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  • NoesdeBarragem

    Disciplina:6400 TpicosEspeciaisemEngenhariaIIIProf MsC Allyne Rodrigues Ribeiro FelixProf.MsC.AllyneRodriguesRibeiroFelix

    Outubro2013

  • Conceito

    Barragens so estruturas construdas em vales,de preferncia transversalmente, com o objetivode proporcionar o represamento de gua

  • Noes de BarragemNoesdeBarragem

    As barragens so utilizadas para formao de reservatrios(lagos) para atender demandas de abastecimento de gua,g p ggerao de energia eltrica e para acmulo de rejeitosindustriais (Moreira, 1981).

    A b d t l t tili d B il d iAs barragens de terra so amplamente utilizadas no Brasil e no mundo, pois asua estrutura no exige muito da fundao e ela pode ser utilizada em diferentestipos de solo; porm, vem aumentando significativamente o uso dep p gbarragens de enrocamento e CCR devido a sua esbeltez e rapidez de construo.

  • Noes de BarragemNoesdeBarragem

    No Brasil h muitos rios que possibilitamNo Brasil h muitos rios que possibilitamaproveitamento hidreltrico e isso um incentivo paraa gerao deste tipo de energia. Contudo, a formaog p g de reservatrios ocasiona grandes impactos ambientaise sociais, que precisam ser ponderados e avaliados(relao custo / benefcio)(relao custo / benefcio).

    Os principais problemas encontrados na construo deOsprincipaisproblemasencontradosnaconstruodebarragensso:

    Ambientais; sociais;sociais; econmicos.

  • Noes de BarragemNoesdeBarragemO enchimento do reservatrio inunda grandes regies, podendoocasionar danos irreparveis para o meio ambiente, para apopulao e mudando as caractersticas das regies afetadas pelo

    t ireservatrio.

    ModeloReduzidoStioPimentelAHEBeloMonte

  • Noes de BarragemNoesdeBarragemEntretanto, as obras de barramento trazem progresso e conforto, e, p g ,so de grande importncia para o desenvolvimento econmico doPas.

  • Noes de BarragemNoesdeBarragemAs barragens precisam atender dois requisitos bsicos que so: eficincia eseguranasegurana.Uma ruptura em um sistema de barramento traz consequncias catastrficase prejuzos incalculveis, e at mesmo perda de vidas humanas, da a importnciade uma construo bem dimensionada, segura e com monitoramentoconstante.

    Em2009,aenxurradaarrastouumareade80quilmetrosentreosmunicpiosdeCocaleBuritidosLopes,nonortedoPiau.

  • Tipos de Barragens e aplicaesTiposdeBarragenseaplicaesSegundo Caputo (1987), barragens so estruturas

    t d d l construdas para se represar gua de um vale; no sedeve confundir com diques que so obras executadas aolongo de um curso dgua com a finalidade de selongo de um curso d gua com a finalidade de seevitar o transbordamento para terrenos mais baixos.

    As Barragens so estruturas construdas em vales edestinadas a fechlos transversalmente, proporcionando

    i t d (C t 1987) Aassim um represamento de gua, (Caputo, 1987). Asbarragens podem ser resumidas quanto a sua finalidadeem dois grupos que so descritos a seguir:em dois grupos que so descritos a seguir:

  • Tipos de Barragens e aplicaesTiposdeBarragenseaplicaes

    1 Barragens de Regularizao1. Barragens de Regularizao

    Tem a finalidade de regularizar o regime hidrolgico de umTem a finalidade de regularizar o regime hidrolgico de umrio, ou seja, armazena gua no perodo de afluncia emrelao demanda Com esta operao, a amplitude de

    d d d d dvariao das vazes naturais do rio reduzida, garantindose assim, vazes efluentes, nos perodos de estiagem,superiores s naturais.superiores s naturais.Estas barragens possuem diversas finalidades, entre elas ouso para aproveitamento hidroeltrico, que consiste emtransformar a energia potencial hidrulica em energiaeltrica, devido ao desnvel criado pela estrutura debarramentobarramento.

  • Tipos de Barragens e aplicaesTiposdeBarragenseaplicaes

    A f d t i b t i t d A formao de reservatrio para abastecimento de guaconstitui uma outra finalidade das barragens de regularizao.Outro uso especfico destas barragens para represar a gua

    f (de forma a se ter a possibilidade de navegao (Moreira,1981).

  • Tipos de Barragens e aplicaesTiposdeBarragenseaplicaes

    A b d l i l i d As barragens de regularizao possuem, em geral, uma ou mais dasseguintes finalidades especficas.

    Aproveitamento Hidreltrico Neste caso devese considerar, comobenefcio adicional regularizao, a formao de desnvel,propiciando a criao de energia potencial hidrulica, que t f d i lt itransformada em energia eltrica.

    Navegao Tambm neste caso h um benefcio duplo: a). Parag p )jusante, atravs da regularizao do perodo de estiagem. b). Paramontante, atravs do afogamento de eventuais corredeiras ecachoeiras.

    Abastecimento dgua Para fins industriais, de irrigao oudomstico, entre outros.domstico, entre outros.

