Projeto e Operação de Barragens

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DESCRIÇÃO
Principais conceitos e elementos para elaboração de projetos e operação de barragens.
PROPÓSITO
Conhecer os conceitos e os elementos relativos a barragens é importante para o
desenvolvimento de um projeto consistente, que considere as diretrizes técnicas presentes em
normas, bem como para a boa operação pós-obra.
OBJETIVOS
MÓDULO 1
Identificar os principais elementos e tipos de barragens
MÓDULO 2
Identificar os possíveis métodos construtivos e modos de falhas de barragens
MÓDULO 3
Reconhecer os princípios de projetos de barragens
MÓDULO 4
Listar os principais aspectos para garantir a segurança de barragens
INTRODUÇÃO
BEM-VINDO AO ESTUDO SOBRE
BARRAGENS
AVISO: orientações sobre unidades de medida.
AVISO: ORIENTAÇÕES SOBRE UNIDADES DE
MEDIDA
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Em nosso material, unidades de medida e números são escritos juntos (ex.: 25km) por
questões de tecnologia e didáticas. No entanto, o Inmetro estabelece que deve existir um
espaço entre o número e a unidade (ex.: 25 km). Logo, os relatórios técnicos e demais
materiais escritos por você devem seguir o padrão internacional de separação dos
números e das unidades.
MÓDULO 1
 Identificar os principais elementos e tipos de barragens
PRINCIPAIS ELEMENTOS E TIPOS DE
BARRAGENS
BREVE HISTÓRICO DAS BARRAGENS
Há registros de que as barragens são obras civis presentes na humanidade desde civilizações
mais antigas, situadas no Egito, Médio Oriente e na Índia, geralmente, com a finalidade de
reservar água, controlar cheias e inundações de cidades.
Desde então, suas características, tipos de materiais, finalidade e técnicas construtivas se
desenvolveram na Engenharia, bem como o nosso conhecimento sobre o comportamento dos
materiais envolvidos nessas estruturas.
A Tabela 1 apresenta alguns dados históricos sobre barragens, que evidenciam a evolução
dessas estruturas.
Ano Local Registro
Características gerais e
ocorrências
4.800 a.C. Egito Barragem de Sadd-El-
Kafara
Altura: 12m 
Destruída por
transbordamento
500 a.C. Sri Lanka Barragem de terra
Altura: 12 a 27m 
Volume de material:
13.000.000m³
100 a.C.
Norte da
Itália/Sul
da França
Barragens romanas Estrutura em arcos
1.200 d.C. Índia
Barragem Madduk-
Masur
Altura: 90m 
Destruída por
transbordamento
1789 Espanha
Barragem de Estrecho
de Rientes
Altura: 46m 
Destruída logo após
enchimento
1820 Inglaterra
Telford: Introdução de núcleos argilosos em barragens
de terra e enrocamento – garante estanqueidade das
barragens
Fim do
século
XIX
EUA
Barragem de Fort
Peck
Altura: 76m 
Volume de
material:100.000.000m³
1856 França Darcy: estudos de velocidade de percolação da água
1859 Inglaterra Patente do primeiro rolo compactador a vapor
1904 EUA Primeiro rolo compactador pé de carneiro
1930-
1940
EUA
Consolidação da Mecânica dos Solos como ciência
aplicada
1950 EUA Barragens de enrocamento – sem compactação
Atualidade
Diversos
Inserção de membranas para impermeabilização e uso
de terra armada
EUA Surgimento dos rolos compactados vibratórios
URSS Barragem de Nurek Altura: 312m
Tabela 1: Dados históricos de barragens.
Extraída de: Massad, 2010, p. 173.
As primeiras barragens brasileiras foram construídas com terra, no século XX, no Nordeste,
como um plano de ação para combate à seca.
 SAIBA MAIS
Nessa época, não possuíamos todo o conhecimento sobre mecânica dos solos que temos
hoje, de forma que essas estruturas foram construídas com conhecimento empírico (a partir da
observação).
Nas décadas de 60 e 70, o avanço das hidrelétricas impulsionou a construção de barragens no
Brasil e, atualmente, temos centenas de barragens em operação no país, de diversificadas
características e aplicações.
O esquema a seguir apresenta alguns registros de barragens construídas no Brasil, que
representam marcos acerca das técnicas construtivas dessas estruturas no país:
1908
Barragem do Guarapiranga - São Paulo
Técnica de aterro hidráulico e solo compactado por carneiros
1942
Barragem de Coremas - Paraíba
Aplicação de novos conhecimentos da Mecânica dos Solos
Terra zoneada com cortina central de concreto armado
Altura: 47m
Extensão: 1,55km
1947
Barragem de Terzaghi - Rio de Janeiro
Técnicas modernas para o projeto e construção de barragens de terra, com a utilização de
filtros verticais
1982
Itaipu - Fronteira Brasil-Paraguai
Uma das Sete Maravilhas do Mundo Moderno
Altura: 196m
Extensão: 7,919km
1984
Barragem de Tucuruí - Pará
Barragem de terra
Altura: 78m
Extensão: 11km
1996
Barragem Serra da Mesa - Goiás
Barragem de enrocamento com núcleo de argila
Altura: 154m
Extensão: 1,5km
Hoje, mundialmente, contamos com técnicas avançadas que nos permitem um controle
tecnológico rigoroso para a construção e operação de barragens cada vez maiores, mais
seguras e de maior eficiência.
ELEMENTOS PRINCIPAIS DE UMA
BARRAGEM
Uma barragem é composta basicamente pelos seguintes elementos:
CRISTA
Topo

PÉ
Ponto mais baixo

TALUDES
Faces com decaimento

OMBREIRAS
Laterais da barragem, desde a crista até o pé

MACIÇO
Corpo da barragem

RESERVATÓRIO
Região de retenção de material
 ATENÇÃO
Para referenciar uma barragem, chamamos a região do reservatório de montante, e a oposta
de jusante. Ou seja, teremos os taludes de montante e de jusante.
Usualmente, as barragens podem ser construídas em várias etapas, de forma que o talude seja
escalonado. Assim, separa-se cada talude por bermas, que podem servir de acesso para
inspeções visuais e manutenções periódicas da estrutura.
 
Imagem: Mirella Dalvi dos Santos.
 Terminologia dos elementos de barragens - seção transversal.
Já para referenciar as ombreiras, ficamos de costas para o reservatório: teremos a ombreira
direita e a esquerda.
 
Imagem: Mirella Dalvi dos Santos.
 Terminologia dos elementos de barragens - 3D.
A geometria da barragem é então definida pela altura dos taludes e pela inclinação dos
taludes, sejam essas globais ou entre bermas. Além das larguras das bermas e da crista.
 
Imagem: Mirella Dalvi dos Santos.
 Aspectos geométricos principais de barragens.
Outros elementos importantes em uma barragem, os quais estudaremos em maior
profundidade posteriormente, são:
Drenagem interna (filtro)
Drenagem superficial
Reservatório
Extravasor
Instrumentação
Revestimento dos taludes e bermas
 
Foto: Ministério de Minas e Energia, 2020. Adaptada por Mirella Dalvi dos Santos
 Elementos de barragens
TIPOS DE BARRAGENS
As barragens podem ser classificadas principalmente de acordo com seu porte, seu material
de construção, material de contenção e sua técnica construtiva.
As barragens de grande porte são aquelas que possuem altura superior a 15m, ou entre 10 e
15m, desde que um dos seguintes critérios sejam atendidos:
O comprimento da crista seja igual ou superior a 500m.
O reservatório possua capacidade volumétrica superior a 1.000.000m³.
O vertedouro possua capacidade de vazão superior a 2.000 m³/s.
A fundação possua criticidades.
O projeto seja não convencional.
EM RELAÇÃO AO MATERIAL DE CONTENÇÃO,
AS BARRAGENS PODEM SERVIR PARA A
RETENÇÃO DE ÁGUA, SEDIMENTOS OU
REJEITOS, SENDO ESSES DOIS ÚLTIMOS MUITO
COMUNS EM BARRAGENS DE MINERAÇÃO.
As possíveis técnicas construtivas serão abordadas posteriormente; por ora, veremos a
classificação das barragens pelo seu material de construção.
BARRAGENS DE TERRA
 
Foto: Shutterstock.com
 Barragem de terra
As barragens de terra são as mais comuns no Brasil. Para a construção, o solo compõe o
aterro formando o maciço da barragem. O empréstimo de material pode ser de materiais
disponíveis não convencionais, por exemplo, o rejeito, um subproduto do beneficiamento de
minérios.
 
