RESUMO FEITO POR MIM

BARRAGENS

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Sumário

1 Barragens.............................................................................................................................2

2 BARRAGENS AO LONGO DA HISTÓRIA DA HUMANIDADE....................................................2

3 PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS..........................................................................2

4 O que são PCHs....................................................................................................................2

5 PRINCIPAIS ELEMENTOS.......................................................................................................3

6 PRINCIPAIS TIPOS DE BARRAGENS.......................................................................................6

6.1 Barragens de terra homogênea....................................................................................7

6.2 Barragem de terra zoneada..........................................................................................7

6.3 Barragem de enrocamento...........................................................................................9

6.4 Barragem de gravidade..............................................................................................10

6.5 Barragem de gravidade aliviada.................................................................................10

6.6 Barragem em arco......................................................................................................10

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1 BarragensUm empreendimento para chegar ao início da obra de sua implantação deve

passar pelas seguintes etapas de projeto: Planejamento Viabilidade técnica Viabilidade econômica Anteprojeto Projeto básico Projeto executivo

2 BARRAGENS AO LONGO DA HISTÓRIA DA HUMANIDADEAs barragens vêm sendo construídas desde a antiguidade para atender as

necessidades das populações. A mais antiga que se tem notícia é a barragem de Jawa construída na Jordânia em cerca de 5600 anos.

3 PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS Atualmente a construção de barragens serve a diversos fins, dos quais se

destacam: Abastecimento de água para consumo humano e de animais; Abastecimento de água para irrigação; Recreação e paisagismo; Controle da qualidade da água; Controle de enchentes; transforma uma vazão de pico, que ocorreria na

seção do rio se o rio não fosse construído (vazão efluente), em uma vazão atenuada (vazão efluente), que poderá escoar de maneira controlada, sem provocar a jusante inundações em áreas habitadas, cultivadas ou utilizadas com instalações agropecuárias

Garantia mínima de vazão a jusante; Navegação; Aqüicultura; Geração de energia elétrica; Contenção de rejeitos.

4 O que são PCHsPequenas Centrais Hidrelétricas são usinas de geração de energia elétrica a partir

do aproveitamento do potencial hidráulico com capacidade instalada superior a 1 MW e inferior ou igual a 30 MW, além de reservatório em área menor que 13 km².

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5 PRINCIPAIS ELEMENTOSSão os seguintes os principais elementos de uma barragem de terra, 1- Crista;2- Borda livre;3- Talude de montante;4- Proteção do talude de montante (rip-rap);5- Talude de jusante;6- Proteção do talude de jusante (grama ou outro elemento);7- Trincheira de vedação;8- Filtro horizontal;9- Filtro vertical;10- Dreno de pé;11- Cortina de injeção;12- Poço de alívio;13- Tapete impermeável;14- Sistema de drenagem das águas pluviais.Além destes elementos, para o perfeito funcionamento da barragem, também

fazem parte da estrutura:1- Sistema de extravasamento (vertedouro ou sangradouro);2- Comportas.

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5.1 CRISTAA largura da crista é determinada pelas necessidades de tráfego sobre ela, não

devendo ser inferior a 3 metros, mesmo para pequenas barragens. Esta largura mínima garante condições de acesso para serviços de manutenção e também colabora na estabilidade do maciço de terra. Em barragens de maior porte, onde há tráfego freqüente de veículos esta largura geralmente varia entre 6 e 12 metros.Bureau of Reclamation (2002), recomenda que a largura mínima da crista para pequenas barragens seja calculada pela fórmula: L = Z/5 + 3 metros, onde Z é a altura máxima da barragem e L, a largura mínima da crista. Caso seja prevista uma estrada sobre a crista, a dimensão mínima sempre deverá ser de 5 metros.

5.2 BORDA LIVRE

A borda livre (ou “folga”, “revanche”, “freeboard”) é a distância vertical entrea crista da barragem e o nível das águas do reservatório e objetiva a segurança contrao transbordamento, que pode ser provocado pela ação de ondas formadas pela açãodos ventos, evitando danos e erosão no talude de jusante.A borda livre deve ser calculada considerando-se o reservatório com seu nívelmáximo de água. Sua determinação baseia-se na previsão da altura e ação das ondas.A ação das ondas no seu encontro com o paramento da barragem depende do ângulode ataque da onda, da inclinação do paramento e da textura da superfície do talude.A altura das ondas depende da velocidade e da duração do vento, da extensãodo reservatório na direção do vento considerada (“fetch”) e da profundidade doreservatório.

