem na barragem. Portanto,afinalidadedoreservatriodeacumulaonadamaisdoque reternosperodoschuvososoexcessodegua,paraliber-loquandoavazodocurso dgua se torna incapaz de atender a demanda. 8.4 Clculo da Capacidade do Reservatrio. Paraoclculodeumreservatriodeacumulao,fazem-senecessriosos seguintes dados referentes a cada ms do ano: Descarga no curso dgua na seo prevista para a barragem; Perdasporevaporao,infiltraoevazamentonareadabacia hidrulica; Consumo de gua. Paracadamsdoanodemaiorestiagem,subtraem-sedavazodocurso dgua as perdas, obtendo-se a vazo disponvel para aquela seo, que pode ser maior ou menor que a demanda ou consumo que se pretende obter. Entretanto,seavazodisponvelforsempremaiorqueademandanoa necessidadedeconstruodoreservatrio,poispodemosretiraressavazosema necessriaacumulao.Poroutrolado,seavazodisponvelforsempremenorquea demanda, constata-se que o curso dgua no ter condies de abastecer o objetivo sem o recurso de construo do reservatrio. Caso o volume afluente disponvel seja em alguns meses superior ao consumo e em outros meses inferior, neste caso a construo do reservatrio ser vivel desde que a soma dos disponveis supere a soma dos consumos. 42 Muitasvezesconstroem-sereservatriosfazendoautilizaocompletados recursos hdricos da bacia de captao (hidrogrfica). Nesta hiptese procura-se utilizar todo o potencial hidrolgico da bacia, tendo como possvel vantagem o uso da gua para outros fins que no o objetivo especfico, como abastecimento de uma cidade, por exemplo: Para o estudo da capacidade do reservatrio utiliza-se: 1)Os anos seguidos de maior estiagem na bacia hidrogrfica considerada; 2)Osanosseguidoscujamdiasejaaproximadamenteigualmdiade todos os anos com dados de chuva disponvel. 8.5 Descarga de projeto na seo da barragem. Nahipteseidealdeplanejamentoemlongoprazo,osvaloresdavazo mensaldocursodguanolocaldabarragemseriamobtidosatravsdeobservaese medies realizadas na seo em estudo por um perodo de vinte a trinta anos. Asvazesconsideradasparaoprojetoseriamaquelasqueapresentassem durante um perodo de estiagem as descargas mensais mais baixas. Nosedispondodemedidasdiretasdevazo,recorremosaoartifciode determin-la a partir dos valores das alturas de chuvas observadas na bacia hidrogrfica ou em bacias hidrogrficas prximas de caractersticas semelhantes. Admite-se que os deflvios mensais sejam proporcionais as precipitaes, o que pressupe a constncia do rendimento da bacia hidrogrfica, que seria igual, em qualquer ms, ao valor mdio anual, ou seja: Va=R.H.U.A(Frmula do Engo. Francisco Aguiar) Onde: Va =volume afluente anual, em m3; R=rendimento da bacia hidrogrfica,em %; H=altura anual de chuva, em m; U=coeficiente de correo do tipode bacia; A=rea da bacia hidrogrfica, em m2. OcoeficientederendimentoRoresultadodadivisodaquantidadede chuvaqueseescoanumaseodeumcursodguapelaquantidadedaguadechuva precipitada na respectiva bacia contribuinte durante o mesmo perodo de tempo, geralmente um ms ou um ano. 438.5.1 Bacia Hidrogrfica Odimensionamentodeumabarragemedeseusangradourofundamental paraoprojetodeconstruoedeutilizaodesuagua,econsisteemcompatibilizara capacidade do reservatrio com o volume escoado no rio. Quandosesub-dimensionaumabarragemnoseaproveitatodaagua disponvel, perdendo-se parte pela sangria, neste caso acontece uma vazo escoada maior e conseqentemente uma maior largura do sangradouro com um custo maior de construo. Noobstantemente,seasituaofordesuper-dimensionamentoda