O AutoCAD Civil 3D auxiliando em Estudos de

Rompimento de Barragens Rafael Colucci

AutoCAD Civil 3D contribuindo em desenvolvimento de Estudos de Rompimento de Barragens”, que vai

falar de “Após a tragédia em Mariana, os olhos da população e das autoridades se voltaram à questão

da Segurança de Barragens. Devido ao tamanho da tragédia, se tornou evidente que estudos de

rompimento de barragens devem ser melhor realizados, para que os danos à vida e à materiais sejam

minimizados. Desta forma, o AutoCAD Civil 3D, surge como peça fundamental nesta etapa, pois permite

criar toda a geometria da bacia hidrográfica e da barragem, para que estas informações sejam

posteriormente exportadas ao HEC-RAS, software do Corpo de Engenheiros do Exército Norte

Americano, referência em estudos de escoamento. Além de facilitar a criação, e exportação desta

geometria, os resultados do estudo de rompimento da barragem, podem ser novamente inseridos no

AutoCAD Civil 3D, e a partir de ferramentas como os Mapas Online, e ferramentas geo referenciadas

para criação de mapas permitem a criação de um poderoso Mapa de Inundação, que apresente todas as

informações necessárias. Assim as autoridades envolvidas poderão melhor desempenhar suas funções

na redução dos impactos ambientais, salvar vidas e agir com maior agilidade durante este processo.

Assim, espera-se que ao final desta apresentação fique claro que o AutoCAD Civil 3D é peça

fundamental, e deve ser utilizado para ampliar as capacidades do HEC-RAS no desenvolvimento de

estudos de rompimento de barragens.

Objetivo de aprendizado

Ao final desta palestra você terá condições de:

Entender as características de um Estudo de Rompimento de Barragens.

Conhecer o HEC-RAS.

Reconhecer os objetos do AutoCAD Civil 3D, fundamentais em um estudo de rompimento de

barragens.

Entender a ferramenta de exportação dos dados construídos no AutoCAD Civil 3D para o HEC-

RAS

Conhecer as formas de complementar um Mapa de Inundação a partir das ferramentas do

AutoCAD Civil 3D

Sobre o Palestrante

Laércio Rafael Colucci Marques da Silva

Instituto Geoeduc e AprenderWeb

Professor no curso de Engenharia Civil do Centro Universitário de Itajubá.

Trabalha com AutoCAD desde 2001, quando aprendeu a utilizar o software

para criação de projetos elétricos, em um estágio que fazia na

Universidade Federal de Itajubá. A paixão foi tanta, que naquele mesmo

ano começou a auxiliar professores de desenho, que não dominavam o

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AutoCAD, a utilizá-lo em suas aulas. Ao iniciar mestrado em Engenharia de Energia, necessitava de uma

ferramenta que permitisse criar um modelo de bacia hidrográfica, que pudesse ser utilizada no HEC-RAS

para realizar um estudo de rompimento de barragens, foi então que teve contato com o AutoCAD Civil

3D. A partir de então, desenvolve cursos online, e artigos técnicos de AutoCAD, AutoCAD Civil 3D e

AutoCAD Map, que são comercializados pelas empresas Instituto Geoeduc e AprenderWeb..

rafaecolucci@gmail.com

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1 Estudos de Rompimento de Barragens

Desde a catástrofe de Mariana,

conhecido como maior desastre

ambiental da história do Brasil, os olhos

da população têm se voltado para a

questão envolvendo segurança de

nossas barragens.

Apesar de ser algo que jamais tinha sido

presenciado, acidentes como este são

mais comuns do que possamos

imaginar. Todos os anos dezenas de

barragens se rompem ao redor do

mundo, muitas vezes em eventos mais

catastróficos que o ocorrido em 2015,

como por exemplo o rompimento da

Barragem de Vajont.