  • Tipos de Barragens e aplicaesTiposdeBarragenseaplicaes2. Barragens de retenoAs barragens de reteno so estruturas que soconstrudas com a finalidade de reter gua, na

    i i d t l d h i (M imaioria das vezes para controle de cheias (Moreira,1981).

    Outro exemplo de barragem de reteno a suatili t d d i d t i iutilizao para conteno de resduos industriais ou

    sedimentos, amplamente utilizada na mineraoentre outrosentre outros.

  • Tipos de Barragens e aplicaesTiposdeBarragenseaplicaes

    Para o dimensionamento de um reservatrio deconteno de cheias necessrio o conhecimento daonda de cheia efluente ao reservatrio, e a descargamxima permitida a jusante do mesmo.

  • Tipos de Barragens e aplicaesTiposdeBarragenseaplicaesEm muitos casos comum uma barragem possuir mais deEm muitos casos comum uma barragem possuir mais deuma finalidade, onde podese apreciar que o volume deum reservatrio possui usos diversos como o deum reservatrio possui usos diversos como o deregularizao para a gerao de energias, assim como ocontrole de cheias e a regularizao para navegao.co t o e de c e as e a egu a ao pa a a egao

  • Estudo global de uma Bacia HidrogrficaEstudoglobaldeumaBaciaHidrogrfica

    Os estudos e projetos para a implantao final deuma barragem, so executados em quatro etapas dedistinta cronologia, visando a otimizao da baciahidrogrfica como um todo.Etapa I InventrioEtapaI InventrioVisa determinar a melhor diviso de queda da baciab t d i t d it t lti lsob o ponto de vista de aproveitamento mltiplo

    (energtico, navegao, irrigao, controle de cheias,entre outros) associado s seguintes limitaesentre outros), associado s seguintes limitaesfsicas: cidades, estradas, jazidas, parques nacionaise indgenas entre outrase indgenas, entre outras..

  • Estudo global de uma Bacia Hidrogrfica

    A dificuldade de otimizao de todas estas variveis

    EstudoglobaldeumaBaciaHidrogrfica

    prendese principalmente s possveis variaes futurasda importncia relativa destas variveis, uma vez que otempo entre os estudos iniciais de inventrio de umatempo entre os estudos iniciais de inventrio de umabacia, com sua definio de quedas, e a implantao detodos os aproveitamentos de cerca de 30 a 40 anosNa diviso de quedas, cada local de aproveitamento definido em um trecho do rio, em geral de 1 a 5km,fi d d fi i i d i fficando a definio precisa do eixo para a fasesubseqente (viabilidade).Em paralelo a diviso de quedas o inventrio forneceEm paralelo a diviso de quedas, o inventrio fornece,para cada local, as caractersticas de aproveitamentorelativas as suas finalidades mltiplas e as respectivasestimativas de custos, em geral com uma preciso do20%.

  • Estudo global de uma Bacia Hidrogrfica

    Et II Vi bilid d

    EstudoglobaldeumaBaciaHidrogrfica

    EtapaII Viabilidade

    Nesta fase realizada a anlise tcnicoeconmica dos possveis eixos, dentro do trechodefinido na fase de Inventriodefinido na fase de Inventrio.Com esta informao realizada a definio da

    lh lt ti d i bmelhor alternativa do eixo para a barragem,assim como a definio do arranjo geral e acomprovao tcnicoeconmica docomprovao tcnicoeconmica doaproveitamento como um conjunto.

  • Estudo global de uma Bacia Hidrogrfica

    Et III P j t B i

    EstudoglobaldeumaBaciaHidrogrfica

    EtapaIII ProjetoBsico

    feita a definio final da obra, so elaboradosos memoriais descritivos, as especificaestcnicas e o dimensionamento final dastcnicas e o dimensionamento final dasestruturas com a elaborao de plantas e cortesdas estruturas e dos equipamentos permanentes,das estruturas e dos equipamentos permanentes, elaborado o cronograma de execuo da obraassim como o oramento final.Estas atividades so realizadas com o objetivo delevar a obra a licitao para sua adjudicao.

  • Estudo global de uma Bacia HidrogrficaEstudoglobaldeumaBaciaHidrogrfica

    EtapaIV ProjetoExecutivo

    realizado o detalhamento do projeto bsicod dcontendo todos os pormenores para a

    execuo de obras civis, montagens deequipamentos permanentes, fiscalizao,teste de funcionamento e orientao parateste de funcionamento e orientao paratreinamento de operadores.

  • ndice custo benefcio e ndice ambientalndicecustobenefcioendiceambientalndiceCustoBenefcioEnergticoD t f d i t i l i d lhDurante a fase de inventrio so selecionadas as melhoresalternativas de diviso de quedas, ou seja, aquelas que resultemem mxima produo de energia eltrica, dentro dos limitesestabelecidos para o custo unitrio de referncia. Em cada umadestas alternativas, os aproveitamentos devero ser ordenadossegundo o ndice custobenefcio que cada um apresenta ao sersegundo o ndice custo benefcio que cada um apresenta ao serincorporado como prxima adio configurao do sistema dereferncia.O di b f i i (ICBE)O ndice custobenefcio energtico (ICBE), expressos emUS$/MWh, definido como a relao entre o custo anual decada aproveitamento e o benefcio em energia firme obtido porp g psua operao integrada no sistema. O Manual de InventrioHidreltrico de Bacias Hidrogrficas da Eletrobrs descreve oclculo deste ndiceclculo deste ndice.