Recomenda-se que a borda livre de um barramento, mesmo de pequenas dimensões,não seja inferior a 0,5 metro. No mínimo, o valor da borda livre deve ser igual àaltura da onda máxima, acrescida de 50%, para compensar a sua corrida sobre otalude da barragem e, ainda, de um valor correspondente a um fator de segurança,variável entre 0,60 e 3,00 metros, dependendo da importância da barragem (Gaioto,2003).

5.3 TALUDES DE MONTANTE E JUSANTE

O talude de montante é a parte do maciço que vai ficar diretamente em contatocom a água do reservatório, o que vai exigir considerações especiais na fase deprojeto, no cálculo de sua estabilidade, e cuidados especiais para sua manutençãodurante a fase de operação do reservatório.

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A sua inclinação deve ser definida através de cálculos de estabilidade,considerando-se:1- As propriedades geotécnicas de resistência (Capítulo XX) e deformabilidade(Capitulo XX) do solo utilizado em seu estado compactado, em sua condição deumidade natural e também saturado (fase de enchimento e operação do reservatório);2- As fases a que o aterro vai ser submetido, que são a fase de construção, afase de final da construção, a fase de operação (solo saturado) e, caso venha aocorrer, fase de rebaixamento rápido do nível de água do reservatório. Orebaixamento rápido é uma situação crítica para o talude de montante de umabarragem, sendo importante sua consideração nos cálculos de estabilidade.Consideram-se esvaziamentos rápidos para pequenas barragens os que apresentamvelocidades mínimas de descida do nível, de 0,15 metros por dia (Bureau ofReclamation, 2002).

5.4 PROTEÇÃO DO TALUDE DE MONTANTE

Devido à ação das ondas que se formam no reservatório, e também das águasde chuva que podem vir da crista, o talude de montante deve ser protegido contra aerosão.

Esta proteção, geralmente é feita com rochas com tamanho suficiente para nãoserem arrastadas pelas ondas, denominadas de “rip-rap”. A proteção deve cobrir todoo trecho do talude, desde o seu topo, até cerca de 1m abaixo do nível de operação doreservatório. O “rip-rap” pode ser de dois tipos: “rip-rap” lançado ou “rip-rap”com pedras arrumadas. Quando não há rocha suficiente para a construção do “rip-rap”, a proteção dotalude pode ser feita através de:

- Solo-cimento;- Revestimento de concreto;- Pedras rejuntadas

O “rip-rap” lançado “consiste de uma camada dimensionada de blocos de pedra, lançada sobre um filtro de uma ou mais camadas, de modo que este atue como zona de transição granulométrica, servindo como obstáculo à fuga dos materiais finos que constituem o maciço. A rocha a ser utilizada deve possuir dureza suficiente para resistir à ação dos fatores climáticos. As pedras ou blocos utilizados na construção do “rip-rap” devem ter de preferência o formato alongado, evitando-se, tanto quanto possível, os blocos de formato arredondado. Assim, as possibilidades de deslizamentos são menores. A espessura da camada e o tamanho dos blocos é função do “fetch”.

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5.5 PROTEÇÃO DO TALUDE DE JUSANTE

O talude de jusante de uma barragem de terra deve ser protegido contra aerosão, causada pelas águas de chuva, que podem adquirir grandes velocidades, aopercorrer a distância entre o topo e o pé do talude. Geralmente, utiliza-se a gramapara proteção do talude, podendo também ser usado outro material, comoenrocamento, desde que este material seja economicamente viável. Aliado a estaproteção, devem ser construídas canaletas de drenagem, para coletar adequadamentea água. Estas canaletas devem ser dimensionadas de maneira a dar vazão ao máximovolume de água previsto para a região da implantação da obra. São apresentados nasFigura IV.5.1 e IV.5.2 o talude de jusante de uma barragem, protegido por grama, e otalude de jusante de uma barragem protegido por enrocamento. São apresentados nasFiguras IV.5.3 e IV.5.4 a erosão no talude de jusante de uma barragem causada pelaságuas de chuva.Nas barragens de terra, a primeira providência consiste em subdividir o taludeem trechos, de altura não superior a 10 metros, por meio da intercalação de bermas,com cerca de 3 a 5 metros de largura. A superfície das bermas deve apresentarpequena declividade para montante, a fim de evitar que as chuvas que nelas caemdesçam para o talude inferior. Nessas bermas são instaladas canaletas de concreto,para coletar as águas que caem no talude do trecho superior e na própria berma,conduzindo-as, com declividade da ordem de 0,5%, para caixas, também dispostasnas bermas, a cada 100 metros, aproximadamente. As águas que chegam a essascaixas são conduzidas através de tubos de concreto, até outras caixas, construídas naberma inferior e, assim, sucessivamente, até o pé da barragem. No contato da saia doaterro da barragem com as ombreiras, também deve ser prevista a construção de umacanaleta de concreto, para captar águas provenientes do talude e das ombreiras(Gaito, 2003).