barragemocustodeconstruo,obviamentesermaior,almdeinundargrandesreas desnecessariamentepoderocorrerasalinizao,poisoreservatrioraramenteatingira cota de sangria, causando prejuzos para as propriedades situadas a jusante da bacia. Segundo MOLLE, F. e CADIER, E., em seu ttulo Manual de Pequenos Audes (1992),umapesquisaabrangendo57pequenosaudesmostrouque88%dototaltinham seussangradourossub-dimensionados.NabaciadorioPiranhas(RN),maisde275 pequenos audes arrombaram somente no ano de 1984. Todaareaquecontribuiparaoescoamentodoreservatriochamadade Bacia Hidrogrfica de Drenagem,ou bacia de contribuio. As principais caractersticas que devemos observar em uma bacia hidrogrfica para uma avaliao preliminar so: Superfcie total da bacia; Relevo e declividade; Tipo de solo; Estado de conservao da superfcie (ou grau de eroso); Tipo de vegetao; Geologia e escoamento subterrneos; Comprimento do riacho principal; Densidade de riachos, expresso em km de riacho por rea. Adeterminaodasuperfciedabaciahidrogrfica(S)podeserobtidade vrias formas, dentre algumas citamos: Mapa topogrfico na escala de 1:25.000 e 1:100.000; Fotografias areas; Imagens de satlite; Todo e qualquer documento, estudo ou mapa, capaz de melhorar os estudos da bacia de contribuio. Quando a bacia hidrogrfica tem uma superfcie inferior a 5 km2 deve-se usar fotografiasareasoumapastopogrficosmaisdetalhadosnasescalasde 1:20.000 ou 1:10.000. 44Quandoabaciaformuitopequena,asuadelimitaonosmapasefotos dever ser confirmada em campo, evitando assim a reduo de riscos de erro na determinao de sua rea. Emtodososcasosmuitoarriscadoeilusriotentardelimitareavaliar superfciedebaciasquesejamnomapainferioresa1cm2,nessasituao deve-se recorrer a levantamentos de campo para sua avaliao. Outrasinformaesacercadasbaciasdecontribuioquedevemser coletadas em campo so: Casoutilizemapaspedolgicos,checarasinformaessobretipodesolos, relevo,vegetaoeoutrosdadosparaasaplicaesinerentesafatores corretivos da bacia hidrogrfica. Inspeo dos audes eventuais situados a montante do barramento previsto, avaliao de seus volumes, da vazo admissvel nos seus sangradouros e dos riscos de arrombamento. Coletarnamedidadopossvel,informaessobreofuncionamentodos audes vizinhos, sua relao entre volume mximo do aude e a superfcie de captao da bacia hidrogrfica; Localizar os audes existentes dentro da bacia e avaliar suas respectivas reas dedrenagem,calcularemseguidasuareaativadabaciaestudada,que corresponde a superfcie total diminuda da superfcie controlada pelos audes existentes; Anos nos quais receberam gua e sangraram; Ocorrncias de arrombamento e suas razes. Concluindo, a rea da bacia hidrogrfica uma linha que passa pelos pontos de cumeada, perpendicular as curvas de nvel. Naseqnciadestaca-separtedeumacartatopogrficaparadeterminao dalinhadecontornodabaciahidrulicaeemseguidaumarepresentaodeumabacia hidrogrfica na forma de apresentao. 45 Figura 8.1 Carta Topogrfica na Escala 1:100.000 46 Figura 8.2 Bacia Hidrogrfica Com Rede de Drenagem e Seo do Barramento. 8.5.2 Determinao do Rendimento da Bacia Hidrogrfica. Quando no se dispe de dados estatsticos do Coeficiente de Rendimento da bacia(R),entoseuvalormdioanualpodeserestimadoatravsdefrmulasempricas como a que segue: 000 . 55000 . 230 4002+ =H HR,(Frmula do Engo. Aguiar) Onde, H Altura mdia de chuva compreendida entre 500 e 1000mm; R Rendimento da bacia hidrogrfica em %. 