DESENVOLVIMENTO_DO_DIMENSIONAMENTO_DA_BARRAGEM_DE_TERRA (2) docx

Prévia do material em texto

DIMENSIONAMENTO DE BARRAGEM DE TERRA
DIMENSIONAMENTO DE BARRAGEM DE TERRA
DESENVOLVIMENTO DO DIMENSIONAMENTO DA BARRAGEM DE TERRA
1) Traçar em papel milimetrado o perfil da garganta e da camada permeável.
(Em anexo)
2) Traçar em papel milimetrado a planta da bacia de acumulação com curva
de nível de 1.0 metros. (Em anexo)
3) Vazão máxima da bacia e dimensionamento do vertedouro da barragem:
Fórmula racional para cálculo da vazão máxima:
Q = CImA
360
Q = vazão máxima de escoamento superficial (m3/s)
C = coeficiente de escoamento superficial, adimensional
Im = intensidade máxima média de precipitação para uma duração igual ao tempo
de concentração da bacia (mm/h)
A = Área da bacia de drenagem (ha)
Im = K Ta
(t + b)c
T = período de retorno, anos;
t = duração da precipitação, min = tc;
Considerando os parâmetros da equação de intensidade-duração e
freqüência da cidade de Montes Claros temos:
K, a, b e c = (K = 3500,014, a = 0,248 b = 34,992 e c = 0,993)
tc = 52,64(L/√So)0,64
L = comprimento do talvegue, km;
So = Declividade média do talvegue, m/km.
SUPERFÍCIE VALOR DE (C) ADOTADO
Café 0,8
Matas 0,5
Pastagens 0,55
C = (40 x 0,8 + 30 x 0,5 + 30 x 0,55) = C = 0,3175
200
So = 10% de 2,66 km = 266 metros
266 m ____ 2, 66 km
x ____ 1 So = 100 m/km
tc = 52,64(2,66/√100)0,64 = 22,5549 minutos
Im = 3500,014 . (10)0,248 = 113,0174 mm/h
(21,3955 + 34,992)0,993
Q = (0.3175 . 113,0174 . 200) = 19,9350 m3/s
360
Vazão normal do curso d’água = 0,025 m3/s
Vazão máxima no vertedouro = 19,9350 m3/s + 0,025 m3/s = 19,96 m3/s
Altura de lâmina de água no vertedouro = 0,8 m
DIMENSIONAMENTO DO VERTEDOURO
Largura do vertedouro
Q = 1,55 L H3/2
19,96 = 1,55 L x 0,83/2
L= 17,9967 m , aproximadamente, 18 m de largura para o vertedouro
Altura da folga
O valor da folga final é de 1 a 1,5m para pequenas barragens, como é o nosso
caso, adotamos 1,0 m.
Altura do vertedouro = (0,8 + 1,0) = 1,8 m
Largura do vertedouro = 18 m
LARGURA DO LADRÃO
Qnormal = 1,55 L H3/2
0,025 = 1,55 L x 0,123/2
L = 0,3880 m largura do ladrão.
Altura do ladrão = 0,12 m
Largura do ladrão = 0,3880 m
4) DIMENSIONAMENTO DA BARRAGEM COM NÚCLEO CENTRAL
Largura da Crista (c)
De acordo com o “US Bureau of Reclamation”: C = H + 3
5
c = 7,5/5 + 3 c = 4,5 m
Comprimento do talude montante (CTM): (inclinação 2,75:1)
CTM = 7,5 x 2,75 = 20,625 metros
Comprimento do talude jusante (CTJ) (inclinação 2,25: 1)
CTJ = 7,5 x 2,25 = 16,875 metros
OBS.: Os valores utilizados para inclinação dos taludes são em função do
material de aterro e da altura do aterro.
LARGURA DA BASE DA SEÇÃO TRANSVERSAL DA BARRAGEM (b):
b = c + (Zm + Zj)
b = largura da base da seção transversal da barragem em metros;
c = largura da crista em metros;
Zm =projeção horizontal no talude de montante
Zj = projeção horizontal no talude de jusante
Assim: b= 4,5 + (19,2130 + 15,1167)
b = 38,8297
H = Hn + He + f
H = altura total da barragem;
Hn = altura normal;
He = altura no vertedouro;
f = folga (de 1,0 a 1,5)
7,5 = Hn + 0,8 + 1,0
Hn = 5,70 metros
DIMENSIONAMENTO DO NÚCLEO CENTRAL
A espessura do núcleo deve ser tal que em qualquer ponto ela seja
superior a 1/3 da distância deste ponto ao nível máximo de água, devendo ainda
ser construído com material com predominância de argila.
5,70 x 1/3 = 1,90
4,70 x 1/3 = 1,56
3,70 x 1/3 = 1,23
2,70 x 1/3 = 0,90
1,70 x 1/3 = 0,56
0,70 x 1/3 = 0.23
5) DIAGRAMA ALTURA X VOLUME ACUMULADO
Vn = So + Sn + S1 + S2 + S3 + Sn-1 h
2
Vn = volume útil armazenado (m3)
So = área da curva de nível de ordem 0 (m2)
Sn = área da curva de nível de ordem 0 (m2)
h = diferença de cota entre duas curvas de nível (m)
Altura (m) Cota (m) Volume (m3)
1 10 – 10 117,75
2 10 – 11 1464,125
3 11 – 12 3846,1875
4 12 – 13 7096,7813
5 13 – 14 11801,4219
5,7 14 – 15 18633,3829
6) NÍVEL NORMAL E OBTER DO ITEM “5” O VOLUME ÚTIL ACUMULADO
Altura (m) Cota (m) Volume (m3)
2 50% da cota 11 732,0625
3 11 – 12 2748,0937
4 12 – 13 5449,641
5 13 – 14 6193,570
5,7 14 – 15 10221,605
Volume total útil acumulado 10221,605
7) CÁLCULO DO VOLUME DE ATERRO
Volume de Aterro = área da garganta x largura da base + largura da crista
2
Volume de Aterro = 356,25 x 38,8 + 4,5 = 7712,8125 m³ de aterro
2
Devido a assentamentos do aterro relativos à sua acomodação, deve-se
ser aumentado em 10% o valor de aterro.