5.6 CORTINAS DE VEDAÇÃO

Uma barragem de terra nunca fica apoiada sobre um maciço perfeitamenteestanque, existindo sempre um fluxo de água subterrâneo.

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Em grandes extensões de área do sul do Brasil, os solos superficiais, até váriosmetros de profundidade são não saturados, apresentando um valor de porosidade ecoeficiente de permeabilidade que possibilitam o fácil fluxo de água. A cortina de vedação sob o corpo de uma barragem visa, portanto a interrupçãodo fluxo sobre a mesma, através da construção de uma barreira impermeável. Acortina pode ser construída de diversas maneiras, das quais destacam-se:

- Cortina preenchida com material argiloso compactado, conhecidacomo trincheira de vedação (“cut-off”);- Diafragama plástico;- Cortina de concreto;- Cortina de injeção.

5.6.1 TRINCHEIRA DE VEDAÇÃO (“CUT-OFF”)

Mesmo para barragens pequenas e solo da fundação com baixa permeabilidade,sempre é importante a construção de uma cortina de vedação. Isto porque, sempreocorre nesta camada a presença de material orgânico e buracos deixados por raízes eanimais. A escavação de trincheiras atravessando as camadas superficiais, e o seupreenchimento com materiais argilosos compactados é a forma mais utilizada parainterromper o fluxo de água sob a fundação da barragem.Apresenta-se nas Figuras IV.6.6 a IV.6.19 detalhes da construção de trincheirasde vedação.A execução das trincheiras com solos argilosos compactados têm as seguintesvantagens:- “permite uma inspeção visual das paredes de escavação, bem como dofundo da trincheira;- permite a boa execução de um preparo superficial da base da trincheira;- permite o preenchimento da trincheira por materiais impermeáveisselecionados, compactados em camadas sob controle tecnológico;- permite o uso dos equipamentos convencionais de escavação eterraplenagem;- é relativamente econômica principalmente quando os materiaisescavados da trincheira são utilizáveis para a construção do maciço da barragem(Bordeaux, 1980).”A trincheira de vedação deve ser posicionada sob a crista da barragem ou amontante da mesma, observando-se que:- em barragens em que há um núcleo impermeável, a trincheira deverá serconstruída diretamente abaixo do núcleo, independentemente de onde este núcleo selocalize;- em barragens homogêneas (construídas com um tipo apenas de solo), atrincheira geralmente é construída na parte central da mesma;- em situações em que a configuração das camadas permeáveis do subsolo é

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bastante variável, por razões econômicas, deve-se procurar construir a trincheira omais próximo possível da superfície do terreno.

5.6.2 DIAFRAGMA PLÁSTICO

O diafragma plástico tem a vantagem de poder ser construído até grandesprofundidades, podendo ser construído abaixo do lençol freático. Também tem avantagem de não ser um elemento rígido na fundação, o que poderia dar origem atensões na zona do aterro sobre o topo da parede. Estas tensões podem ser provocadaspor deslocamentos (recalques) diferenciais, entre o diafragma e a fundação. Camadasaluvionares de fundação, de até 100 metros de espessura, já foram impermeabilizadaspor paredes diafragama (Gaioto, 2003).

5.6.3 CORTINA DE CONCRETO

Cortinas de concreto podem ser utilizadas para a vedação da fundações debarragens. É importante que se faça as seguintes observações sobre sua utilização:- a ligação de uma cortina de concreto apoiada sobre rocha sã, com onúcleo impermeável de uma barragem constitui uma condição delicada a serexaminada, pois ela é um elemento rígido que pode puncionar a base do núcleo ecriar zonas de tração com eventuais fissuras dentro do mesmo;- para uma melhor distribuição das solicitações a que é submetida, umacortina de concreto só é recomendável quando posicionada ao longo do eixo dabarragem e quando não é muito profunda. Isto para não ser esmagada sob os esforçoscriados pelas deformações dos solos adjacentes devido ao efeito do peso dabarragem; uma cortina de concreto construída fora do eixo da barragem irá sersubmetida a momentos fletores de eixo horizontal capaz de rompe-la, a não ser que amesma seja fortemente armada;- acima do lençol freático a cortina de vedação pode ser construía comfacilidade, enquanto que abaixo do lençol freático deve-se recorrer a processosexecutivos mais sofisticados, com a utilização de concretagem submersa.