Imagem: Mirella Dalvi dos Santos
 Barragem de terra
BARRAGENS DE TERRA E ENROCAMENTO
 
Foto: Shutterstock.com
 Barragem de enrocamento
Barragens de terra e enrocamento são estruturas cujo maciço é construído com enrocamento
(pedra de mão) e um núcleo argiloso,que imprime estanqueidade à barragem. Como o
enrocamento é um material que apresenta alta resistência, barragens desse tipo tendem a ser
mais estáveis, permitindo serem construídas com taludes mais íngremes quando comparadas
com as barragens de terra.
 
Imagem: Mirella Dalvi dos Santos
 Barragem de enrocamento.
BARRAGEM DE ENROCAMENTO COM SEPTO A
MONTANTE
Outra técnica para garantir a estanqueidade de barragens de enrocamento é a implantação de
septos no talude de montante que impermeabilizem essa face. Podem ser citados septos de
placas de concreto ou material geotêxtil.
 
Imagem: Mirella Dalvi dos Santos
 Barragem de enrocamento com septo a montante.
BARRAGEM DE CONCRETO
 
Foto: Shutterstock.com
 Barragem de concreto com contrafortes
As barragens de concreto funcionam como muros de arrimo, contendo o material a montante
por peso próprio ou por compressão.
Estruturas que trabalham com peso próprio, também chamadas de muros de gravidade, são
aquelas em que o peso próprio da estrutura (P) é responsável por equilibrar as ações
instabilizadoras do sistema: o empuxo do material de montante (E); e a subpressão da
fundação (U).
 
Imagem: Shutterstock.com
 Barragem de concreto por gravidade
A fim de se reduzir as ações atuantes na barragem, pode-se adotar barragens de concreto
estrutural formadas por lajes inclinadas associadas a contrafortes. A inclinação fará com que o
empuxo do material de montante seja decomposto em duas parcelas: uma vertical, que se
somará ao peso próprio e será estabilizante; e outra horizontal, que será desestabilizante.
 
Imagem: Massad, 2010, p. 176.
 Barragem de concreto por gravidade com contrafortes
Assim como estruturas de contenções, as barragens de concreto devem passar por
verificações estáticas de deslizamento, tombamento e capacidade de suporte da fundação.
ARCO COM DUPLA CURVATURA
 
Foto: Shutterstock.com
 Barragem em arco
Barragens em arcos são possíveis devido à possibilidade de moldagem do concreto no formato
desejado. Essas estruturas trabalham à compressão (solicitação que o concreto resiste bem), e
devem ser engastadas em vale fechado de formação rochosa.
 
Imagem: Massad, 2010, p. 177.
 Barragem de concreto com dupla curvatura
RESSALTA-SE QUE AS BARRAGENS DE
CONCRETO, EMBORA EM UM PRIMEIRO
MOMENTO NÃO PAREÇAM SER
PERTENCENTES AO CURSO DE OBRAS DE
TERRA, SÃO CONSTRUÍDAS SOBRE UM SOLO
DE FUNDAÇÃO E, PORTANTO, RECAEM EM UM
PROBLEMA CLÁSSICO DE GEOTECNIA.
ESCOLHENDO UM TIPO DE BARRAGEM
O engenheiro civil, diante de tantas opções para construir barragens, pode ter dúvida de qual o
tipo mais adequado quando deve resolver um problema de engenharia específico. Para nortear
a tomada de decisão, esse profissional deve avaliar, principalmente, os aspectos:
Geológicos-
geotécnicos
Associados à fundação da região em que se deseja construir a
barragem, como tipo de solos e rochas constituintes (litologia,
consistência e existência de estruturas como fraturas e falhas).
Hidrológicos-
hidráulicos
Dados pluviométricos, existência de nascentes e bacia de
contribuição.
Topográficos
Se a região é em vale, montanhosa ou plana, e se há a existência
de talvegues.
Ambientais Tipos de licenças necessárias para a implantação.
Materiais de
empréstimo
Quais os materiais disponíveis para a construção da barragem.
Custo
Dinheiro disponível para a construção, operação e manutenção da
estrutura.
Clima
Alguns materiais exigem que a construção seja realizada apenas em
época de secas.
Prazo
Ligado ao fator supracitado, regiões chuvosas podem ter a
construção de barragens arrastadas por anos devido ao
impedimento construtivo.
Experiência
pessoal
O conhecimento de casos anteriores é a principal forma na qual é
capaz de se antever possíveis problemas.
 Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
EXEMPLO DAS BARRAGENS DE CAPIVARI-
CACHOEIRA E RIO VERDE
Massad (2010) cita que a Barragem Capivari-Cachoeira, próximo à cidade de Curitiba –
Paraná, levou 5 anos para ser construída, uma vez que a alta pluviosidade da região
impossibilitou uma maior produtividade na execução da estrutura.
Nessa mesma região, também se relata a Barragem Rio Verde, que possuía um prazo de
construção de apenas 2 anos, mas o material de empréstimo apresentava teor de umidade
acima da ótima para compactação, além de ter sido identificado solo mole na fundação.
A solução nada convencional para essa estrutura foi utilizar uma barragem em aterro úmido,
com núcleo compactado 5% acima da umidade ótima, associada a bermas de equilíbrio, de
forma a não atrasar o cronograma da obra.
 SAIBA MAIS
Devido aos materiais disponíveis e experiência acumulada, as barragens mais comuns no
Brasil são as de terra e de terra-enrocamento.
A Tabela 2 apresenta alguns dados para conhecimento e tomada de decisões, que leva em
conta a geometria e o volume usual de barragens em relação à altura (H), associados ao custo
relativo estimado.
Tipo de Barragem Base Volume (m³/m) Custo relativo
Terra homogênea 5,5 H 2,75 H² 1
Enrocamento 3,7 H 1,8 H² 1,5
Concreto massa 0,8 H 0,4 H² 5
Tabela 2: Custo relativo e geometria usual para diferentes tipos de barragens.
Extraída de Massad, 2010, p. 183. Adaptada por Mirella Dalvi dos Santos.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. ABAIXO, TEM-SE UM DESENHO ESQUEMÁTICO DE UMA BARRAGEM.
OS TERMOS CORRETOS PARA OS ELEMENTOS IDENTIFICADOS DE (I) A
(V) SÃO, RESPECTIVAMENTE: 
 
 
 
A) Crista, talude de jusante, maciço, reservatório, talude de montante
B) Crista, talude de montante, maciço, reservatório, talude de jusante
C) Maciço, talude de jusante, reservatório, crista, talude de montante
D) Maciço, crista, talude de montante, reservatório, talude de jusante
E) Crista, reservatório, talude de montante, talude de jusante, maciço
2. CONSIDERA-SE QUE AS BARRAGENS DE TERRA-ENROCAMENTO
SÃO AS QUE POSSUEM MAIOR ESTABILIDADE GEOTÉCNICA. SOBRE
ESSAS BARRAGENS, PODE-SE AFIRMAR QUE:
A) Os taludes desse tipo de barragem são mais abatidos
B) O enrocamento possui baixo ângulo de atrito, inferindo estabilidade
C) O enrocamento é um material de baixa permeabilidade
D) O núcleo argiloso garante a estanqueidade da estrutura
E) O núcleo argiloso possui alto ângulo de atrito, inferindo estabilidade
GABARITO
1. Abaixo, tem-se um desenho esquemático de uma barragem. Os termos corretos para
os elementos identificados de (i) a (v) são, respectivamente: 
 
 
 
A alternativa "B " está correta.
 
Segundo a terminologia adequada de barragens, podemos dizer que os itens são: (i) topo da
barragem = crista; (ii) face inclinada a montante = talude de montante; (iii) corpo da barragem =
maciço; (iv) região de retenção = reservatório; (v) face inclinada a jusante = talude de jusante.
2. Considera-se que as barragens de terra-enrocamento são as que possuem maior
estabilidade geotécnica. Sobre essas barragens, pode-se afirmar que:
A alternativa "D " está correta.
 
O enrocamento é um material que tem elevado ângulo de atrito, inferindo estabilidade e
possibilitando estruturas mais íngremes. Seu alto coeficiente de permeabilidade exige que a
estanqueidade da estrutura seja garantida com a associação de um elemento
impermeabilizante. No caso de barragens de terra-enrocamento, a estanqueidade é garantida
com a implementação de um núcleo argiloso.
MÓDULO 2
 Identificar os possíveis métodos construtivos e modos de falhas de barragens
MÉTODOS CONSTRUTIVOS DE
BARRAGENS
MÉTODOS CONSTRUTIVOS DE
BARRAGENS
Além dos tipos de barragens já explorados em relação ao material do maciço, as barragens
também podem ser classificadas de acordo com o seu método construtivo, que pode ser por
aterro hidráulico ou aterro compactado.
Aterro hidráulico
No aterro hidráulico, o material que comporá o maciço é transportado em suspensão com
água, por meio de tubulações e disposto na área da barragem. Quando lançado, o material é
segregado devido às diferentes granulometrias dos grãos. As areiasformam os taludes, e o
núcleo da estrutura é composto de material mais fino (siltes e argilas). Essas barragens
possuem baixo custo de construção, mas admitem inclinações mais abatidas para os taludes,
além de poderem ter a segurança comprometida, visto que o material é suscetível à liquefação.


