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PRINCIPAIS ELEMENTOS

Nature to be Commanded must be Obeyed

A Natureza para ser Comandada precisa ser Obedecida

Francis Bacon

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IV - PRINCIPAIS ELEMENTOS

So os seguintes os principais elementos de uma barragem de terra,

os quais so apresentados na Figura IV.1 e tambm descritos em detalhes

neste captulo:

1-Crista;2-Borda livre;3-Talude de montante;4-Proteo do talude de montante (rip-rap);5-Talude de jusante;6-Proteo do talude de jusante (grama ou outro elemento);7-Trincheira de vedao;8-Filtro horizontal;9-Filtro vertical;10- Dreno de p;11- Cortina de injeo;12- Poo de alvio;13- Tapete impermevel;14- Sistema de drenagem das guas pluviais.

Alm destes elementos, para o perfeito funcionamento da barragem,

tambm fazem parte da estrutura:

1-Sistema de extravasamento (vertedouro ou sangradouro);2-Comportas.

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Figura IV.1 Principais elementos de uma barragem de terra Barragem Zoneada

Figura IV.2 Principais elementos de uma barragem de terra Barragem Homognea

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Figura X Sangradouro Caixa de Nvel (Monje) - Tubulao de Fundo

Figura X Barragem de Carpina Caixa de Nvel (Monje) Tubulao/Descarga de Fundo

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Figura X - Sangradouro Barragem de Bocainas

Figura X Sangradouro Barragem de Nova Olinda

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Figura X Controle do Nvel atravs de Comporta Mgino

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Figura X Comporta de Itaip (Operrios)

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Figura X Barragem de Engenheiro vidos

Figura X Comportas Barragem Engenheiro vido

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Figura X Samgradouro da Barragem de Estreito em tempo de seca

Figura X Barragem de Pindobau

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Figura X - Barragem de Aimors Main Braziliam Dams III CBDB

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Sangradouro de Pequena Barragem

Sangradouro de Pequena Barragem

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IV .1- CRISTA

A largura da crista determinada pelas necessidades de trfego sobre

ela, no devendo ser inferior a 3 metros, mesmo para pequenas barragens.

Esta largura mnima garante condies de acesso para servios de

manuteno e tambm colabora na estabilidade do macio de terra. Em

barragens de maior porte, onde h trfego freqente de veculos esta largura

geralmente varia entre 6 e 12 metros. Bureau of Reclamation (2002),

recomenda que a largura mnima da crista para pequenas barragens seja

calculada pela frmula: L = Z/5 + 3 metros, onde Z a altura mxima da

barragem e L, a largura mnima da crista. Caso seja prevista uma estradasobre a crista, a dimenso mnima sempre dever ser de 5 metros.

So apresentadas na Figura IV.1.1 a crista de uma pequena barragem

de terra e nas Figuras IV.1.2 e IV.1.3 a cristas de duas barragens de maior

porte.

A altura da barragem, ou cota da crista, deve ser igual ao nvel

mximo maximorum da lmina dgua, acrescido da borda livre (Captulo

V.2) definida para o reservatrio ( cota da crista = NAmx Max + borda livre ) .

O nvel mximo maximorum ou mximo dos mximos (NAmx max) o

nvel da lmina dgua mais elevada que dever e poder atingir o

reservatrio na ocorrncia da cheia de projeto.

Na crista deve haver um sistema de drenagem que permita o

escoamento das guas de chuva de maneira segura, objetivando-se evitar

eroses e empoamento de gua. Pode-se construir canaletas de drenagem,

ou construir a crista com uma inclinao para montante, evitando que as

guas de chuva escoem sobre o talude de jusante. Na Figura IV.1.4

apresenta-se a eroso de um talude de jusante, causada pelo escoamento

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de guas de chuva vindas principalmente da crista. Nas Figuras IV.1.5 e

IV.1.6 apresentam-se detalhes de um sistema de drenagem bem executado

nos taludes de uma barragem de terra.

No havendo trfego de veculos sobre a pista, a mesma pode ser

protegida com a plantao de grama. Havendo trfego freqente de veculos

a crista deve ser protegida de maneira adequada, com a construo de um

pavimento. No havendo nenhuma proteo superficial na pista, pela ao

das guas de chuva e mesmo pela passagem de poucos veculos, pode

haver o desgaste da superfcie. Apresenta-se na Figura IV.1.1 um exemplo

deste fato.