  • ndice custo benefcio e ndice ambientalndice Ambiental

    ndicecustobenefcioendiceambiental

    o valor numrico que expressa a intensidade doq pimpacto ambiental sobre a rea de estudo, variando emuma escala contnua desde zero (mnimo impacto) atum (mximo impacto) Este ndice calculadoum (mximo impacto). Este ndice calculadoconsiderandose os impactos sobre ecossistemasaquticos e terrestres, modos de vida, organizaoq g territorial, base econmica e populaes indgenas.No entanto, uma estimativa preliminar do impacto que

    it t hid lt i i dum aproveitamento hidreltrico ir causar pode serobtida pela relao entre a rea inundada peloreservatrio (km2) e a potncia instalada (MW).reservatrio (km2) e a potncia instalada (MW).

  • Arranjos dos aproveitamentosArranjosdosaproveitamentosOs arranjos dos aproveitamentos so estudados paracada local considerando se principalmente as condiescada local, considerandose principalmente as condiestopogrficas locais, o provvel apoio logstico em fase deconstruo, a possibilidade de evacuao de cheias , p durante a construo, a provvel disponibilidade demateriais de construo, as condies gerais do pontode vista geolgico e geotcnico a potncia instaladade vista geolgico e geotcnico, a potncia instaladacalculada para o aproveitamento, a descarga calculadapara o vertedouro e os resultados dos estudos especiais.p pO arranjo de um aproveitamento hidreltrico muitoinfluenciado pelo tipo de vale, podendo este ser este

    i d t it i i d b tencaixado e estreito, semiencaixado ou aberto.

  • Arranjos dos aproveitamentosArranjosdosaproveitamentos

    Em vales encaixados e estreitos usual aexecuo de barragens de concreto do tipo g parco.

  • Arranjos dos aproveitamentosArranjosdosaproveitamentos

    No caso de vales semiencaixados podeseoptar por barragens do tipo gravidade, comp p g p gcontrafortes ou mesmo barragens deenrocamentoenrocamento.

  • Arranjos dos aproveitamentos

    Quando se tm vales muito abertos recomenda

    Arranjosdosaproveitamentos

    Quando se tm vales muito abertos, recomendase barragens do tipo gravidade de concretoconvencional ou concreto compactado com roloconvencional ou concreto compactado com rolo(CCR) e barragens de terra

  • Definio do tipo de barragemDefiniodotipodebarragemA escolha do tipo de barragem depender, principalmente, daexistncia de material qualificado para sua construo dosexistncia de material qualificado para sua construo, dosaspectos geolgicos e geotcnicos, e da conformao topogrficado local da obra. Outros fatores igualmente importantes para aseleo so:seleo so: Disponibilidade de solo ou rocha: proveniente de escavaesrequeridas, disponveis em quantidade e qualidade adequadas,

    d fl t l t d jsegundo um fluxo compatvel com a construo do arranjoproposto; Natureza das fundaes: barragens de enrocamento e de gconcreto somente devero ser colocadas sobre fundao emrocha, enquanto que as de terra podero ser colocadas em solo; e Condies climticas: a existncia de perodos chuvososCondies climticas: a existncia de perodos chuvososrazoavelmente prolongados onera exageradamente a construode aterro de solo compactado ou ncleos de argila porquecondiciona o progresso da construocondiciona o progresso da construo.

  • Definio do tipo de barragemDefiniodotipodebarragemUm local poder ser considerado propcio para construo debarragem de terra homognea quando o reconhecimento decampo indicar que a rocha se encontra a grandes profundidades

    id E ti d b ina rea em considerao. Esse tipo de barragem exige menordeclividade nos paramentos de montante e jusante e, portanto,resultando em maiores volumes Por isso utilizado pararesultando em maiores volumes. Por isso, utilizado parapequenas e mdias alturas.

  • Definio do tipo de barragemDefiniodotipodebarragem

    O local poder ser considerado propcio para construo deO local poder ser considerado propcio para construo debarragem de enrocamento com ncleo de argila ou com face deconcreto se o reconhecimento de campo indicar, na reap ,selecionada, a existncia de rocha s e de boa qualidade ao longodo eixo, a pequena profundidade.

  • Definio do tipo de barragemEsse tipo de barragem no necessita de condies

    Definiodotipodebarragem

    especiais de fundao. Grandes volumes de escavaoem rocha na casa de fora, em canais e vertedouros soum bom indicativo para a utilizao deste tipo debarragem. Alm disso, se existirem perodos chuvososou excessiva umidade que prejudique a execuo dencleos de argila, ou a dificuldade na obteno dematerial adequado para o ncleo, a soluo com face deconcreto a mais indicada

  • Definio do tipo de barragemDefiniodotipodebarragem

  • Classificao quanto a seo de barragensClassificaoquantoaseodebarragens

    Para se obter a melhor soluo em sistema de barramento aPara se obter a melhor soluo em sistema de barramento, abarragem nunca deve ser analisada isoladamente. A melhorsoluo, tanto relacionada eficincia quanto economia, develevar em considerao todo o conjunto na etapa de otimizao.