Aterro compactado
No aterro compactado, a construção do maciço é como aterros comuns, onde são lançadas
camadas de material com teor de umidade próximo da umidade ótima, obtida de ensaios de
compactação e, posteriormente, compactada pelo equipamento mais adequado de acordo com
o tipo de material lançado. É a técnica mais recomendada e mais segura.
ALTEAMENTOS
Em barragens de mineração para contenção de rejeitos, a fim de se aumentar a capacidade
volumétrica do reservatório, sucessivos alteamentos podem ser empregados a partir de um
dique de partida de enrocamento ou solo compactado. Esses alteamentos podem ser
construídos:
 
Imagem: Mirella Dalvi dos Santos
 Barragem alteada a montante
A MONTANTE
Neste tipo de alteamento, o maciço da barragem sobe em direção a montante, de forma que o
material de aterro é apoiado sob o material do reservatório. Quando o alteamento é apoiado
sobre rejeitos, deve-se tomar cuidado com a capacidade de suporte desse material, a fim de se
evitar rupturas. O método a montante é o método mais barato e rápido, mas o que apresenta
menor controle tecnológico da construção e sério risco de ruptura por erosão e dificuldade de
drenagem, constituindo no método menos seguro de alteamento.
 
Imagem: Mirella Dalvi dos Santos
 Barragem alteada a jusante
A JUSANTE
Construção do maciço em direção a jusante, de forma que os degraus do alteamento ampliam
a altura e a base da barragem. Por demandar um maior volume de material, é um método mais
caro, porém, mais seguro e com menor probabilidade de ruptura interna em relação ao método
a montante.
 
Imagem: Mirella Dalvi dos Santos
 Barragem alteada a linha de centro
A LINHA DE CENTRO
Os alteamentos do maciço são dados nas duas direções (montante e jusante), consumindo
menos material em relação aos aterros de jusante e ocupando menos espaço. É o método
mais seguro em relação aos acima.
RUPTURA DE BARRAGENS
Segundo Massad (2010), de um levantamento realizado na década de 60 para 1620 barragens
na Espanha, cerca de 19% apresentaram problemas, em que:
Do levantamento realizado pelo International Committee on Large Dams (ICOLD), de 236
incidentes envolvendo barragem, 70% estavam relacionados às barragens de terra, sendo os
problemas associados a:
 SAIBA MAIS
Também, segundo pesquisas realizadas pelo ICOLD, o percentual de ruptura de barragens é
de 2,2% para estruturas construídas até 1950, e de 0,5% para barragens construídas após
essa data. Outra estatística é que cerca de 70% das rupturas ocorreram em barragens durante
os 10 primeiros anos de operação.
PRINCIPAIS FALHAS EM BARRAGEM
Diz-se que uma falha é a perda de desempenho estrutural ou da funcionalidade de uma
estrutura de engenharia. Os principais modos de falha em barragem são: galgamento, piping,
instabilização e liquefação. As causas relacionadas estão associadas a eventos hidrológicos,
problemas geológico-geotécnicas e ocorrência de sismos.
GALGAMENTO
PIPING
INSTABILIZAÇÃO
LIQUEFAÇÃO
GALGAMENTO
O galgamento é a superação da crista pelo material do reservatório.
PIPING
O piping é uma erosão interna progressiva do maciço, que passa a ser um caminho
preferencial de percolação com carreamento de partículas. Esse fenômeno pode ser evitado
pela implantação de filtro no maciço da barragem.
INSTABILIZAÇÃO
A instabilização é a ruptura clássica de taludes ou do material de fundação, devido à perda de
resistência por saturação ou pela mobilização de uma carga a qual o material não consegue
suportar.
LIQUEFAÇÃO
A liquefação é o fenômeno no qual o solo, devido a uma solicitação não drenada em um
material de comportamento contrátil quando submetido ao cisalhamento, perde tensão efetiva e
se comporta como um fluido, que não possui resistência ao cisalhamento e escoa até o
repouso.
 
Foto: Arquivo Público de Belo Horizonte
 Formação de piping na barragem da Pampulha, Belo Horizonte – MG (1954).
A tabela a seguir apresenta a incidência dos modos de ruptura em percentual, para 1462
barragens de grande porte construídas até 1982. Observa-se que o piping no maciço da
barragem é o principal modo de falha que ocorre nessas estruturas.
Modo de falha % de rupturas
Galgamento 46
Piping no barramento 31
Piping na fundação 15
Instabilidade do talude 46
Abalo sísmico 2
Piping do barramento para a fundação 2
Tabela 3: Estatísticas de rupturas em barragens (até 1982).
Extraída de: Ladeira, 2007, p. 1. Adaptada por Mirella Dalvi dos Santos.
 SAIBA MAIS
Além dessas falhas, cita-se a possibilidade de erosões nos taludes do barramento, que podem
ser combatidos com a implantação de rip-rap, que são camadas de enrocamento e transição,
ou de pedriscos e vegetação por biomantas ou hidrossemeadura.
RISCOS ASSOCIADOS
Não é desejável que a barragem apresente as rupturas já exibidas neste conteúdo. No entanto,
no projeto dessas estruturas, é importante levantar quais são os possíveis riscos associados,
de forma que, caso a ruptura venha a ocorrer, a mitigação dos problemas causados seja rápida
e eficiente.
ALAGAMENTO
Um dos riscos associados à ruptura de barragens é o alagamento. Barragens de água ou de
sedimentos, quando rompidas, podem desencadear no carreamento do material reservado por
vários quilômetros, alterando o ecossistema local, afetando a fauna e a flora, alterando o
microclima da região, causando eutrofização, além de alterar a dinâmica hidrológica da região
como um todo. Infelizmente, o alagamento também pode estar associado a perdas materiais e
de vidas.
 
Foto: Shutterstock.com
CONTAMINAÇÃO DO MEIO AMBIENTE
Outro risco associado às rupturas de barragens é a contaminação do meio ambiente, seja no
solo ou lençóis freáticos, principalmente, quando o material contido é contaminante e/ou possui
metais pesados.
 
Foto: Shutterstock.com
DAM BREAK
A análise do impacto de ruptura de barragens pode ser realizada por meio de programas
computacionais. Conhecido como “dam break”, a análise é hidrodinâmica e realizada a partir
da alimentação do programa com dados sobre os materiais da barragem e do material
reservado, dados topográficos do entorno e do modo de falha mais provável.
A partir de parâmetros reológicos e geotécnicos desses materiais, o programa simula a
propagação dos materiais como consequência da ruptura. O resultado dessa análise são
mapas de inundação que dão uma ideia da magnitude da ruptura: sua extensão, altura e
velocidade.
 
Imagem: Junior, Moreira e Heineck, 2018, p. 29.
 Mapa de inundação de um dam break.
Essa modelagem é muito útil para o conhecimento dos riscos associados às eventuais
rupturas, e permite que sejam elaborados planos de ações e emergência caso venham ocorrer.
A partir dessas análises, definem-se, dentre outros aspectos, a Zona de Autossalvamento
(ZAS) e a Zona de Segurança Secundária:
ZONA DE AUTOSSALVAMENTO
Região que está até 10km ou a 30 minutos do ponto de rompimento da barragem. A população
é responsável pelo deslocamento para fora da mancha e por ir para uma zona mais segura por
conta própria, pois não há tempo hábil para a ação de agentes públicos.
ZONA DE SEGURANÇA SECUNDÁRIA
Região que está após 10km ou 30 minutos do ponto de rompimento da barragem. O tempo é
suficiente para que a população dessa zona se desloque para pontos de encontro de
acolhimento, desde que sejam adequadamente treinadas.
 SAIBA MAIS
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Além dos riscos associados às rupturas, outras consequências que podem ser citadas são os
impactos financeiros e da imagem do empreendedor da barragem.
CASOS DE RUPTURA DE BARRAGENS
Para exemplificar as causas e consequências associadas às rupturas de barragens, vamos
tomarconhecimento sobre alguns casos históricos.
BARRAGEM DE FORT PECK (EUA)
 