Neste rompimento, ocorrido no ano de 1963 no norte da Itália cerca de 2000 pessoas perderam suas

vidas. Lembrado em 2008 pela UNESCO, o rompimento deste barramento é visto como uma das

principais falhas humanas já presenciadas.

Devido a isto é de fundamental importância o desenvolvimento de estudos de rompimento de barragens

para que informações referentes a um possível rompimento sejam utilizadas para a elaboração de um

Plano de Ações Emergenciais.

Este plano deverá ser utilizado pelas autoridades para redução dos impactos ao meio ambiente,

propriedades e à integridade de todos que construíram suas vidas em locais próximos às barragens.

Dentre várias formas de realizar este estudo destaca-se a união entre dois importantes softwares de

engenharia, o HEC-RAS e o AutoCAD Civil 3D.

2 O HEC-RAS

Desenvolvido pelo Centro de Engenharia Hidrológica do Corpo de Engenheiros do Exército Norte

Americano, o HEC-RAS é um software de distribuição gratuita, de alta precisão e que permite realizar

simulações de escoamento em regimes Permanente e Não Permanente, assim como Análise de

Sedimentos e de Qualidade da Água.

Uma de suas principais vantagens é permitir a integração com gigantes do CAD e do GIS, dentre eles o

AutoCAD Civil 3D, desenvolvido pela Autodesk.

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Apesar das vantagens citadas acima, sua interface não é tão simples, o que torna seu uso,

principalmente quando o usuário é iniciante, extremamente difícil.

Caso um dia decida escrever minha biografia, citarei as noites em claro, acompanhadas do HEC-RAS e

das músicas de uma famosa banda de Rock que me auxiliaram a desbravar o árido terreno deste tão

importante software de engenharia.

Por esse motivo, hoje me sinto extremamente feliz por dividir um pouco do meu conhecimento com

iniciantes neste software, e privá-los de alguns momentos de extrema falta de motivação. Fiquem de

olho em cada dica dada ao longo do texto, pois estarei ensinando algumas formas de utilizar o AutoCAD

Civil 3D para reduzir todos os obstáculos de uma simulação de rompimento de barragens.

Abaixo é possível visualizar o ambiente do HEC-RAS.

Ambiente do HEC-RAS

3 O Super-Herói: AutoCAD Civil 3D

Apesar de não ser um software desenvolvido exclusivamente para estudos hidráulicos o AutoCAD Civil

3D é fundamental em duas, de três etapas de uma simulação de rompimento de barragens no HEC-

RAS. Assim, podemos entender que o AutoCAD Civil 3D e seus objetos de desenho age como um

verdadeiro grupo de Super Heróis ao longo de uma simulação de rompimento de barragens.

Pré Processamento (AutoCAD Civil 3D): Nesta etapa é desenvolvida a

geometria da simulação. A partir da construção de uma Superfície que

represente o terreno, do traçado de um Alinhamento que representará o

curso d’água em que será analisada a propagação das ondas de

inundação provenientes do rompimento da barragem e criação do

conjunto de seções transversais.

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Simulação (HEC-RAS): A simulação ocorre no HEC-RAS. Mesmo que o

Civil 3D forneça todas as informações necessárias para a simulação, ainda

será necessário realizar alguns ajustes e inserir informações que serão

utilizadas durante os cálculos, como hidrogramas, Coeficiente de Manning e

informações sobre o barramento.

Elaboração do Mapa de Inundação (HEC-RAS + Civil 3D): O AutoCAD

Civil 3D será fundamental para a elaboração do mapa de inundação.

Apesar da mancha ser calculada no HEC-RAS, o arquivo base e a

transformação desta mancha em um Mapa de inundação acontecerá no

AutoCAD Civil 3D.

Dentre as etapas apresentadas acima, detalharemos melhor aquelas que acontecem no AutoCAD Civil

3D, assim, para fins de matar a curiosidade dos usuários que não conheçam tão bem o HEC-RAS

apresento na imagem abaixo algumas janelas de seu ambiente de simulação.