Para pequeno volume de trfego pode-se executar sobre a crista um

Revestimento Primrio, como feito em estradas vicinais. IPT (1988), em

seu trabalho Estradas Vicinais de Terra, apresenta: O Revestimento

Primrio constitui-se em uma camada colocada sobre o reforo do subleito

ou diretamente sobre o subleito. Esta camada obtida pela compactao deuma mistura (natural ou preparada) de material argiloso com material

granular. A espessura desta camada deve levar em conta a quantidade e tipo

de trfego do local e as condies de suporte do subleito, variando,

geralmente entre 10 e 20 cm. O objetivo da adio de argila no material

granular o de atuar como ligante e regularizar a superfcie final de

rolamento. O objetivo do uso de material granular aumentar o atrito da pistacom as rodas dos veculos. A dimenso mxima ideal do material granular

de 2,5 cm. Na natureza h jazidas que podem ser utilizadas diretamente para

a execuo do Revestimento Primrio, pois so compostas de uma mistura

j em propores satisfatrias de materiais granulares e de argila. o caso

das cascalheiras de cava. No entanto, mais comum aparecer a

necessidade de se proceder a uma mistura adequada, uma vez que a maiorparte das jazidas de materiais granulares pobre em argila, como o caso

de cascalhos e pedregulhos de rio e saibros grosseiros de rochas alteradas.

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A mistura pode ser executada na prpria jazida, no trecho em obras, ou em

qualquer ptio que se mostre adequado. As operaes para que a mistura

atinja a necessria homogeneidade so: -secagem e destorroamento da

argila; clculo das propores em volume (em torno de 1 de argila para 2,5

de material granular); mistura com grade de disco, motoniveladora ou p

carregadeira. - - -; regularizao e compactao da camada do subleito ou

camada de reforo; escarificao (arranhamento) do leito; lanamento e

espalhamento do material; umedecimento, ou secagem, se necessrio; - - - ;

compactao - - -. Apresentam-se nas Figuras IV.1.7 a IV.1.14 detalhes

deste procedimento. necessrio que durante a compactao se faa um

controle da umidade do material para que o mesmo tenha a umidade decompactao especificada no projeto. Tambm necessrio um controle do

grau de compactao do aterro para que o solo alcance a densidade

especificada no projeto. Tanto a umidade tima de compactao, como a

densidade que o solo deve ter aps compactado, so determinadas atravs

do ensaio de compactao Proctor. Este ensaio descrito em detalhes no

captulo VI.

Para grande volume de trfego, deve ser executado um pavimento

sobre a crista que suporte a solicitao imposta. Este pavimento deve ser

projetado de acordo com critrios especficos para estradas. O

dimensionamento de pavimentos no objetivo deste trabalho, podendo-se

obter informaes tcnicas a respeito em manuais do DNIT (DepartamentoNacional de Infraestrutura de Transportes) e em livros, sugerindo-se:

Manual de Tcnicas de Pavimentao Volumes I e II De Seno, W.

Editora Pini.

importante observar, antes do enchimento do reservatrio e antes da

construo do pavimento, se a altura da crista esta condizente com oestabelecido em projeto, pois dependendo dos tipos de materiais do aterro e

da fundao, os recalques (deslocamentos verticais) podem variar entre 0,2

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e 0,4% da altura da barragem, isto ocorrendo durante e aps a construo

do aterro. Os recalques que ocorrem aps a construo do macio, devido

s deformaes do aterro e da fundao, devem ser estimados, para que se

construa a crista com a devida sobrelevao, evitando-se assim que a crista

fique com altura inferior projetada. Estes clculos podem ser efetuados

atravs do resultado de ensaios de adensamento (Captulo XX) feitos com

material indeformado da fundao e com solo compactado do aterro, ou,

caso haja esta possibilidade, com base em dados de instrumentao

(Captulo XX) obtidos, em uma seo da barragem construda

antecipadamente.

Figura IV.1-1 Crista de uma barragem de terra.

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Figura IV.1-2 Crista de uma barragem de terra.

Figura IV.1.3 Construo do pavimento da crista de uma barragem.

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Figura IV.1.4- Eroso no talude causada pelas guas vindas da crista.