Imagem: Davies, Mcroberts e Martin, 2015.
 Ruptura da barragem de Fort Peck
Construída no final do século XIX com a finalidade de abastecimento de água pela técnica do
aterro hidráulico, possuía 70m de altura, inclinação dos taludes de 1V:5H (aproximadamente
 6,4km de extensão e capacidade de conter um volume de 100.000.000m³. A fundação era
composta por aluvião arenoso de 40m de espessura.
A ruptura ocorreu em 1938, durante a sua construção, devido à liquefação do talude de
montante. A ruptura deu-se em uma extensão de cerca de 500m de comprimento e volume de
aproximadamente 6.500.000m³.
O material rompido deslocou-se por 450m em poucos minutos até alcançar o repouso a uma
inclinação de 1V:20H (aproximadamente 2,9˚ 2,9°). Essa barragem culminou o início do estudo
dos materiais quanto à suscetibilidade à liquefação.
BARRAGEM DE MALPASSET (FRANÇA)
 
Fotos: Duffaut, 2013, p. 336.
 Barragem de Malpasset após a construção (à esquerda) e após ruptura (à direita).
A barragem era construída em arco de dupla curvatura, apresentava 60m de altura, largura de
crista de 1,5m, base de 6,8m e capacidade de contenção do volume de 50.000.000m³ de água
para abastecimento da população e controle de cheias.
O rompimento deu-se em 1959, e é relato que a causa foi a ruptura por cisalhamento na rocha
de apoio que apresentava descontinuidades, além da formação de uma zona argilosa na base
da barragem, que diminuiu a permeabilidade da fundação.
A onda do material atingiu 40m de altura a uma velocidade de 70km/h, causando a morte de
423 pessoas, além de ter afetado cerca de 7000 habitantes e ter causado graves danos
materiais na cidade de Fréjus. Ressalta-se que há relatos de que algumas semanas antes da
ruptura dessa barragem, trincas e fendas foram identificadas na barragem, próximo à
fundação.
BARRAGEM DE VAJONT (ITÁLIA)
 
Foto: Wikimedia Commons / Domínio Público
 Barragem de Vajont
Na época, era a maior barragem do mundo construída em arco de dupla curvatura,
apresentando cerca de 265m de altura, 160m de comprimento e capacidade volumétrica de
reservar 150.000.000m³ de água. Sua finalidade era a geração de energia elétrica.
A ruptura deu-se em 1963 devido ao escorregamento no maciço rochoso, muito fraturado.
Relata-se que o volume de 260.000.00m³ de material escoou em apenas 45 segundos,
formando uma onda de 250m de altura sobre a barragem. Entre 2000 e 2600 pessoas
faleceram nesse acidente, e foram identificados sismos em diversas cidades europeias.
BARRAGEM DE BALDWIN HILLS (EUA)
 
Foto: Shutterstock.com
 Ruptura da barragem de Baldwin Hills
Esta barragem de terra foi construída em 1951, com altura média de 22m e máxima de 71m,
reservatório com capacidade volumétrica de sob uma região com falhas geológicas, solos
colapsíveis e erodíveis.
A ruptura deu-se em 1963, após 12 anos de operação da estrutura, devido, provavelmente, ao
fraturamento da impermeabilização entre o contato entre a barragem e a fundação, que causou
piping e cavernas locais.
No dia do rompimento, foi identificada uma infiltração na barragem, quando se tentou iniciar o
esvaziamento do reservatório. Após 4 horas e meia após a identificação da anomalia, uma
brecha formou-se e levou a barragem à ruptura.
BARRAGENS DE BANQIAO E SHIMANTAN
(CHINA)
 
Foto: Zhang, Xu e Jia, 2009, p. 184-189
 Ruptura da barragem de Banqiao.
O complexo de barragens possuía a função de controle de cheias e geração de energia
elétrica. A ruptura deu-se em 1975, devido à ação de fortes chuvas e do Furacão Nina,
causando o óbito de mais de 25 mil pessoas por afogamento, além de outras 145 mil devido à
fome e epidemias decorrentes da inundação.
BARRAGEM FUNDÃO (BRASIL)
 
Foto: Shutterstock.com
 Lama rompida da barragem de Fundão.
A barragem de Fundão, localizada no município de Mariana – Minas Gerais, alteada com
rejeitos de mineração com a técnica a montante com uma altura de 150m, rompeu-se em
novembro de 2015.
A barragem passava por um processo de alteamento para aumento da capacidade do
reservatório, quando apresentou um vazamento. Em menos de uma hora, após a identificação
dessa anomalia, a ruptura ocorreu causando a mobilização de 62.000.000m³ de lama, 19
óbitos, diversos desaparecimentos e 600 desabrigados.
Na lama, foram identificados metais pesados, como arsênio, chumbo e mercúrio, que atingiram
o Rio Doce nos estados de Minas Gerais e Espírito Santo, causando a interrupção do
abastecimento de água para milhares de pessoas e danos severos ao ecossistema da região
afetada.
BARRAGEM 1 – CÓRREGO DO FEIJÃO (BRASIL)
 
Foto: Reprodução/TV Globo
 Barragem 6 após a ruptura da ruptura da barragem 1.
Localizada em Brumadinho, município de Minas Gerais, essa barragem foi construída em 1976
seguida por alteamentos com a técnica de montante com rejeitos de mineração. A ruptura
ocorreu em janeiro de 2019, e a onda de rejeito alcançou uma velocidade de 80km/h.
As sirenes de alerta da região não funcionaram, causando a morte de cerca de 260 pessoas.
Além do efeito social de perdas materiais e de vidas, o rompimento causou grande impacto
ambiental e econômico na região. Trabalha-se com a hipótese de liquefação dos materiais
como causa da ruptura.
OS CASOS AQUI ESTUDADOS DE RUPTURA DE
BARRAGENS REFORÇAM A IMPORTÂNCIA DOS
ESTUDOS GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS QUE
ANTECEDEM À ELABORAÇÃO DO PROJETO DE
BARRAGENS. A IDENTIFICAÇÃO DE MATERIAIS
CRÍTICOS DEVE SER TRATADA E, APÓS A
CONSTRUÇÃO DA ESTRUTURA, O
COMPORTAMENTO DEVE SER MONITORADO A
FIM DE SE AVALIAR A EFICIÊNCIA DO
TRATAMENTO EMPREGADO.
Também é importante observar que grande parte das rupturas se deram com um “aviso prévio”
e, nos mínimos sinais de que alguma catástrofe pode ocorrer, o sinal deve ser tratado com
seriedade.
Essas rupturas devem ser encaradas como lições aos engenheiros civis, de forma a evitar
novos desastres por causas já conhecidas no meio técnico.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. DENTRE OS TIPOS CONSTRUTIVOS DE ALTEAMENTO DE
BARRAGENS, O MAIS SEGURO É O MÉTODO:
A) A montante
B) Aterro hidráulico
C) Linha de centro
D) A jusante
E) Ponta de aterro
2. O MODO DE FALHA NO QUAL HÁ A FORMAÇÃO PROGRESSIVA DE
TUBOS DEVIDO À EROSÃO INTERNA DO MACIÇO DE UMA BARRAGEM É
CHAMADO DE:
A) Piping
B) Galgamento
C) Instabilização da fundação
D) Instabilização dos taludes
E) Liquefação
GABARITO
1. Dentre os tipos construtivos de alteamento de barragens, o mais seguro é o método:
A alternativa "C " está correta.
 
Os alteamentos do maciço por linha de centro são dados nas duas direções (montante e
jusante), sendo essa a técnica mais segura em relação às demais alternativas.
2. O modo de falha no qual há a formação progressiva de tubos devido à erosão interna
do maciço de uma barragem é chamado de:
A alternativa "A " está correta.
 
O enunciado refere-se ao piping, modo de falha no qual há erosão interna progressiva devido a
um fluxo desordenado com carregamento do material do maciço.
MÓDULO 3
 Reconhecer os princípios de projetos de barragens
PRINCÍPIOS DE PROJETOS DE
BARRAGENS
FASES DE UM PROJETO
Antes da construção de uma barragem, o projeto e o planejamento de uma barragem passam
por várias etapas de estudo que se diferem quanto ao nível de detalhamento e de informações
disponíveis.
Essas fases, descritas a seguir, devem ser seguidas sempre que possível, já que ignorar ou
“pular” uma dessas fases poderá ocasionar problemas encontrados durante a execução e a
operação da barragem, que poderiam ter sido identificados e tratados previamente.