47OutromodelodaequaodoEngo.Aguiarparavolumesdechuvasforado intervalo acima: R= 28,53 H -112,95 h2 + 301,91 H3 118,74 H4 Onde, R Rendimento anual em mm.; H Altura anual de chuvas em m. Para aplicao do resultado na frmula do volume afluente fazer: HRmmR10% = Ocoeficientedecorrelaodabacia(U)dadoconformeclassificao abaixo: Tabela 8.1 Coeficiente de Uniformidade da Bacia Hidrogrfica TIPOBACIA HIDROGRFICAU 1Pequena, ngreme e rochosa.1,3-1,4 2Bem acidentada e sem depresso evaporativa.1,2 3Mdia.1 4Ligeiramente acidentada.0,8 5Idem, com depresses evaporativas.0,7 6Quase plana, terreno argiloso.0,65 7Idem, terreno varivel.0,6 8Idem, terreno arenoso.0,5 8.5.3 Clculo da capacidade do reservatrio. Acapacidadedoreservatrio(Cr)representaoqueabaciadecontribuio pode aludir a partir do Volume Afluente Anual. Para o dimensionamento de pequenos audes considera-se a capacidade Cr como sendo o dobro do volume afluente anual, ou seja: Cr = 2Va; Onde: Cr Capacidade disponibilizada pela bacia, em m3; Va Volume afluente anual. 48Essametodologiajustifica-separaaeventualidadedoreservatrioser suficienteparasuprirumanodeseca,ouseja,abaciapoderficar18mesessem realimentao pluviomtrica, no caso de um ano seco. Outro procedimento para a determinao da capacidade do reservatrio pode serconferidopeloMtododoBalanoHdrico,quecorrespondeaoclculodevolumes afluentes com informaes sobre alturas de chuva de diferentes intensidades. O mtodo se presta bem consistente para a regio do semi-rido em que usa parmetros de evaporao e do dficit susceptvel s retiradas e de chuvas. 8.5.4 Perdas dgua represada. Asperdasdguamaiscomunsemumreservatriosorepresentadaspela evaporaoeinfiltraonabaciahidrulicaepelosvazamentosaolongodabaciaeda prpria barragem. Aevaporaomensalfornecidapor dadosestatsticoslevantadosmediante observaes em equipamentos apropriados denominados de Tanques Evapormetros. Aperdamensaldeguaporevaporaoobtidamultiplicandoovalorda evaporao mensal, geralmente expressa em milmetros, pela rea da bacia hidrulica. Como a princpio a rea da bacia hidrulica desconhecida adota-se para seu valor 5% da rea da bacia de contribuio. (Os dados estatsticos indicam um intervalo de 3 a 11%). Na hiptese de haver grande discrepncia entre o valor estimado e o valor verdadeiro, os clculos sero refeitos. Perdasporevaporao=(evaporaomensal,emmm)x(readabacia hidrulica). Ou, Valoraproximado=(evaporaomensal)x(5%dareadabacia hidrogrfica) Torna-se oportuno esclarecer que sempre trabalhamos a favor da segurana. Tantoassimqueasuperfcieevaporativa,representadapeloespelhodguascoincide comareadabaciahidrulicanocasoderepleodoreservatrio.Nestecaso,onvel dgua varia e conseqentemente a rea da bacia de acumulao. Por outro lado as perdas por infiltrao na bacia hidrulica e por vazamentos aolongodabarragemsoestimadas,parafacilidadedeclculo,emfunodareade contribuio e de uma altura da ordem de 30 milmetros. 498.5.5 gua necessria para o consumo Oconsumodeguaadotadoparaoclculodoreservatriorefere-se evidentemente a populao limite do projeto. Para pequenas comunidades, e simplificando os procedimentos de projeo de populao, considera-se que a populao dobre a cada 20 anos. Sedispusermosdedadosreferenteavariaomensaldeconsumo,os mesmosdevemserlevadosemconsideraonoclculoanaltico,poisconduzemaum resultado mais preciso.Com respeito ao processo grfico o consumo mensal considerado como constante. Outros mtodos podem ser adotados para determinao da vazo afluente da bacia Hidrogrfica, dentre estes podemos citar como o Mtodo Grfico de Rippl que utiliza uma srie histrica de valores das precipitaes