Assim o volume do aterro total será: 7712,8125 x 1,1 = 8484,0938 m³ de aterro.
8) Número de horas necessárias a movimentação de terra para a construção
do aterro e seu custo, dados:
- Trator D4-D equipado com Bulldoger (lâmina reta de 1,5 m3 de capacidade);
escavação e remoção a 2.7 km/h e retorno a 6.4 km/h.
C = 60L f / t
Onde: C = capacidade de trabalho em m³/h
L = volume de terra transportado pela lâmina (m³)
f = fator de campo (considerar 0,7)
t = tl + tr + tp , onde:
t = tempo do ciclo para trator de esteira (min)
tl = tempo de laminação (min)
tr = tempo de retorno (min), e
tp = tempo de posicionamento até o início do carregamento (min)
tl = 50 x 0,06 = 1,11minutos
2,7
tr = 50 x 0,06 = 0,47 minutos
6,4
tp = 0
C = 60 x 1,5 x 0,7 = 40 m³/h
1,58
Calculo do número de horas do trator
Ht = volume de aterro
C
Ht = 8484,0938 = 212,1023 horas
40
9) DIMENSIONAMENTO DO DESARENADOR
Tempo de esvaziamento da barragem igual a 10 dias ou 864.000 segundos
Q = 18633,3829 = 0,022 m³/s
864.000
Vazão do desarenador = 0,022 + 0,025 = 0,047 m³/s
Comprimento do desarenador = 42,68 metros
Cano de ferro fundido novo C = 130
Cálculo do diâmetro do desarenador
Hf = H = 5,7 = 2,85
2 2
D= 10,641 Q 1,85 L 0,205 → D = 10,641 0,04700 1,85 42,68 0,205
C Hf 130 2,85
D= 0,140 m
Diâmetro comercial = 150 mm
10) Dimensionamento de uma tomada de água para conduzir uma vazão de
10 L/s do reservatório a uma área a ser irrigada na cota 8 m. A distância do
reservatório a área irrigada e de 400 m.
Z1 - Z2 = 2,3 m Hf = 2,3 = 0,00575 m/m
400
D = 10,641 Q 1,85 1 0,205
C Hf
D = 10,641 0,010 1,85 1 0,205
140 0,00575
D = 0,125 m ou 125 mm
J1 = 10,641 0,010 1,85 1 = J1 = 0,00568 m/m
140 0,1254,87
J2 = 10,641 0,010 1,85 1 = J2 = 0,0168 m/m
140 0,1004,87
Cálculo do comprimento de cada cano
L2 = 400 0,00575 x 0,00568
0,0168 x 0,00568
L2 = 136,0 m de cano com 125 mm de diâmetro
L1 = L - L2 → L1 = 400 - 136 = 264 m de cano com 100 mm de diâmetro
11) No perfil da garganta, fazer um corte longitudinal à barragem mostrando
todos os elementos e respectivas convenções. (EM ANEXO)
12) Corte transversal à barragem mostrando os elementos de como no item
anterior. (EM ANEXO)
13) Na planta planialtimétrica da bacia de acumulação, item 2, traçar o
contorno do futuro reservatório. (EM ANEXO)
14) Cálculo do tempo de enchimento do reservatório, usando se 50% da
vazão do curso d’água para enchê-lo.
Dados: Vazão do curso d’água = 25 L/s (usar 50%)
Q = 0,025m³/s será usado Q = 0,0125m³/s
Volume acumulado = 18633,3829 m³
Tempo para o enchimento do reservatório = 18633,3829 m³ = 1490670,632 s
0,0125 m³/s
Ou seja, o tempo necessário será de 17 dias 6 horas e 44 minutos
15) RESUMO DAS ETAPAS DE CONSTRUÇÃO DA BARRAGEM
Os seguintes procedimentos são recomendados para que a barragem de
terra seja construída de forma eficiente e segura do ponto de vista técnico: a
escolha do local realizada em ponto do curso d’água que proporcione o
funcionamento adequado do conjunto barragem-vertedouro-reservatório; proceder
ao levantamento plani-altimétrico da bacia de acumulação; dimensionar o corpo
da barragem; proceder ao cálculo da vazão máxima da bacia para o
dimensionamento do vertedouro; identificação das áreas de empréstimo de
material (terra); escolha das máquinas a serem utilizadas na obra; retirada da
camada permeável; construção do desarenador, o enchimento e a compactação
do corpo da barragem, construçãodo ladrão e a recuperação da área de
empréstimo.
Lista das principais despesas:
ITENS ESPECIFICAÇÃO QUANTIDADE
Cano PVC 100 mm 264 m
Cano PVC 125 mm 136 m
Cano Ferro Fundido 150 mm 43 m
Registro de gaveta 150 mm 1
Horas de trator D4 – D Escavação e Transporte 213 horas
Horas de trator D4 – D Compactação 213 horas