VIABILIDADE
O estudo de viabilidade consiste na primeira etapa do projeto. É quando se deve reunir todas
as informações e dados necessários para se investigar se existem particularidades ou
criticidades que devem ser observadas nas demais fases de projeto. Continue Lendo
Para tal, são analisados e levantados aspectos sociais, ambientais, econômicos,
topográficos, geológicos,geotécnicos e hidrológicos.
Ao final dessa etapa, o empreendedor deve decidir se a obra é viável em termos de
prazo, custos e seus impactos. Caso positivo, segue-se para as próximas etapas de
projeto. Caso contrário, deve suspender o projeto. Se outra área ou outra estrutura seja
javascript:void(0)
idealizada, o estudo de viabilidade deverá ser recomeçado considerando os novos
parâmetros.
Um exemplo de inadequação seria, a constatação de que na região há uma espessa
camada de argila mole. Se o custo de escavação ou tratamento dessa fundação for muito
maior do que o valor que o empreendedor esteja disposto a investir, o melhor a se fazer é
abandonar a região e procurar outra mais adequada.
PROJETO CONCEITUAL
No projeto conceitual, sendo constatada a viabilidade da barragem, são realizados estudos de
alternativas com a proposição de alguns arranjos para a estrutura e seus métodos
construtivos. Também são realizados estudos preliminares de estabilidade geotécnica e são
definidos quais serão os dispositivos de drenagem necessários. Continue Lendo
É imprescindível que o projeto conceitual seja realizado já com um reconhecimento de
campo e, se possível, com resultados de investigação geotécnica e dados hidrológicos
recentes. Também é necessário conhecer a área de empréstimo que fornecerá o material
a ser adotado na construção do maciço.
Ao final do projeto, tem-se um arranjo definido, que deverá ser mais bem detalhado nas
próximas etapas de projeto. Será importante, então, especificar quais são as
investigações geológico-geotécnicas complementares a serem realizadas para subsidiar
os estudos da próxima etapa, a fim de se evitar eventuais surpresas na fase de
execução. Nessa fase, já será possível levantar, mesmo que preliminarmente, quais são
os custos dos materiais e da mão de obra para a implantação da barragem.

javascript:void(0)

PROJETO BÁSICO
No projeto básico, deve-se avançar com o arranjo escolhido no projeto conceitual. Os
elementos da barragem como extravasor, drenagem interna, drenagem superficial e acessos
devem ser dimensionados a partir de procedimentos e normas consagradas nas boas práticas
de engenharia. Continue Lendo
A instrumentação deve ser definida, bem como o plano de operação da barragem, e os
equipamentos que deverão ser utilizados para a construção da estrutura.
O nível de detalhamento dos desenhos e documentos dessa fase são suficientes para a
implantação em campo. Logo, o orçamento e o cronograma físico da obra nessa etapa
são próximos ao da realidade.
PROJETO EXECUTIVO
O projeto executivo compreende ao tempo de construção até a finalização da obra, em que
pequenos ajustes são realizados no projeto básico, em atendimento às necessidades e
possíveis alterações identificadas em campo.

ESTUDOS DE ARRANJO
javascript:void(0)
O arranjo da estrutura consiste nas características geométricas dos elementos da barragem.
Barragem de concreto
Para o maciço de uma barragem de concreto, é usual a utilização de uma base que seja de
70 a 80% da altura. Caso seja a barragem de concreto e dupla curvatura, é usual a utilização
de uma razão entre a largura e a altura da barragem 
L
H inferior a 2,5.
Barragens de terra
As barragens de terra possuem características que dependem do tipo de material que será
empregado no maciço, pois essas serão importantes para a sua estabilidade geotécnica. É
comum, por exemplo, adotar uma inclinação dos taludes de montante de
3H (HORIZONTAL) :1V (VERTICAL) (aproximadamente 18°), e de 2,5H:1V
(aproximadamente 22°) para o talude de jusante. Já quando se associa o enrocamento às
barragens de terra, é possível ter taludes mais íngremes, de inclinação de 1V:1,6H a
1V:2,2H(de 32° a 24°).
Barragens de aterro hidráulico
Barragens construídas com o método de aterro hidráulico são mais abatidos, da ordem de
1V:5H (cerca de 11°). Dessa forma, barragens desse tipo consomem mais material e exigem
uma maior área para a formação do maciço.
Largura da crista e das bermas
A crista e as bermas das barragens, geralmente, servem de acesso para os veículos e
equipamentos de operação da barragem. Portanto, suas larguras, normalmente, são superiores
a 3,0 ou 5,0m, considerando o tráfego em mão única.
 ATENÇÃO
A escolha das larguras deverá ser pautada pelo tipo de veículo que se espera trafegar na
barragem.
Altura da barragem
Quando a altura da barragem é tal que a distância entre o pé e a crista forma um talude de
inclinação superior aos supracitados, escalona-se o talude de jusante em pequenas alturas,
geralmente, de no máximo 10m.
( )
DEFININDO-SE A GEOMETRIA, PODE-SE
ESTIMAR O VOLUME DE MATERIAL
NECESSÁRIO PARA A IMPLANTAÇÃO DA
BARRAGEM, ONDE DEVEM SER AVALIADOS
ASPECTOS CONSTRUTIVOS IMPORTANTES,
COMO VOLUME DE TERRAPLANAGEM OU DE
CONCRETO BOMBEADO, REGIÃO DA ÁREA DE
EMPRÉSTIMO, DENTRE OUTROS.
As disposições construtivas dadas neste item são orientativas. Para a validação de uma
geometria, é importante realizar os estudos que seguem.
ESTUDOS GEOLÓGICOS
Os estudos geológicos compreendem, principalmente, o reconhecimento da fundação do
barramento. Para tal, além de dados documentados por mapas geológicos regionais, deve-
se realizar um mapeamento de campo que visará reconhecer, por análise táctil visual, quais
são os horizontes superficiais encontrados na região.
PARA UMA INVESTIGAÇÃO PROFUNDA,
EMPREGAM-SE MÉTODOS DE SONDAGEM,
COMO O DE SIMPLES RECONHECIMENTO (SPT),
PENETRAÇÃO DE CONE (CPT), ENSAIO
DILATOMÉTRICO (DMT) E SONDAGENS
ROTATIVAS. ALGUMAS DESSAS TÉCNICAS
PERMITEM QUE SEJAM RECOLHIDAS
AMOSTRAS PARA CARACTERIZAÇÃO
COMPLETA EM LABORATÓRIO. PARA ESTE FIM,
TAMBÉM PODEM SER UTILIZADAS OUTRAS
TÉCNICAS DE AMOSTRAGENS, COMO
ABERTURA DE POÇOS E TRINCHEIRAS DE
INSPEÇÃO.
Ao final do estudo geológico, será possível obter o mapeamento da área onde a barragem será
implantada, inclusas possíveis estruturas geológicas, como falhas, intrusões e famílias que
possam afetar na estabilidade da barragem.
 
Imagem: Rezende e Salgado, 2011.
 Mapa geológico.
Com o arranjo da estrutura definido, poderão ser traçadas seções para avaliar a estabilidade
geotécnica para validação da geometria do barramento. O sobrepeso causado pelo sistema da
barragem também poderá ser utilizado para avaliar a hidrodinâmica da região após a
construção da barragem, de forma que as subpressões e o nível freático possam ser antevistos
e possam guiar a locação da instrumentação necessária para o monitoramento da estrutura.
ESTUDOS GEOTÉCNICOS
Os estudos geotécnicos de um projeto de barragem envolvem, principalmente: o tratamento da
fundação, a estabilidade e a drenagem interna.
TRATAMENTO DA FUNDAÇÃO
O tratamento da fundação consiste em melhorar as condições de suporte da fundação. Caso
na etapa de estudos geológicos sejam identificados materiais moles ou inconsolidados, o
engenheiro geotécnico deverá estudar a possibilidade de remover o material crítico por meio de
um projeto específico de escavação. As escavações são vantajosas do ponto de vista de
eliminar o material crítico. No entanto, só serão viáveis caso o material esteja em superfície e
não sejam muito espessos.
 ATENÇÃO
A atividade de escavação deve ser planejada com cautela, levando em consideração a
estabilidade das paredes e a segurança dos funcionários envolvidos na operação.
Em um caso de fundação que não seja possível a remoção do material, pode-se aplicar
técnicas de melhoramento, como a injeção de calda de cimento (jetgrouting).
Caso o material a ser disposto seja contaminante, será necessário impermeabilizar o contato
com a fundação, para isso, é comum a utilização de argila compactada ou de material geotêxtil.
ESTABILIDADE
Após garantir que a fundação da barragem é adequada para receber o sobrepeso, deve-se
validar a geometria escolhida para a barragem. Para tal, a forma mais comum é realizar
análises de estabilidade com a utilização da Teoria de Equilíbrio Limite, a partir da seção
geológica com a implantação da barragem,do conhecimento do comportamento da superfície
freática e dos parâmetros geotécnicos dos materiais que compõem a seção.
De posse das seções geotécnicas e do coeficiente de permeabilidade dos materiais, também é
possível realizar análises de percolação, em que será possível obter vazões, além de antever
como a freática e as poro-pressões irão se comportar após a construção da barragem.
 ATENÇÃO
Esse modelo poderá ser confrontado com a análise hidrogeológica dinâmica Já vista.
Em programas mais sofisticados, que utilizam elementos finitos, é possível realizar também
análises de tensão x deformação, de forma a prever os deslocamentos e recalques
esperados para os materiais da fundação.
 SAIBA MAIS
Diversos são os programas disponíveis para a realização dessas análises geotécnicas. Os
mais comuns são em 2D, cujo resultado das análises de estabilidade são os fatores de
segurança. Esses fatores devem ser confrontados com os mínimos estabelecidos em norma,
de forma a validar ou não a geometria proposta.
Caso a geometria da barragem seja validada, deve-se partir para o detalhamento da barragem.
DRENAGEM INTERNA
O próximo passo dos estudos geotécnicos consiste em dimensionar a drenagem interna da
estrutura. Esse elemento tem a finalidade de agir como o caminho preferencial da água dentro
da barragem, controlando as poro-pressões e evitando o carreamento de material e erosões.
Dos tipos de drenagem interna mais usuais, os mais comuns encontram-se ilustrados nas
figuras abaixo:
 