ITAIP

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Figura IV.1.5- Sistema de drenagem nos taludes.

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Figura IV.1.6- Sistema de drenagem nos taludes.

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Figura IV.1.7 Revestimento Primrio.

Figura IV.1.8 Proporo da Mistura.

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Figura IV.1.9 regularizao da superfcie do aterro.

Figura IV.1.10 Escarificao (arranhamento) do leito.

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Figura IV.1.11 Lanamento do material.

Figura IV.1.12 Espalhamento do material.

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Figura IV.1.13 umedecimento do material.

Figura IV.1.14 Compactao com rolo compactador.

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BORDA LIVRE

The freeboard must be sufficient to prevent overtopping by waves and

include an allowance for settlement of the foundation and embankment

US Army Corps of Engineers-2004

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IV .2- BORDA LIVRE

A borda livre (ou folga, revanche, freeboard) a distncia vertical

entre a crista da barragem e o nvel das guas do reservatrio e objetiva asegurana contra o transbordamento, que pode ser provocado pela ao de

ondas formadas pela ao dos ventos, evitando danos e eroso no talude de

jusante. Apresenta-se na Figura IV.2.1 a borda livre de um reservatrio.

A borda livre deve ser calculada considerando-se o reservatrio com

seu nvel mximo de gua. Sua determinao baseia-se na previso daaltura e ao das ondas. A ao das ondas no seu encontro com o

paramento da barragem depende do ngulo de ataque da onda, da

inclinao do paramento e da textura da superfcie do talude.

A altura das ondas depende da velocidade e da durao do vento, da

extenso do reservatrio na direo do vento considerada (fetch) e da

profundidade do reservatrio.

Figura IV.2.1- Soil-cement Protection and Wave Deflector Concrete

Wall - Barragem de Porto Primavera

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Recomenda-se que a borda livre de um barramento, mesmo de pequenas

dimenses, no seja inferior a 0,5 metro. No mnimo, o valor da borda livre

deve ser igual altura da onda mxima, acrescida de 50%, para compensar

a sua corrida sobre o talude da barragem e, ainda, de um valor

correspondente a um fator de segurana, varivel entre 0,60 e 3,00 metros,

dependendo da importncia da barragem (Gaioto, 2003).

O clculo da borda livre de uma barragem de terra dever ser realizado

de acordo com a seguinte metodologia:

1- Determinao do nvel de gua do reservatrio que servir de

referncia para o clculo da borda livre;2- Anlises dos registros de ventos;

3- Como a linha do reservatrio pode ser muito irregular, deve-se

calcular o fetch efetivo, F, atravs da frmula: F = xi cos i / cos i,

onde i = ngulo entre a direo considerada e a direo principal do

vento, e xi= extenso do reservatrio na direo i; os valores de i devem

ser tomados a cada 30, at 450, em ambos os lados da direo principal;

4- clculo das caractersticas das ondas;

5- seleo final da borda livre em funo dos resultados obtidos em (4),

da declividade do talude da barragem e do tipo de paramento.

Para o clculo da altura da onda mxima podem ser utilizados bacos,

como o da Figura IV.2.2 (U.S. Bureau of Reclamation), e tabelas, como a

Tabela IV.2.1 (Bordeuax, G.H.R.M. 1980), que foi estabelecida pela anlise

de diversas frmulas empricas relacionando a altura da onda, o fetch

efetivo e a velocidade do vento. O U. S. Bureau of Reclamation recomenda

os valores de borda livre para taludes protegidos com rip-rap apresentados

na Tabela IV.2.2 ( in Bordeuax, G.H.R.M. 1980). Para pequenas barragens

de terra, o Bureau of Reclamation (2002) recomenda folgas normalmente

aceitveis, apresentadas na Tabela IV.2.3. Para fetch com at 5,0 km e

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profundidade de gua junto barragem de at 9,0, Eletrobrs (1982) sugere

os valores de borda livre apresentados na Tabela IV.2.4.

Na Tabela IV.2.5 so apresentados valores de borda livre em regime

de nvel de gua normal e em regime de gua em seu nvel mximo, de

alguns reservatrios brasileiros de grande porte.

Figura IV.2.2- Determinao da altura mxima da onda (U. S.