Janelas do ambiente de simulação do HEC-RAS

3.1 Superfícies

A Superfície é o objeto do AutoCAD Civil 3D que representa o terreno onde a bacia está contida. Para

construção deste objeto, pode-se utilizar medições de topografia, cartas topográficas, imagens de

satélite e nuvens de pontos.

Contudo, é importante ressaltar que é importante que a topografia do terreno esteja aliada a batimetria

do canal para facilitar a criação da geometria da simulação de rompimento de barragens. Na imagem

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abaixo apresentamos algumas características de uma Superfície que será utilizada para construção do

modelo.

Superfície, vista 3D do terreno e integração entre topografia e batimetria.

Dica muito importante:

O HEC-RAS não faz milagre! Isso significa que a precisão do resultado de uma simulação de

escoamento depende das informações inseridas no modelo. Assim, é fundamental a criação de uma

Superfície contendo dados precisos de topografia e batimetria, pois isto irá afetar diretamente o resultado

do seu estudo.

Principalmente no que tange a criação do Mapa de Inundação, a precisão destas informações é

fundamental pois um mapa impreciso poderá colocar em risco a vida de muitas pessoas.

Não se esqueça disso quando estiver realizando seus estudos no HEC-RAS!!

3.2 Alinhamentos

O Alinhamento serão responsáveis por definir o traçado do curso d’água onde ocorrerá a propagação

das ondas de inundação provenientes do rompimento da barragem.

Trata-se de um objeto bidimensional, que pode ser criado de diversas formas. Apesar de ser um objeto

bidimensional, é possível obter informações de sua interação com o terreno, e assim analisar de que

forma o curso d’água interage com a planície de inundação.

Esta interação é fundamental em um estudo de escoamento no HEC-RAS já que características do

terreno são fundamentais para calcular o nível da inundação.

Super dica:

Os Alinhamentos podem ser traçado manualmente, ou a partir da transformação de um objeto de

desenho, como uma Polyline.

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A vantagem da segunda opção é que fica mais fácil definir o sentido do estaqueamento. As estacas,

conforme pode ser visualizada na imagem abaixo, são fundamentais para a realização de uma

simulação no HEC-RAS, pois informam para o software a posição das seções transversais que serão

analisadas.

Para que possamos construir um Alinhamento de forma correta, para uma simulação no HEC-RAS

devemos definir o sentido do estaqueamento oposto ao do escoamento. Apesar de parecer

estranho, já que este procedimento nos dá a impressão de estarmos definindo que o fluxo do rio será

contrário ao natural, o HEC-RAS só entenderá o sentido do escoamento se realizarmos esta inversão.

Veja na imagem abaixo, que um dos círculos em destaque apresenta exatamente o sentido das estacas.

Visualizando um Alinhamento em detalhes

Mas fique tranquilo, no HEC-RAS existe uma ferramenta que permitirá ao usuário inverter o sentido do

rio, e assim manter as seções na posição correta.

3.3 Seções Transversais

O objeto utilizado para criar as seções transversais é a Sample Line. A Sample Line será responsável

por fornecer ao HEC-RAS a interação do Curso d’água e o terreno, delimitando assim o canal e suas

margens.

Conforme você pode visualizar na imagem abaixo, é possível criar um conjunto de Sample Lines no Civil

3D, de acordo com as características da simulação que será realizada e pré visualizá-las, de forma a

analisar melhor as nuances do terreno que será utilizado para realização do estudo.

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Vista de seção e conjunto de Sample Lines em detalhe.

Dica:

Existem inúmeras formas de traçar Sample Lines no AutoCAD Civil 3D, contudo, a procedimento mais

rápido ocorre quando utilizamos a opção By Range of Stations, onde podemos definir a largura de cada

seção assim como o espaçamento entre elas.

3.4 Ferramenta de Exportação para o HEC-RAS

De nada adiantariam os objetos citados acima se

não existisse uma forma de exportar as

informações em algum dos formatos aceitos pelo

HEC-RAS.