    As barragens podem ser classificadas quanto ao tipo deseo, como barragens homogneas (terra), barragens zoneadas,barragem de enrocamento, barragens de concreto, entre outras.barragem de enrocamento, barragens de concreto, entre outras.

    O que predomina na seleo do tipo de barragem estq p p gassociado diretamente ao arranjo geral do empreendimento, etambm a disponibilidade dos diversos materiais de construoempregados na execuo da barragem (Moreira 1981)empregados na execuo da barragem (Moreira, 1981).

  • Classificao quanto a seo de barragens

    A b d t d t d i t

    Classificaoquantoaseodebarragens

    As barragens de terra ou de enrocamento, quando existem,constituem sempre uma das estruturas de um barramento.Deste modo, a escolha deste tipo de barragem visa aotimizao do arranjo geral do barramento como um todo,e no a sua otimizao isolada.

    No raro solues economicamente mais desfavorveis soNo raro solues economicamente mais desfavorveis soselecionadas, caso estas estruturas sejam analisadasisoladamente. Entretanto, apresentam, ntidas vantagenseconmicas no contexto global do aproveitamentoeconmicas no contexto global do aproveitamento.

    Assim sendo, os fatores predominantes na seleo do tipode barragem de terra ou de enrocamento, so aquelesassociados aos do arranjo geral do aproveitamento.

  • Barragens de seo homogneaBarragensdeseohomogneaComo exemplo de barragem com seo homognea citase a UsinaHid l i (UHE) R b 2 308 dHidroeltrica (UHE) Rosana: uma barragem com 2.308 metros decomprimento, construda com a finalidade de gerao de energia eltrica.

    E UHE b l d d d b d Essa UHE um bom exemplo de adoo de barragem de seohomognea empregada, principalmente, em regies onde o vale aberto.

    BarragemdeRosana(CBDB,2005)

  • Barragens de seo homogneaBarragensdeseohomogneaAs sees das barragens homogneas requerem taludes mais abatidos para quese garanta a estabilidade do macio, e como o nvel de solicitao dag fundao menor em relao aos outros tipos de sees, ela a mais adaptvela qualquer tipo de fundao, resultando em um menor custo em suaexecuo, desde que se disponha material para a sua construo emdistncia economicamente viveldistncia economicamente vivel.

    BarragemdoVigrio(Cruz,1996)

    Mesmo sendo barragens executadas em solo, apenas com filtros eproteo de taludes empregando outro tipo material, essas sees podem terzoneamentos com diferentes tipos de solo.

  • Barragens de seo homogneaBarragensdeseohomogneaEsse zoneamento se d em funo dos materiais disponveis na regio e do seumelhor aproveitamento, e ainda, as condies de trabalhabilidade no espaldar de

    t tmontante

    No espaldar de montante, at a zona central, necessrio a utilizao de ummaterial mais impermevel para que se garanta a estanqueidade da barragem J amaterial mais impermevel para que se garanta a estanqueidade da barragem. J ajusante esse material pode possuir caractersticas de permeabilidade menosrigorosas.

    Em termos de estabilidade das barragens, a compactao do macio fatorfundamental, uma vez que a compactao dos solos, por meios mecnicos, conduz areduo rpida do seu ndice de vazios.A finalidade dessa compactao melhorar as propriedades destes solos como:A finalidade dessa compactao melhorar as propriedades destes solos como:resistncia ao cisalhamento, reduo de recalques e resistncia a eroso (Massad,2003).

    A permeabilidade est relacionada com a umidade dos solos, por isso geralmentenas barragens de terra, costumase criar um ncleo mais impermevel, utilizandouma compactao acima da umidade tima, porm essa umidade deve ser limitada paraque se evitem problemas como laminaes que podem levar a um caminhoq p q ppreferencial de percolao.

  • Barragens de seo homogneaBarragensdeseohomogneaBarragens homogneas so aquelas executadas com solo compactadoBarragens homogneas so aquelas executadas com solo compactado.Apesar da denominao de homognea, a seo destas barragens no soexecutadas com a utilizao exclusiva de um nico material; podem serexecutadas tambm com o emprego de solos compactados comp g pdiferentes caractersticas.

    Essas barragens possuem na realidade o solo compactado comoEssas barragens possuem na realidade o solo compactado comopredominante, pois alm do macio a seo possui tambm filtrodrenante e proteo de taludes de montante e jusante. consideradocomo Montante o que est acima de um eixo de referncia que corta aseo transversal do rio e Jusante o que est abaixo deste mesmo eixo(CPFL, 2001).

    As barragens homogneas, executadas em solo compactado, possuemno seu interior filtro drenante, e na sua fundao a jusante tapete drenantepara controle de fluxo, subpresses e intercepto de fluxo pelo corpo dabbarragem.