e avalia com maior rigor as perdas e dficits ocorridos naquele perodo. Aindatemosatualmentemtodosbastanterenovadoresquecontemplam outrasvariveisnoconsideradasnosmtodoscitados.Dentreosquaisdestacam-seo MtododaSUDENE-ORSTORMparadimensionamentodepequenosaudeseomtodo TankModeldesenvolvidoporprofessoresepesquisadoresdaUniversidadeFederalda Paraba Campus II, atualmente Universidade Federal de Campina Grande UFCG. 8.6 Altura da Barragem Naplantadabaciahidrulica,obtidadosestudostopogrficos,desenhada comcurvasdenveldemetroemmetroejcomaindicaodoeixodabarragem, determina-se as reas correspondente a cada curva de nvel at atingir com folga a possvel cota de sangria do vertedouro. Comasreascorrespondentesacadacurvadenvelmonta-seumaplanilha de cotas e reas para determinao da capacidade total de acumulao da bacia hidrulica, Tabela 08.1, apresentada a seguir. Num sistema de coordenadas marcam-se no eixo das ordenadas as distncias verticaisdecadacurvadenvel,noeixodasabscissasinferiorosvaloresdosvolumes constantesdatabeladomapadecubaodabaciahidrulica,obtendo-seacurvaC1.No eixo das abscissas superior marcados da direita para esquerda, plotam-se as reas da bacia de acumulao, correspondentes aos volumes armazenados na tabela de cubao da bacia. Conhecendo-seacapacidadeCrquedeveteroreservatrio,obtidodos estudoshidrolgicos,retira-sedamesma20%doseuvalor,percentagemessaquevai constituirareservaintangveldoreservatrio,(porodoaude).Entretantoessa 50percentagem no deve representar uma altura inferior a uma altura de 3 metros da cota de menor profundidade. Essevolumeintangveldestina-seaproteocontraapoluiodoaude duranteosperodosdeestiagem,levadosemconsideraoasperdasporinfiltraoe evaporao.Talreservaintangvelevitarapoluiodolago,acriaodeagentes epidmicos, tais como larvas, mosquitos, etc. Destina-se tambm preservao das espcies de peixes existentes no aude durante os perodos de grandes estiagens. Deposse da capacidade C= poro do aude,entra-se noeixo das abscissas inferior e determina-se a cota correspondente a altura H da barragem limitada inferiormente pela curva de nvel e superiormente pela cota da soleira do sangradouro. A partir desse ponto prolonga-se uma linha paralela ao eixo das abscissas at encontrar a curva cotas x rea inundada da barragem para aquela cota considerada, ou seja, definir a rea da bacia hidrulica, Figuras 8.4 e 8.5. 85 85008350100 3001002001504002005004Volumes (x10) 250reas (x10)360083DIAGRAMACOTA x REA x VOLUMEreas (m )903Volumes (m )2Soleira do Sangradouro - Cota 95,00095rea inundada - 546.643 m Volume acumulado - 2.047.112 m329095 Figura 8.3 Diagrama Cotas x rea x Volume (Apresentao opcional) 5185 85200 250 0083Volumes (x10)1004300 200150 150400100 200500504reas (x10)360083Volumes (m )DIAGRAMACOTA x REA x VOLUMEVolume acumulado - 2.047.112 m 90reas (m)Soleira do Sangradouro - Cota 95,00095rea inundada - 546.643 m 329095

Figura 8.4 Diagrama Cotas x rea x Volume (Forma descrita) Areaabrangidapelacurvadenvelrepresentajustamenteareadabacia hidrulica. Nahiptesedequealgumtrechodocontornodabaciahidrogrficase encontre em cota inferior a calculada para a soleira do sangradouro, evidentemente a altura definidaparaabarragemnoprevalecer,poisredundarianotransbordamentodagua represada para uma outra bacia hidrogrfica. Algumas solues seriam possveis na hiptese acima, como a construo de uma barragem auxiliar nesse ponto, a transferncia do eixo da barragem principal para um localmaisajusante,umanovabarragemderegularizaocomplementar,umdiqueno divisordegua,sendoapossibilidademaisindicadaetecnicamentecorretaaimplantao dosangradouronessepontododivisorfavorecendoaformadesangriaeminimizando algunscomponentesutilizadosnossangradourosconvencionaiscomoperfisvertedourose muros de proteo. 