Imagens: Massad, 2010, p. 187.
AUSÊNCIA DE DRENAGEM
Não recomendado, pois a percolação dependerá apenas da característica do maciço. Pode
favorecer o piping e comprometer a estabilidade geotécnica da estrutura.
 
Imagens: Massad, 2010, p. 187.
ENROCAMENTO DE PÉ
A percolação ocorre pelo maciço, mas a jusante é concentrada no pé da estrutura. O
carreamento de material pode ser verificado por inspeções de turbidez na água que sai do
dreno.
 
Imagens: Massad, 2010, p. 187.
TAPETE DRENANTE (DRENO DE FUNDO)
Aumenta a zona de captação de água e modifica o comportamento da freática no maciço.
 
Imagens: Massad, 2010, p. 187.
FILTRO VERTICAL (CHAMINÉ)
Diminui consideravelmente a percolação no maciço, diminuindo a possibilidade de piping.
 
Imagens: Massad, 2010, p. 187.
FILTRO VERTICAL INCLINADO PARA JUSANTE
Aumenta a estabilidade do talude de montante.
 
Imagens: Massad, 2010, p. 187.
FILTRO VERTICAL INCLINADO PARA MONTANTE
Aumenta a estabilidade do talude de jusante.
 
Imagens: Massad, 2010, p. 187.
FILTRO ESCALONADO
Aumenta o caminho de percolação, além das vantagens supracitadas.
Dreno de fundo
Para o bom funcionamento do dreno de fundo, além de captar e servir como um caminho
preferencial de água, deve-se garantir que não haja carreamento de finos. Assim sendo, os
drenos internos também são chamados de filtros, e o dimensionamento deve ser realizado
levando em consideração os critérios de:
PERMEABILIDADE
O dreno deve ter alta condutividade hidráulica para impedir a geração de grandes forças de
percolação e pressões hidrostáticas.
CONTENÇÃO
Os vazios formados entre grãos do dreno devem ser suficientemente pequenos para reter
partículas maiores do material protegido.
Para o dimensionamento de drenos internos, deve-se determinar a vazão esperada, seja à
mão, por meio de redes de fluxo, ou por modelagens em programas computacionais. Daí,
determina-se o intervalo aceitável para o coeficiente de permeabilidade dos filtros e calcula-se
a espessura necessária, seja pela Lei de Darcy ou pela Equação de Dupuit.
Para atuar como filtro, os drenos são compostos por transições geotécnicas, que são
materiais de diversificadas e controladas granulometrias, conforme ilustrado na figura abaixo.
Formam-se, assim, os drenos sanduíches, que podem ser associados a materiais geotêxteis.
 
Imagem: Massad, 2010, p. 189.
 Dreno sanduíche
Também como parte dos estudos geotécnicos, deve-se definir a instrumentação necessária
para o monitoramento da barragem. Isso será tratado posteriormente.
ESTUDOS HIDROLÓGICOS E HIDRÁULICOS
Os estudos hidrológicos e hidráulicos envolvem a boa operação de todos os elementos da
barragem.
As possíveis cheias e transbordamentos que podem ocorrer na barragem como consequência
de altos índices pluviométricos podem ser evitados por meio de um sistema extravasor
eficiente, que seja capaz de captar e conduzir o excedente de água até a disposição final de
modo ordenado.
 
Foto: Governo de Santa Catarina, 2017
 Extravasor da barragem Oeste (SC).
No projeto, são então definidos níveis d’água: de operação, para quando o reservatório estiver
em nível normal; e máximo, que representa o máximo aceitável antes de um transbordamento.
A distância entre o nível d’água normal e a elevação de crista da barragem é chamado borda
livre operacional, ou borda livre remanescente no caso do nível d’água máximo. Para
garantir a saída de água pelo extravasor, em um caso de cheia, a soleira do extravasor deve
coincidir com o nível d’água normal.
 
Imagem: Mirella Dalvi dos Santos
 Níveis d’água e borda Livre.
As chuvas também podem causar erosões dos taludes e das bermas, que podem ser
controladas por meio de um sistema de drenagem superficial eficiente associado à
vegetação dos taludes e proteção das bermas.
Em geral, os estudos hidrológicos e hidráulicos envolvem:
Concepção do sistema.

Caracterização da bacia hidrográfica.

Determinação das chuvas intensas na área de projeto.

Definição das características físicas e parâmetros das bacias de contribuição, como área de
drenagem, características do terreno e tempo de concentração.

Cálculo das vazões de projeto para cada área de contribuição.

Dimensionamento hidráulico das estruturas.
Os dados sobre as chuvas intensas são obtidas de dados históricos disponibilizados pela
Agência Nacional de Águas (ANA). Os dispositivos devem ser calculados por teorias e métodos
de hidráulica consolidados; geralmente, adota-se a Metodologia de Manning para escoamento
permanente e uniforme.
O sistema de drenagem superficial de uma barragem é usualmente de concreto armado e
composto por:
Bermas com inclinação transversal e longitudinal com caída para as canaletas de
berma, que evitam a concentração de água em pontos específicos (empoçamentos).
Canaletas de berma, que captam as águas superficiais e conduzem até as descidas.
Descidas de água, que recebem a drenagem das bermas e taludes, conduzindo até
pontos mais baixos. As descidas podem ser executadas em degraus para diminuir a
velocidade da água.
Canais periféricos, que coletam o escoamento superficial proveniente do terreno natural
e descarta a jusante.
Bacias de dissipação de energia, que reduzem a velocidade da água proveniente de
canais periféricos, evitando que ocorram processos erosivos no terreno natural.
Sump, que consiste em um sistema para retenção de sólidos carreados pela água e evita
a contaminação da água a jusante.
 
Foto: Deflor, 2021.
 Alguns dispositivos de drenagem superficial.
ESTUDOS AMBIENTAIS
Os estudos ambientais envolvem a região que será diretamente afetada pela construção da
barragem e seu entorno. Possíveis nascentes e córregos que sejam impactados pelo
empreendimento devem ser levantados, bem como a área de vegetação que deverá ser
suprimida.
 ATENÇÃO
Toda documentação legal, licenças cabíveis e outorgas de utilização de recursos hídricos
envolvidos nessas atividades são de responsabilidade do empreendedor junto aos órgãos
ambientais pertinentes.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. UM ENGENHEIRO DESEJA CONSTRUIR UMA BARRAGEM DE
CONCRETO EM UMA REGIÃO ÁRIDA COM A FINALIDADE DE RESERVA
DE ÁGUA E GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA. PARA TAL, ELE ESTÁ
REALIZANDO LEVANTAMENTOS GEOLÓGICO, GEOTÉCNICOS,
HIDROLÓGICOS E SOCIOECONÔMICOS NA REGIÃO. O MAIS PROVÁVEL
É QUE ESSE ENGENHEIRO ESTEJA REALIZANDO A FASE DE PROJETO
CHAMADA DE:
A) Estudo de alternativas
B) Projeto básico
C) Projeto conceitual
D) Estudode viabilidade
E) Projeto executivo
2. EM UMA BARRAGEM, A DRENAGEM INTERNA POSSUI A FINALIDADE
PRINCIPAL DE:
A) Tratar a fundação.
B) Controlar as poro-pressões no maciço.
C) Evitar transbordo à jusante.
D) Impermeabilizar a fundação.
E) Captar a água da chuva e conduzir até a disposição final.
GABARITO
1. Um engenheiro deseja construir uma barragem de concreto em uma região árida com
a finalidade de reserva de água e geração de energia elétrica. Para tal, ele está realizando
levantamentos geológico, geotécnicos, hidrológicos e socioeconômicos na região. O
mais provável é que esse engenheiro esteja realizando a fase de projeto chamada de:
A alternativa "D " está correta.
 