  • Barragens ZoneadasBarragensZoneadasBarragem zoneada se d quando na seo da barragem noapresenta a predominncia de um nico material.

    A escolha desta seo se d em funo da otimizao dos materiaisdisponveis na regio Barragens zoneadas devem sempre conter umdisponveis na regio. Barragens zoneadas devem sempre conter umncleo impermevel para se garantir a estanqueidade do barramento(ELETROBRS, 2003).

    A seo da barragem de So Simo, no leito do rio, um exemplodidtico de barragem zoneada.didtico de barragem zoneada.

    BarragemdeSoSimo,leitodoRio,B d (M i 1981)Barragemdeenrocamento(Moreira1981)

  • Barragens ZoneadasBarragensZoneadasA barragem de So Simo localizase no Rio Paranaba, na Bacia doParanaba possui mais de quatro quilmetros de extensoParanaba, possui mais de quatro quilmetros de extenso.Nesta seo empregaramse diferentes materiais como cascalho, argilacompactada, areia, material de transio, material para riprap e randomque um material no selecionado que pode ser composto por solo,que um material no selecionado que pode ser composto por solo,enrocamento e cascalho.Enrocamento um material formado por blocos de rocha, lanados em camadase compactados com equipamentos adequados, resultando em uma estruturaresistente e permevel.

    BarragemdeSoSimo(CBDB,2005)

  • Barragens de enrocamentoBarragensdeenrocamentoBarragens de enrocamento quando h a predominncia de materialrochosorochoso.

    Com o desenvolvimento de novas tecnologias, descobriuse que acompactao deste material rochoso com rolos lisos de ao vibratrioscompactao deste material rochoso com rolos lisos de ao vibratriosseria bastante eficiente, reduzindose deste modo o recalque pormolhagem. Durante a compactao o expediente de molhar oenrocamento tornouse tambm um mtodo eficiente de se conseguire oca e o o ou se a b u odo e c e e de se co segudensidades mais elevadas.

    De acordo com Massad (2003) as estruturas de enrocamento (pedras)De acordo com Massad (2003), as estruturas de enrocamento (pedras)so mais estveis, em funo do elevado ngulo de atrito do material, nohavendo relatos de ruptura de seus taludes. Para a formao doreservatrio necessrio uma estanqueidade do barramento, que garantida com o uso de um ncleo argiloso ou com membrana externaimpermevel.

  • Barragens de enrocamentoBarragensdeenrocamento

    BarragemdeItaba,seotransversalnaestaca11(Cruz,1996)

    O uso de barragens de enrocamento vem aumentando a cada dia no BrasilO uso de barragens de enrocamento vem aumentando a cada dia no Brasile no mundo. Isso se deve a capacidade de tolerar taludes mais ngremes que asbarragens de seo homognea, e pela sua rapidez de execuo. Caberessaltar que as barragens de enrocamento com taludes mais inclinados s seaplicam em fundao rochosa ou com boa capacidade de suporte. Crescetambm interesse em estudos de novas tecnologias na sua execuo, como g ,o caso do uso de ncleo asfltico para servir como material impermevel, jutilizado em barragens com ncleo de argilas.

  • Barragens de enrocamentoBarragensdeenrocamento

    UHEFozdoChapec.BarragemdeEnrocamentocomncleo

    asfltico.

  • Barragens de enrocamentoBarragensdeenrocamentoA topografia e a geologia muitas vezes favorecem o emprego debarragens de enrocamento.A UHE Campos Novos um outro exemplo de barragem que estutilizando enrocamento em toda a sua seo Tratase de uma barragemutilizando enrocamento em toda a sua seo. Tratase de uma barragemde enrocamento com face de concreto.

    VistaareadabarragemCamposNovos(CNEC,2004)

  • Barragem de concretoBarragemdeconcretoOconcretotambmummaterialamplamenteutilizadonaconstruodebarragensnopas.ConcretogravidadeEssasbarragenssodenominadasdebarragensdeconcretogravidadeporseremexecutadasdetalformaqueresistem,apenas por peso prprio aos esforos (empuxo) que soapenasporpesoprprio,aosesforos(empuxo)quesoaplicadospelaguadoreservatrio(CPFL,2001).

  • Barragem CCRBarragemCCRAs barragens de Concreto Compactado a Rolo (CCR) tambm so degravidade porm o seu processo construtivo diferente; neste caso o concreto g p p ;lanado em camadas pequenas e em seguida compactados com a utilizaode um equipamento especial, geralmente um rolo compressor pesado (CPFL,2001)2001).Segundo a Associao Brasileira de Cimento Portland ABCP (2002), aprimeira barragem construda totalmente utilizando a tecnologia de concreto

    d l f i b d Will C k E d U idcompactado arolo foi a barragem de Willow Creeck nos Estados Unidos noano de 1984. J noBrasil a primeira barragem construda totalmente em CCRfoi a Barragem de saco Nova Olinda na Paraba.