52Tabela 8.2 Modelo de Cubao da Bacia Hidralica 8.7 Clculo da Descarga Mxima de Enchente Ascheiasmximastmumamaiorimportncianosprojetosdebarragens, tanto pelo que afeta a segurana das mesmas como pelas modificaes prejudiciais que as barragens podem introduzir no regime natural das cheias. Ofenmenodascheiasapresentaumacomplexidadeedependedeum grande nmero de variveis, cuja probabilidade de coincidncia caracteriza o risco. Por isto noapenasrecomendvel,masnecessrio,semprequepossvel,oestudodoproblema por distintos mtodos conhecidos: empricos, diretos, estatsticos, correlao hidrolgica, etc. Embaciashidrogrficasentre1.000e5.000km2,sugere-seaaplicaode vrias metodologias, de forma a possibilitar eleger um valor intermedirio compatvel com a realidade da regio. Parabaciashidrogrficasdesuperfciesuperiora500km2,aconselha-se utilizar a frmula de Aguiar para o clculo da vazo de cheia: ) 120 (. 1150KLC LCSQs+=; (m3/s) Sendo, Qs = vazo de cheia (m3/s) CotasreaSoma dasSemi-Volume ParcialVolume InteirasFracion. (m2)reas (m2) Distncia (m3)Acumulado (m3) 4800,310 04810,0022652265 0,34 7817814820,0074279692 0,50 4.8465.6274830,002447931906 0,50 15.95321.5804840,0093842118321 0,50 59.16180.7414850,00177970271812 0,50 135.906216.6474860,00254504432474 0,50 216.237432.8844870,00344150598654 0,50 299.327732.2114880,00457719801869 0,50 400.9351.133.1454890,006019951059714 0,50 529.8571.663.002 53S = rea da bacia hidrogrfica, em Km2; L = comprimento do riacho em Km; K,C = coeficientes que dependem do tipo de bacia. (Tabela 8.3) Considerandoqueestafrmuladeveseraplicadaapenasparabacias hidrogrficascomreasuperiora500Km2,umavezqueelafoicalibradacomdadosde bacias com reas superiores a este valor, no dever apresentar valores confiveis para este estudo cuja rea da bacia muito inferior. Tabela 8.3 Coeficientes Hidromtricos da Bacia. BACIA HIDROGRFICATIPOKC Pequena, ngreme e rochosa.10,100,85 Bem acidentada sem depresso evaporativa.20,150,95 Mdia.30,201,00 Ligeiramente acidentada.40,301,05 Ligeiramente acidentada apresentando depresso evaporativa.50,401,15 Quase plana, terreno argiloso.60,651,30 Quase plana, terreno varivel ou ordinrio.71,001,45 Quase plana, terreno arenoso.82,501,60 Parapequenasbacias,principalmenteassituadasnaregiodoNordeste brasileiro pode-se utilizar a formula de Ryves para o clculo da descarga mxima de projeto. Q = C.A2/3 ;(m3/s) Onde: C coeficiente que depende da natureza da bacia hidrogrfica; A rea de contribuio, em Km2. OMtodoRacionalpodeserutilizadoparapequenasbaciascomat100 hectaresou1Km2.Admite-separaoclculodadescargadeprojeto,queachuvacai uniformemente distribuda em toda a bacia. A descarga de pico dada por: 36. . A I CQ = ;(m3/s) Onde; C Coeficiente de Runoff ou de escoamento, j tabelado; 54I Intensidade de chuva, em cm/h; A rea de contribuio, em hectares. Parasedeterminaraintensidadedachuvanotempoderecorrncia estabelecido,necessrioconheceraduraodachuva,queporsuavezpodeser considerado igual ao tempo de concentrao dado pela frmula: Tc = 3,27 (1,1 C) . S-1/3 . L1/2(min) Onde; C Coeficiente de Runoff; S Declividade longitudinal, em %; L Extenso da linha de fundo, em m. Tabela 8.4 Coeficientes De Runoff para uso no Mtodo Racional COEFICIENTE DE RUNOFF PARA USO NO MTODO RACIONAL REAS RURAISC*REAS URBANASC* Revestimentodeconcreto asfltico. 