O estudo preliminar reúne informações e dados para verificar possíveis particularidades ou
criticidades que devem ser observadas nas fases seguintes do projeto e se ele é viável ou deve
ser abandonado. Essa etapa, em que se levantam custos, criticidades, prazos, dentre outros, é
chamada de viabilidade.
2. Em uma barragem, a drenagem interna possui a finalidade principal de:
A alternativa "B " está correta.
 
A drenagem interna de uma barragem tem a finalidade principal de agir como o caminho
preferencial da água dentro da barragem, controlando as poro-pressões e evitando o
carreamento de material e erosões.
MÓDULO 4
 Listar os principais aspectos para garantir a segurança de barragens
PRINCIPAIS ASPECTOS PARA A
SEGURANÇA DE BARRAGENS
OPERAÇÃO DE BARRAGENS
Para garantir o bom funcionamento de barragens, a estrutura deve passar por rotinas de
inspeções e manutenção. O Plano ou Manual de Operação é o documento responsável por
toda sistemática da operação, além de conter algumas características geométricas do
empreendimento para rápida consulta:
Crista: cota, comprimento e largura
Altura da barragem
Reservatório: capacidade volumétrica total, cota do nível d’água em condição normal e
em condição máxima
Área do espelho d’água
Área de drenagem da bacia de contribuição
Tempo de retorno para cálculo de cheias
O MANUAL DE OPERAÇÃO DEVE CONTER
QUAL DEVE SER A FREQUÊNCIA DAS
INSPEÇÕES NOS ELEMENTOS DA BARRAGEM E
COMO A IDENTIFICAÇÃO DE ANOMALIAS
DEVEM SER REGISTRADAS EM FICHAS DE
INSPEÇÕES, PARA SEREM POSTERIORMENTE
TRATADAS.
É possível citar como prováveis anomalias em barragens: deslizamentos, trincas, erosões,
surgências de água, deterioração de estruturas de concreto, obstrução de estruturas de
drenagem, identificação de “água suja” na saída do dreno de fundo etc.
 
Foto: Átila Lemos, 2020.
 Trincas na barragem do Itabiruçu (MG).
As inspeções que buscam a identificação de anomalias podem ser: de rotina, regulares,
especiais ou de emergência:
INSPEÇÃO DE ROTINA
Realizadas pela equipe de operação da barragem, tendo em vista detectar possíveis
anomalias.
INSPEÇÃO DE SEGURANÇA REGULAR
Objetiva identificar anomalias que possam afetar a segurança e operação da barragem e seu
estado de conservação.
INSPEÇÃO DE SEGURANÇA ESPECIAL
Realizada por equipe multidisciplinar e objetiva avaliar as condições de segurança do
empreendimento em situações específicas durante a construção, operação e desativação.
INSPEÇÃO DE EMERGÊNCIA
Realizada sempre que uma anomalia potencial que coloque em risco a segurança da estrutura
seja identificada.
Inspeções adicionais podem ser realizadas caso o engenheiro responsável julgue necessário.
Como inspeções preventivas, que podem ser realizadas antes de épocas conhecidamente
chuvosas, e podem ser úteis para se verificar a condição da estrutura antes de eventos que
possam levar a erosões e a cheias.
Em condições normais de operação, as inspeções de rotina devem ser realizadas:
Logo após o enchimento do reservatório
Semanalmente, no primeiro mês após o enchimento do reservatório
Quinzenalmente, no segundo e terceiro mês após o enchimento do reservatório
Mensalmente, do quarto ao 12° mês após o enchimento do reservatório
Trimestralmente, partir do primeiro ano após o enchimento do reservatório
 ATENÇÃO
No Manual de Operações, também deve constar a periodicidade indicada para a leitura dos
instrumentos da barragem. As leituras devem ser analisadas por um engenheiro habilitado,
que verificará se o barramento pode estar associado a algum risco de ruptura.
O documento no qual associam-se as leituras de instrumentação com níveis de operação
normal, de alerta e de emergência é a Carta de Risco, também elaborada para cada
empreendimento e indica níveis de leitura para cada um de seus instrumentos. Caso alguma
leitura seja identificada fora da normalidade, é importante avaliar o índice pluviométrico
recente, a integridade do instrumento e se os instrumentos próximos ao anômalo apresentam
mesma criticidade, de forma a antever problemas de segurança no barramento.
Para garantir a boa operação de uma barragem, também se faz necessária a manutenção da
estrutura, que envolve, por exemplo, ações de limpeza, remoção de entulhos e de vegetação,
testes de vida e calibração de instrumentos. Essas ações também devem constar no Manual
de Operações.
INSTRUMENTAÇÃO
Com a finalidade de se monitorar o desempenho de uma barragem, bem como diagnosticar
possíveis desvios da normalidade, a instrumentação geotécnica é implementada para
acompanhamento, principalmente, de anomalias, deformações, deslocamentos, sismos,
condições piezométricas e freáticas da estrutura.
COMO IDENTIFICAR ANOMALIAS?
DRONES
Para identificação e avaliação de anomalias, principalmente, em áreas inacessíveis para
inspeção visual de campo, pode-se utilizar drones, que, a partir do registro de múltiplas fotos,
permitem a inspeção visual do estado de conservação de todos os elementos da barragem.
RÉGUAS LINIMÉTRICAS
Para o monitoramento da elevação do nível d’água dentro do reservatório, podem ser utilizadas
réguas linimétricas, que permitem a leitura direta a partir de suas graduações. A medição do
nível do reservatório pode ser complementada por levantamentos batimétricos,
principalmente, quando o material reservado não é a água.
INSTRUMENTOS DE MONITORAMENTO E
CONTROLE
Alguns dos instrumentos utilizados para monitoramento e controle de deformação e controle de
barragens são:
MARCOS SUPERFICIAIS
Por meio de levantamentos topográficos e comparação com um marco de referência
(benchmark) instalado em um local sem movimentações. Os marcos superficiais permitem a
identificação de deslocamentos horizontais e verticais.
 
Fotos: Oliveira e Guimarães, 2019, p. 4.
 Marco superficial (à esquerda) e marco de referência (à direita) em barragem para
monitoramento de deslocamentos.
PLACAS DE RECALQUE
Chapa quadrada de aço galvanizado fixada na haste de transferência, que, na sua ponta
superior, possui calota esférica para apoio de mira topográfica. A leitura é realizada por
topografia a partir de um marco de referência (benchmark), e podem ser associadas várias
placas para uma mesma haste, a fim de se medir o recalque em vários níveis.
 
Foto: CoMMetro Engenharia, s.d
 Placas de recalque.
INCLINÔMETROS
Instrumento que mede deslocamentos angulares no maciço da barragem. Consistem em tubo
metálico ou de plástico instalado em um material indeslocável (a fundação em maciço rochoso,
por exemplo) que serve de caminho para a passagem de torpedo que mede a inclinação do
tubo em relação à vertical.
 
Foto: 3Geo Tecnologia, s.d
 Inclinômetro.
RADAR ORBITAL
Consiste em radar de imageamento de superfície com uso de ondas eletromagnéticas por
satélites. O radar registra múltiplas fotos que, quando comparadas, permitem a identificação de
deslocamentos com precisão milimétrica.
GEOFONES
Para a avaliação de sismos na região da barragem, pode-se empregar geofones, que
consistem em sensores colocados na superfície dos elementos da barragem e medem a
velocidade de ondas sísmicas, sejam essas naturais ou induzidas.
MEDIDORES OU INDICADORES DE NÍVEL D’ÁGUA
A posição da superfície freática é medida por meio de medidores ou indicadores de nível
d’água.Esses instrumentos são compostos por tubos de PVC e conexões, filtro de areia,
bentonita e geotêxtil para selagem. A célula de leitura se constitui em um trecho perfurado do
tubo, que permite a entrada de água.
 