  • Barragem em arcoBarragememarcoTambmumabarragemconstrudaemconcreto,curvadaparamontanteenadireodoreservatrio.Aestruturaconseguetransferirosesforosda d t i ( ) b i i lguadoreservatrio(empuxo)paraasombreirasoumargens,issopossveldevidoasuageometria.Nestecasonoopesoprprioqueresisteaosesforosoquepossibilitauma reduo significativa no volume de concreto a ser utilizado porm essaumareduosignificativanovolumedeconcretoaserutilizado,pormessaestruturautilizadaemvalesprofundoseestreitosequandoomaterialdeapoionasmargens(rocha)deexcelentequalidade(CPFL,2001).

    AbarragemdeFunilumexemploclssicodebarragememarconoBrasil,deFurnasCentraisEltricas,Suaconcepodearco gravidade(ABCP,2002).

    UsinadeFunildaFurnasCentraisEltricas(ABCP,2002)

  • Critrios de projetoCritriosdeprojetoAo se pensar no arranjo geral de uma barragem, independente dafinalidade, deve se equilibrar ao mximo o uso de materiais resultantesda movimentao de volumes de corte de solo e rocha da prpria obra.Quando os materiais disponveis, resultantes das escavaesobrigatrias, no satisfazerem s exigncias quanto a caractersticastecnolgicas adequadas e volumes, se faz necessrio o uso de reasde emprstimo e botafora (ELETROBRS, 2003).

    MateriaisdisponveisAscaractersticasdosmateriaisdisponveisumdosfatoresdegrandeinfluncia na escolha do tipo de seo a utilizar A princpio todosinfluncianaescolhadotipodeseoautilizar.Aprincpiotodososmateriaissopotencialmenteteisparaoempregonaseodabarragem,incluindosoloserochas.Pormosmateriaisprovenientesdeescavaonasproximidadesdabarragemseroosprimeirosa p g pseremanalisadoseeventualmenteutilizados,poisso,geralmente,maiseconmicos(ELETROBRS,2003).

  • Critrios de projetoCritriosdeprojetoCondies climticas e de trabalhabilidade tambm so fatores limitantes na escolha daseo da barragem, pois as condies dos materiais quanto a umidade, em loco,i fl i t b lh bilid d d d l i l t i iinfluenciam na trabalhabilidade, podendo colocar assim alguns materiais emvantagens ou desvantagens.

    Regies com grande intensidade de chuvas podem diminuir dias teis trabalhadosRegies com grande intensidade de chuvas podem diminuir dias teis trabalhados,podendo assim atrasar os cronogramas. Para compensar a perda de horastrabalhadas pode ser exigido um nmero maior de equipamentos, ou que possam serutilizados em condies climticas adversas. E assim, nestas regies, os materiaisque necessitam de menos compactao podem ser mais competitivos como oque necessitam de menos compactao podem ser mais competitivos, como ocaso do emprego de enrocamento.

    Fatores geolgicogeotcnicos e topogrficosg g g p gA geologia e a topografia da regio onde ser implantada a obra de barramentotambm um dos fatores limitantes a que tipo de seo ser utilizado.

    A escolha do projeto se d, principalmente, em funo das condies geolgicas dafundao e da conformao da regio onde ser implantado o barramento.

  • Critrios de projetoCritriosdeprojetoPara se conhecer as condies da fundao e secaracterizar os materiais necessrio a realizao decaracterizar os materiais necessrio a realizao desondagens investigatrias.

    muito importante essa investigao, pois as seesde barragens homogneas so menos exigentes emrelao fundao; em compensao, necessitam derelao fundao; em compensao, necessitam detaludes mais abatidos para que fique estvel, enquantoque as barragens de enrocamento, que exigem mais dafundao podem ser executadas sem problemas utilizandofundao, podem ser executadas sem problemas utilizandotaludes mais ngremes (ELETROBRS, 2003).

  • DRENAGEM INTERNA DE BARRAGEM DE TERRADRENAGEMINTERNADEBARRAGEMDETERRA

    O sistema de drenagem interna um dos fatores predominantes para o bomOsistemadedrenageminternaumdosfatorespredominantesparaobomfuncionamentodeumabarragem.

    Estatisticamente verificase que a maioria dos acidentes com barragens de terraEstatisticamenteverificasequeamaioriadosacidentescombarragensdeterraderamsedevidoafaltadeumsistemaeficientedecontroledefluxo(Massad,2003).Pormaiscompactadoquesejaomaterialquecompeaestruturadeumabarragemde terra sempre haver fluxo pelo seu macio Este fluxo deve ser conhecidodeterra,semprehaverfluxopeloseumacio.Estefluxodeveserconhecido,quantovazoeaocaminhopreferencial(redesdefluxo),edeveserdirecionadodeformaanoocasionarproblemas.

    6.1PermeabilidadeApermeabilidadedeummeioporosopodeserdescritacomoafacilidadeouadificuldadequeosvaziosouporosoferecempassagemdagua.Umapermeabilidadealtasignificafacilidadedepercolao.Essafacilidadedependedascaractersticastecnolgicasdecadamaterial(Cruz,1996).