Felizmente, o AutoCAD Civil 3D possui uma

ferramenta de exportação que, em pequenos

passos realizados pelo usuário, ajusta toda a

geometria criada para o formato GEO, aceito

pelo HEC.

Na imagem ao lado é possível visualizar a janela

de exportação do AutoCAD Civil 3D.

MEGA DICA:

Quando fornecer o nome do rio, no campo River Name, opte por siglas ou nome curtos.

Por exemplo, se a sua simulação ocorre no Rio de Piracicaba, opte por escrever RP ao invés do nome

completo. Apesar de você, com certeza, ter lido o nome do rio cantando, esta é uma dica extremamente

importante e pouco conhecida entre os usuários.

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Quando citei em alguns parágrafos acima que encontrei inúmeras dificuldades ao realizar minha

simulação, me referia principalmente a um erro pouco conhecido, que ocorre devido ao nome dos

trechos do curso d’água analisado serem muito grandes, e a simulação simplesmente não se inicia.

Um outro erro comum dos usuários, é criar nomes de arquivos muito longos devido ao uso de muitas

pastas. Então evite criar um sistema de pastas como o descrito abaixo:

C:\Desktop\Trabalhos_no_HECRAS\Rompimento_de_Barragens\Rio_de_Piracicaba\Simualação

Sem sombras de dúvidas, dentre todas as dicas desta apresentação, esta é a mais importante!

4 Ferramentas para melhoria do Mapa de Inundação

Os Mapas de Inundação compõem um importante conjunto de ferramentas de controle de uma situação

de emergência proveniente de um rompimento de barragens.

No ambiente do HEC-RAS é possível calcular a mancha de inundação gerada a partir do deslocamento

da onda de inundação. Apesar de ser possível ter uma noção dos danos causados, este resultado por si

próprio não é suficiente tornando fundamental a criação de um Mapa de Inundação.

Os Mapas de Inundação devem apresentar, além da área atingida pela inundação, os locais para onde

as vítimas deverão ser levadas, assim como os alojamentos temporários que deverão abrigar os

atingidos pela inundação.

Para isso, basta importar a Mancha de Inundação para o AutoCAD Civil 3D e utilizar ferramentas como

os Mapas Online da Autodesk, hachuras com transparência que facilitem a visualização das áreas

atingidas, topologias e bancos de dados que possam fornecer as informações necessárias sobre os

locais onde será possível alojar os desabrigados.

Na imagem abaixo é possível visualizar a aplicação das ferramentas citadas acima.

Ferramentas para criação de Mapas de Inundação

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5 Conclusão

Desastres como o do rompimento da Barragem de Fundão em Mariana ficarão marcados na história

devido ao tamanho do impacto ao meio ambiente e principalmente pelas vidas perdidas.

Assim, é fundamental que as autoridades fiscalizem a segurança das barragens e exijam de seus

proprietários a criação de um Plano de Ações Emergenciais que auxilie as autoridades na redução de

danos ao meio ambiente, patrimônio e principalmente aos que vivem à jusante do barramento.

Felizmente, ferramentas como o AutoCAD Civil 3D podem ser utilizadas ao longo da elaboração de um

estudo de rompimento de barragens, e assim auxiliar as autoridades ao longo do controle da situação

de emergência.

Além de possuir as ferramentas necessárias para criação do Mapa de Inundação, o AutoCAD Civil 3D

possui ferramentas de criação e exportação da geometria da bacia que será analisada no HEC-RAS, o

que permitirá a realização de cálculos com precisão.

Esta apresentação teve por objetivo apresentar a forma como uma das mais importantes soluções da

Autodesk podem auxiliar na redução de impactos causados em desastres como o ocorrido em 2015.

6 Contato:

Ficarei muito feliz em manter contato com vocês!

Rafael Colucci

rafaelcolucci@gmail.com

(35) 98802 - 5374