Bureau of Reclamation, in Gaioto,N., 2003)

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Tabela IV.2.1 Altura da onda em funo do fetch e da velocidade do vento

(Bordeuax, G.H.R.M. 1980).

fetchfetchfetchfetch

(quilmetros)(quilmetros)(quilmetros)(quilmetros)

Altura da ondaAltura da ondaAltura da ondaAltura da onda

(metros)(metros)(metros)(metros)

Vento: 80 km/hVento: 80 km/hVento: 80 km/hVento: 80 km/h

Altura da ondaAltura da ondaAltura da ondaAltura da onda

(metros)(metros)(metros)(metros)

Vento: 120 km/hVento: 120 km/hVento: 120 km/hVento: 120 km/h

Altura da ondaAltura da ondaAltura da ondaAltura da onda

(metros)(metros)(metros)(metros)

Vento: 160 km/hVento: 160 km/hVento: 160 km/hVento: 160 km/h

1,6 0,81 0,9 -

4,0 0,96 1,08 1,17

8,0 1,11 1,29 1,44

16,0 1,35 1,62 1,83

Tabela IV.2.2 Borda livre em funo do fetch e da velocidade do vento (

U.S. Bureau of Reclamation , in Bordeuax, G.H.R.M. 1980).

fetchfetchfetchfetch

(quilmetros)(quilmetros)(quilmetros)(quilmetros)

Borda livre mnima (metros) comBorda livre mnima (metros) comBorda livre mnima (metros) comBorda livre mnima (metros) com

reservatrio no N.A. Mx.reservatrio no N.A. Mx.reservatrio no N.A. Mx.reservatrio no N.A. Mx.

Maximorum, para ventos de 80Maximorum, para ventos de 80Maximorum, para ventos de 80Maximorum, para ventos de 80

km/hkm/hkm/hkm/h

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Tabela IV.2.4- Borda livre em funo da extenso do espelho dgua do

reservatrio na cota do NA mximo (fetch) e da profundidade de gua junto

barragem ( Eletrobrs, 2000 ).

Profundidade daProfundidade daProfundidade daProfundidade dagua (P) junto gua (P) junto gua (P) junto gua (P) junto

barragem (m)barragem (m)barragem (m)barragem (m)

fetchfetchfetchfetch0,2 m0,2 m0,2 m0,2 m

fetchfetchfetchfetch0,5 m0,5 m0,5 m0,5 m

fetchfetchfetchfetch1,0 m1,0 m1,0 m1,0 m

fetchfetchfetchfetch2,0 m2,0 m2,0 m2,0 m

fetchfetchfetchfetch3,0 m3,0 m3,0 m3,0 m

fetcfetcfetcfetchhhh4,0 m4,0 m4,0 m4,0 m

fetchfetchfetchfetch5,0 m5,0 m5,0 m5,0 m

P 6,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,05 1,15 1,25

6,00

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Tabela IV.2.5 Dimenso da Borda Livre de barramentos de grande porte

(Bordeuax, G.H.R.M. 1980)

BARRAGEMBARRAGEMBARRAGEMBARRAGEMBorda Livre (metros)Borda Livre (metros)Borda Livre (metros)Borda Livre (metros)

N.A.N.A.N.A.N.A. NormalNormalNormalNormal

Borda Livre (metros)Borda Livre (metros)Borda Livre (metros)Borda Livre (metros)

N.A. MximoN.A. MximoN.A. MximoN.A. Mximogua Vermelha 4,00 2,70

Atibainha 4,00 2,00

Cachoeira 5,50 2,00

Capivara 5,00 3,00

Emborcao 3,00 2,65

Estreito 6,50 2,36

Foz de Areia 5,00 3,50

Ilha Solteira 4,00 3,00

Itaipu 5,00 2,00

Tucuru 6,00 4,00

Itumbiara 3,00 1,80

Jaguar 3,50 2,50

Marimbondo 4,20 3,14

Parabuna 5,00 2,50

Passo Real 4,00 2,90

Promisso 3,50 2,20

Salto Santiago 4,00 3,00

So Simo 3,00 2,20

Sobradinho 5,00 4,00

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Figura X Barragem de Rejeito Borda livre de 1,20m. Dimensionada

considerando os recalques totais previstos e a onda mxima para umavelocidade mxima de 70km/h na direo do fetch mximo