  • Filtros em barragens de terraFiltrosembarragensdeterraComojcitadoanteriormente,semprehaverpassagemdeguapelomaciodabarragemeestefluxoprecisaserconduzidoadequadamente.

    Acaptaoeconduodestaguasofeitasatravsdefiltros,queprecisamgarantirumseptodrenantetotalparaquenotaludedejusante h j fl tnohajafluxoemergente.

    SegundoAlbuquerque(2003),osfiltrosvisamumaotimizaodabarragem,tendo como principais fatores drenar a g a na base da barragem otimi ar astendocomoprincipaisfatores:drenaraguanabasedabarragem,otimizarasredesdefluxo,vazesdepercolaoegradientedesadaalmdecontroledepercolaopelafundao.

    Aevoluodosistemadedrenageminternadebarragensdeterra,segundoMassad (2003),seguiuaseguinteordem:

    a)Inicialmenteasbarragenseramconstrudassemfiltros,ondeoproblemaapresentadoseriaaemergnciadeguanafacedejusantedaseo,podendoassimocasionarpiping.p p g

  • Filtros em barragens de terraFiltrosembarragensdeterra

    Seosemfiltro(Massad,2003)b)Jasoluoilustradanafigura6.2teoricamenteresolveriaoproblemaseosolo compactado fosse isotrpico , o que no corresponde a realidade esolocompactadofosseisotrpico ,oquenocorrespondearealidadeecontinuandoassimapossibilidadedeformaodepiping.

    Seocomfiltrohorizontaleenrocamentodep(Massad,2003)c) A soluo encontrada por Terzaghi mostrada na figura 6 3 onde sec)AsoluoencontradaporTerzaghi mostradanafigura6.3,ondese

    chegouaumacombinaodefiltroverticalefiltrohorizontal.EssacombinaointerceptaofluxodaguaantesqueeleconsigasairnotaludeIsotrpico:Queapresentaasmesmaspropriedadesfsicasemtodasasdirees.

  • Filtros em barragens de terraFiltrosembarragensdeterradejusante.Seosfiltrosforemdimensionadosdeformacriteriosa,podemseeliminar

    bl d i iproblemasdepiping.

    Seocomfiltrohorizontalevertical(Massad,2003)d) A apresenta casos de idias mais recentes onde se apresentam solues comod)Aapresentacasosdeidias maisrecentesondeseapresentamsoluescomofiltrosinclinadosparamontante,quetemcomovantagem,quandodorebaixamentorpidodoN.A.,amelhoradaestabilidadedotaludedemontante.Nestamesmafiguramostraseocasodefiltrosinclinadosparajusante,queaumentaocaminhodepercolao da gua se mostrando bastante interessante quando se tem fundao maispercolaodagua,semostrandobastanteinteressantequandosetemfundaomaispermevel.MostraaindaumasoluopropostaporMello1975(apudMassad,2003)quecombinaasvantagensdosdoiscasosanteriores.

    Conceitosmaisrecentesdefiltros(Massad,2003)

  • Filtros em barragens de terraFiltrosembarragensdeterraVerificase que mesmo nas solues mais recentes se manteve ocritrio de Terzaghi, onde se emprega filtro horizontal juntamente comc t o de e ag , o de se e p ega t o o o ta ju ta e te cooutro filtro.

    A funo bsica dos filtros prevenir fenmenos de eroso regressivaA funo bsica dos filtros prevenir fenmenos de eroso regressivaformada por foras de percolao intensas, rupturas hidrulicas etrincas ocasionadas pordeformaes diferenciais no corpo da barragem.

    Os filtros so essenciais nas barragens. A escolha do materialfiltrante, segundo Terzaghi, baseiase em dois critrios:

    a) O primeiro indica que o filtro deve ser mais permevel que o solo.D(filtro)>5*D15(solo)( ) ( )

    b) O segundo critrio limita o tamanho dos vazios do filtro deforma que no permita a passagem dos gros do soloforma que no permita a passagem dos gros do solo.

    D(filtro)>5*D85(solo)

  • Filtro vertical (filtro chamin) ou inclinadoFiltrovertical(filtrochamin)ouinclinadoSegundo Cruz (1996), o dreno vertical de uma barragem deve sempre ser levadot lt d l d i J d i li d at a altura do nvel de gua mximo. J os drenos inclinados soindicados em barragens com macio de altura superior a 20 ou 30 metros.Esses filtros possuem como funo bsica evitar que o material sejacarreado de montante para jusante. Como a sua funo cicatrizante e suacapacidade de vazo muito superior vazo que percolada pelomacio, o filtro deve ser projetado obedecendo larguras mnimas construtivas(S 1981)(S, 1981).

    Figura6.6:BarragemdeItumbiara(Cruz,1996)

  • Drenos horizontais (tapete drenante)Drenoshorizontais(tapetedrenante)O filtro horizontal possui um papel fundamental em um sistema de drenageminterna.A sua funo no exclusivamente impedir o carreamento de materiais daA sua funo no exclusivamente impedir o carreamento de materiais dafundao, mas tambm promover a drenagem das guas de percolao atravs dafundao e do macio (S, 1981).