0,8 - 0,9 Zonaresidencialmaisou menosplanacomcercade 30% de rea impermevel 0,40 Revestimento de macadame betuminoso 0,6 - 0,8 Zonaresidencialmaisou menosplanacomcercade 60% de rea impermevel 0,55 Pistas e acostamento com revestimento em terra 0,4 - 0,6 Zonaresidencial moderadamentengremecom cercade50%derea impermevel 0,65 Solo sem revestimento 0,2 - 0,9 Zonaresidencial moderadamentengremecom cercade70%derea impermevel 0,80 reasgramadascom declividades at 2(H):1(V) 0,5 - 0,7 reacomercialcomcercade 90% de rea impermevel 0,90 Pradarias0,1 - 0,4 Matas0,1 - 0,3 Campos cultivados0,2 - 0,4 (*)Parataludessuavesousolopermevel,usarvaloresmaisbaixos.Parataludesngremesousolo impermevel utilizar os valores mais altos. Ummtodojbastantedifundidoparautilizaoempequenosaudese adequado para aplicao no Semi-rido nordestino a Metodologia da SUDENE/ORSTOM Manual do pequeno aude, por Franois Molle e Eric Cadier. 55 OmtododaSUDENE-ORSTORM,foidesenvolvidoporpesquisadores daquelas instituies (Molle e Cadier, 1992), eteve comobase uma grandebasede dados dasbaciasrepresentativasdoNordestedoBrasiloperadapelaSUDENE.Autilizaodo mtodo consiste na aplicao das frmulas abaixo. Para rea da bacia hidrogrfica menor que 5 km2 () Fc A Qx . . 1780 ., 0= Para rea da bacia hidrogrfica maior que 5 km2 () Fc A Qx . . 2558 . 0= Onde: A = rea da bacia hidrogrfica em km2; Qx = vazo mxima admissvel no sangradouro (vazo de pico do projeto), a qual corresponde vazo de pico excepcional que pode acontecer em mdia, a cada 100 ou 200 anos; Fc = fator de correoque leva em considerao a forma da bacia, a forma da rede de drenagem, o relevo, nvel de degradao do solo e a regio climtica da bacia. Algumasconsideraessuplementaresacercadametodologiada SUDENE/ORSTORMdevemserpesquisadas,poisomtodoseaplicadiretamentea construo de pequenos audes, caso do objetivo desse trabalho. 8.8 Clculo da Largura do Sangradouro Odimensionamentodosangradouroconsisteemdefinirsualargura(L),a altura de sua lmina mxima admissvel (H) e a forma do vertedouro. Parapermitirasangriadasmaiorescheias,osangradourodeve,aprincpio, apresentargrandecomprimentoegrandealtura,poissealminavertidaformaisaltae maislargaobviamenteavazoadmissvelsermaior.Pormistoacarretadois inconvenientes: 1.Umagrandealturadelminavertidaimplicanumadiferenadenvelbem maiorentreacotadesangriaedocoroamento.Nestecasohaveruma necessidade de construir uma barragem mais alta e mais onerosa. 562.Um sangradouro tambm muito largo, por sua vez, no ser sempre possvel devidoascondiestopogrficasdasombreiras,provocandoelevadoscortes e muros de proteo de maiores dimenses. Logo,aescolhadamelhoralternativadependemuitodascaractersticasdas encostas,daextensototaldabarragemetipodesolopredominante,poishaver possibilidade de uso de explosivos para abertura do canal do sangradouro. Dentre as bibliografias pesquisadas citamos duas expresses utilizadas para a determinao da largura do sangradouro: Para os sangradouros de soleira espessa, temos: L= 2 / 1) 2 ( gH mHQs Sendo: L Largura do vertedouro, em metros; H lmina de sangria, em metros; Qs descarga mxima de enchente, em m3/s; m coeficiente igual a 0,385; g acelerao da gravidade, em m/s2. Para os sangradouros de soleira delgada, temos: L= H HQs77 , 1 Sendo: L Largura do vertedouro, em metros; H lmina de sangria, em metros; Qs descarga mxima de enchente, em m3/s; OmtodopropostopelaSUDENE/