5.6.4 CORTINA DE INJEÇÃO

Se abaixo da trincheira de vedação a fundação ainda apresentar permeabilidadeelevada para determinado tipo de reservatório, o tratamento pode ser feito por meio

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de injeção de nata de cimento ou de outros materiais impermeabilizantes, tais como,silicatos ou resinas. A cortina de injeção deve ser realizada por empresa especializadae é constituída por uma ou mais linhas de furos, executados no maciço rochoso pormeio de equipamento rotativo ou roto-percurssivo.

5.6.5 TAPETE IMPERMEÁVEL À MONTANTE

O tapete impermeável à montante é construído com o objetivo de reduzir ogradiente hidráulico através da fundação, diminuindo assim a vazão, pelo aumento docaminho que a água tem que percorrer sob a barragem.

6 PRINCIPAIS TIPOS DE BARRAGENSOs principais tipos de barragens normalmente utilizados são os seguintes:

- Barragem de terra homogênea; - Barragem de terra zoneada; - Barragem de enrocamento; - Barragem de gravidade (concreto); - Barragem de gravidade aliviada (concreto); - Barragem em arco (concreto armado).

6.1 Barragens de terra homogênea

As barragens de terra homogênea são as construídas com apenas um tipo de Material. Neste caso, o material da área de empréstimo, quando compactado, deve apresentar baixo coeficiente de permeabilidade.

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6.2 Barragem de terra zoneadaSão aquelas, em que por falta de área de empréstimo com material argiloso suficiente para a construção de todo

o aterro, priorizasse a utilização deste material, no centro (núcleo argiloso). Neste caso, havendo um núcleo argiloso, os taludes podem ser construídos com material mais permeável.

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6.3 Barragem de enrocamento

São aquelas que são construídas com materiais rochosos de diversas granulometria. Neste caso, a impermeabilização do maciço é garantida por um núcleo argiloso impermeável, e/ou parede de concreto construída sobreo talude de montante.

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6.4 Barragem de gravidade

6.5 Barragem de gravidade aliviada

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6.6 Barragem em arco

7 DRENAGEM INTERNA

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A drenagem interna deve ser considerada como um dos aspectos maisimportantes da engenharia de barragens, pois a segurança das mesmas estadiretamente relacionada ao seu desempenho.Como é impossível a construção de barragens totalmente impermeáveis, tantoem termos de maciço compactado, como em termos de fundações, sendo inevitável aocorrência de certa vazão de percolação, o controle desta vazão passa a serfundamental em termos de segurança da obra. Esta vazão pelo maciço compactado efundação pode acarretar:- carreamento de partículas que podem provocar uma erosão interna (“piping”),conduzindo à ruptura da barragem;- redução de resistência do solo compactado do maciço de jusante, pelo seuumedecimento, que geralmente é projetado para trabalhar como maciço não saturado;- subpressões não desejadas na fundação.Pela sua importância, o sistema de drenagem interna deve ser dimensionado deforma conservativa (a favor da segurança), de maneira que não deixe de funcionardurante o período de vida útil da obra, a fim de captar todas as águas de infiltraçãopelo maciço da barragem e pelas fundações, conduzindo-as para jusante de forma

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controlada.

Os principais elementos que são utilizados no sistema de drenagem interna deuma barragem de terra, são:1- Filtro em Chaminé;2- Filtro Horizontal ou Tapete Drenante;3- Dreno de Pé;4- Transições entre diferentes tipos de materiais;5- Trincheira Drenante;6- Poços de Alívio;7- Galerias de Drenagem.

7.1 FILTROS EM GERAL

O projeto de um filtro deve ter como base fundamental a granulometria domaterial a ser empregado. Esta granulometria deve ser tal que:a) As partículas menores se acomodem nos vazios entre as partículas maiores,de modo que o conjunto atue sempre como camada filtrante, ou seja, o materialsólido deve ser retido e a água consiga percolar com facilidade. Quando tal ocorre, aágua que surge a jusante do filtro se apresenta límpida e isenta de material sólido;b) O material mais fino seja retido pelo filtro, evitando o carreamento de

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partículas sólidas e, conseqüentemente, a formação de erosão regresssiva (“piping”);c) Os vazios do material do filtro devem ser suficientemente pequenos, deforma que impeçam a passagem das partículas do solo a ser protegido;d) os vazios do filtro devem ser suficientemente grandes de forma quepropiciem a livre drenagem das águas e o controle de forças de percolação,impedindo o desenvolvimento de altas pressões hidrostáticas, isto é, a carga dissipadano filtro.