    Os filtros horizontais podem ser dimensionados hidraulicamente de duas formas: Dimensionar a espessura do dreno para que o fluxo escoe livremente. Fluxo este,baseado na lei de Darcy , resultante do volume de percolao previsto soby , p pdeterminadas condies de cargas hidrulicas.

    Determinar a espessura do filtro necessria, com base em anlise de percolaop , p atravs do conjunto fundao, macio compactado e filtro.

    O dreno horizontal deve ser contnuo e revestir toda a rea da fundao, leito do ,rio e ombreiras, sendo levado no mnimo at o N.A. mximo normal doreservatrio.

    Lei de Darcy: Q= KiAOnde: K= coeficiente de permeabilidade; i= gradiente hidrulico; A= rea.

  • Drenos horizontais (tapete drenante)Drenoshorizontais(tapetedrenante)Afiguramostraoempregodefiltrohorizontalembarragensdeterra.TratasedabarragemdePassana,localizadanacidadedeCuritibanoEstadodoParan.

    BarragemdePassana (Cruz,1996)

  • Fatores de segurana em filtrosFatoresdeseguranaemfiltrosOs fatores de segurana convencionais empregadosg p gem relao a vazo para filtros e drenos muitoalto Esses valores variam de 10 a 100alto. Esses valores variam de 10 a 100.

    Valores to altos para fatores de segurana sofacilmente justificados devidos aos fatores que sofacilmente justificados devidos aos fatores que soexpostos a seguir (S, 1981).

  • Fatores de segurana em filtrosFatoresdeseguranaemfiltrosIncertezas com relao aos coeficientes de permeabilidade dosmateriais notadamente de fundao;materiais,notadamente de fundao;As permeabilidades variam em escala logartmica;Os materiais tanto da fundao quanto do macio soOs materiais tanto da fundao quanto do macio soheterogneos.Incertezas quanto a colmatao dos filtrosIncertezas quanto a colmatao dos filtros.Colmatao a obstruo dos vazios de um material drenante,com conseqente diminuio de sua permeabilidade. Ela podecom conseqente diminuio de sua permeabilidade. Ela podeser causada pela precipitao de xidos ferrosos ou pelocarreamento de finos do material a montante do filtro;No caso de problemas com drenagem interna o seu reparo muito difcil e oneroso; eIncertezas com relao ao fluxo atravs da rocha.

  • Controle de fluxoControledefluxoDe acordo com Cruz (1996), o fluxo pela fundao de barragens, mesmoem casos de fundao em rocha, pode ser maior em relao ao fluxo peloe casos de u dao e oc a, pode se a o e e ao ao u o pe omacio. O sistema de drenagem da fundao importante para ocontrole destes fluxos. apresentada, a seguir, uma opo para se reduzir a percolao de apresentada, a seguir, uma opo para se reduzir a percolao defluxo pela fundao em rocha, e outra para esse controle quando afundao em solo. Esses sistemas so aplicados a fim de nosobrecarregar o sistema de drenagem interna da barragem.g g gAinda segundo Cruz (1996) uma soluo que vem sendo utilizadaextensamente no Brasil para o tratamento de fundao em rocha autilizao de injees de cimento que visa homogeneizao quanto a j q g qpermeabilidade dos macios rochosos. A calda de cimento injetadana rocha geralmente utilizando caldas grossas(fator gua/cimento0,7:1,0 0,5:1,0) e com presses baixas (15 a 25 kN/m/m

  • Controle de fluxoControledefluxoJ para fundaes em solo uma forma utilizada a execuo de

    h d d d l l d l dtrincheiras de vedao. Tratase de uma escavao localizada ao longo dabarragem at se atingir rocha ou um material com menor coeficiente depermeabilidade a fim de se diminuir a percolao pela fundao da estrutura. Abase da trincheira deve ter no mnimo 4 ou 6m para que se permita abase da trincheira deve ter no mnimo 4 ou 6m para que se permita acompactao do solo. As trincheiras de vedao mais comuns so centrais.

  • Controle de fluxoControledefluxoOutro fato a ser considerado, a presena de gradiente hidrulico elevado no pda barragem, que pode implicar em arraste de partculas, gerando eroso

    i t b l D t d t t h i t l d d tregressiva tubular. Deste modo o tapete horizontal e o dreno de p temtambm a funo de reduo destes valores de gradiente os conduzindo avalores aceitveis. A saturao no p da barragem pode ser evitada por meio dedrenagem tipo espinha de peixe, ou intercepto atravs de trincheira drenante nodrenagem tipo espinha de peixe, ou intercepto atravs de trincheira drenante nop do talude de jusante.

    Perda excessiva de guag

    Como j mencionado anteriormente, a funo de um barramento represar guaou rejeitos. Para que se tenha uma estrutura eficiente importante que sej q p qtenha o mnimo possvel de perda dgua.A perda dgua de forma excessiva um problema que pode tomargrandes propores, principalmente quando o reservatrio alimentado por riosde pequena vazo. Para que isso no ocorra devemse adotar materiais naconstruo da barragem que garanta o mximo de estanqueidade, a adoodestes materiais deve ser feita de forma criteriosa.