Foto: Shutterstock.com
 Medidor de nível d’água
PIEZÔMETROS
A carga piezométrica pode ser monitorada por meio de piezômetros, que podem ser de
diversos tipos, sendo os mais comuns os de tubo aberto (tipo Casagrande) e o elétrico de
corda vibrante. O primeiro consiste em um tubo que liga o bulbo que contém areia e selo de
bentonita ou solo-cimento e a superfície. O corpo do instrumento é preenchido com solo
natural, e as leituras são realizadas com utilização de pio elétrico, que consiste em uma trena
com ponteira elétrica a qual emite som assim que atinge a água. A carga piezométrica será
dada conhecendo-se a distância da boca do tubo e a água, e a cota de instalação.
 
Foto: Geothra, s. d
 Piezômetro de Casagrande.
O piezômetro elétrico mede diretamente a poro-pressão por meio da medida por sensores da
deformação de um diafragma interno. A altura da coluna d’água é somada à cota de instalação,
obtendo-se a carga piezométrica no ponto medido. Esses instrumentos são mais sensíveis,
acurados e, por serem automatizado, permitem que as leituras sejam realizadas remotamente
para a frequência de tempo desejada.
 
Foto: Geothra, s. d
 Piezômetro elétrico.
MEDIDORES DE VAZÃO
Dentre os instrumentos mais comuns em barragens, podemos citar também os medidores de
vazão. Os mais utilizados são de Calha Parshall, locados na saída do dreno de fundo para
medida de vazão e avaliação da turbidez da água de saída.
 
Foto: Shutterstock.com
 Medidor de vazão.
POÇOS DE MONITORAMENTO
Outra forma de se avaliar a água subterrânea é a utilização de poços de monitoramento, que
permitem a amostragem para caracterização hidráulica (química, física e biológica), descrição
litológica do local, medição de nível d’água e identificação de contaminantes no lençol freático.
 
Imagem: Shutterstock.com
 Poços de monitoramento
As leituras e as imagens obtidas dos instrumentos devem ser regularmente analisadas por
engenheiro geotécnico experiente, de forma que possíveis desvios de segurança e tomadas de
decisões possam ser conduzidas adequadamente.
 ATENÇÃO
Ressalta-se a importância da calibração e manutenção dos instrumentos da barragem, para
que estejam sempre em condições favoráveis de funcionamento.
CLASSIFICAÇÃO DE BARRAGENS
A preocupação com a segurança de barragens se iniciou após as diversas rupturas dadas a
partir da década de 50.
NO BRASIL, A POLÍTICA NACIONAL DE
SEGURANÇA DE BARRAGENS (PNSB)
ESTABELECIDA PELA LEI Nº 12.334/2010 – LEI
DE SEGURANÇA DE BARRAGENS TEM O
OBJETIVO DE GARANTIR QUE OS PADRÕES E
AÇÕES QUE GARANTAM A SEGURANÇA DA
BARRAGEM SEJAM SEGUIDOS, A FIM DE SE
REDUZIR A PROBABILIDADE DE ACIDENTES.
Além disso, a política regulamenta as ações de segurança para as fases de planejamento,
projeto, construção, primeiro enchimento e vertimento, operação, desativação e usos futuros da
estrutura. A Lei de Segurança de Barragens é aplicável a barragens de acumulação de água,
rejeitos e resíduos industriais, de qualquer uso.
Nessas normativas, são atribuídas classificações para as barragens, de forma que se tenham
indicadores entre o volume do material contido e as condições de segurança da barragem.
Os níveis para as barragens são:
NÍVEL 0
Nível normal.

NÍVEL 1
Indicativo de alguma instabilidade. Deve-se aumentar o monitoramento da estrutura.

NÍVEL 2
Deve-se acionar as sirenes e evacuar as pessoas que estejam na ZAS.

NÍVEL 3
Os cuidados devem ser estendidos para a ZSS.
As barragens também passam por um Sistema de Classificação por categoria de risco e por
dano potencial associado, tendo como base critérios estabelecidos pelo Conselho Nacional de
Recursos Hídricos (CNRH).
A categoria de risco está relacionada aos aspectos da barragem que possam influenciar na
probabilidade da ruptura, como: projeto, integridade, estado de conservação, operação,
manutenção e atendimento do Plano de Segurança da Barragem. Os riscos classificatórios
podem ser: alto, médio ou baixo, dado pela equação:
CRI - CT + EC + PS
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Em que CRI é a categoria de risco, CT são as características técnicas, EC o estado de
conservação e OS o plano de segurança da barragem.
Chega-se, então, às classificações:
ALTA
CRI ≥ 60 CRI ≥ 8
MÉDIA
35 ≤ CRI ≤ 60
BAIXO
CRI ≤ 35
O dano potencial associado (DPA), por sua vez, representa o dano esperado com o
rompimento, vazamento, infiltração no solo ou mau funcionamento de uma barragem. Esse
parâmetro é independente da probabilidade de ocorrência da ruptura, e é função do potencial
de perdas de vidas humanas e dos impactos sociais.
Os DPAs podem ser:
ALTA
DPA ≥ 16
MÉDIA
10 ≤ DPA ≤ 16
BAIXO
DPA ≤ 16
A partir do CRI e do DPA, classifica-se a barragem em cinco categorias dadas pelas letras de A
até E. As barragens que apresentam maior risco associado e dano potencial são as do tipo “A”,
e nessas, o plano de segurança merece uma atenção especial, assim como as revisões de
segurança.
DANO POTENCIAL
ASSOCIADO
CATEGORIA DE
RISCO
ALTO MÉDIO BAIXO
ALTO A B C
MÉDIO A C D
BAIXO A C E
Tabela 4: Classificação de barragens.
Extraída de: Agência Nacional de Águas, 2012. Adaptada por Mirella Dalvi dos Santos.
DOCUMENTOS DE SEGURANÇA DE
BARRAGENS
Após os desastres ocorridos em Minas Gerais com o rompimento de barragens, a exigência e a
importância de documentos que comprovem e atualizem as seguranças e ações de barragens
têm se tornado cada vez mais amplos. Alguns dos documentos necessários para a legalização
de barragens são:
Plano de
Ação de
Emergência
(PAE)
Documento com orientações sobre prevenção e ações necessárias
caso haja uma emergência. Quando a barragem é do setor da
mineração, chama-se Plano de Ação de Emergência de Barragens
de Mineração (PAEBM).
Inspeção de
Segurança
Regular (ISR)
Documenta a inspeção realizada no empreendimento, que tem
como objetivo identificar e avaliar eventuais anomalias que afetem
as condições de segurança e operação da estrutura. O ISR possui
periodicidade mínima anual.
Revisão
Periódica de
Segurança
de Barragem
(RPSB)
Objetiva verificar periodicamente o estado geral de segurança da
barragem, além de indicar as ações a serem executadas para a
manutenção da segurança da estrutura.
Plano de
Segurança
Auxilia na gestão da segurança da barragem, contendo dados
técnicos relacionados à construção, operação, manutenção e
condição atual da segurança da barragem.
da Barragem
(PSB)
Declaração
de Condição
de
Estabilidade
(DCE)
Documento que certifica a segurança de uma barragem, assinada
por um engenheiro consultor experiente na área.
 ATENÇÃO
O PSB e o PAE devem estar disponíveis no local da barragem e na sede do dono da barragem,
além de serem distribuídos para a defesa civil local do empreendimento.
DESATIVAÇÃO DE BARRAGENS
Após a barragem cumprir seu papel ao qual foi designada ou por questões técnicas e
legislativas, para encerrar a sua operação, ela deve passar por processos conhecidos como
descomissionamento e descaracterização.
Descomissionamento
O descomissionamento de uma barragem ocorre quando o reservatório não recebe mais
aporte de material, não sendo obrigatória a modificação dos elementos da barragem, desde
que a longo prazo o conjunto apresente estabilidade geotécnica, hidráulica e ambiental.

Descaracterização
Quando há um projeto de modificação da estrutura, seja por construção de reforços, remoção
do maciço ou do material armazenado no reservatório, diz-se que a barragem está sendo
descaracterizada. Nesse caso, também é importante que a área seja estável a longo prazo.
Nos dois casos de desativação de barragem, vê-se que a estabilidade do entorno é de suma
importância. Caso a barragem não apresente segurança adequada,ela pode ser atingida por
meio de rebaixamentos freáticos e construção de bermas de equilíbrio.
ALÉM DA ESTABILIDADE, O EMPREENDEDOR
DEVE APLICAR MEDIDAS DE REMEDIAÇÃO DA
ÁREA AFETADA E TRATAMENTO DO ENTORNO
PARA REINCORPORAÇÃO AO RELEVO E AO
MEIO AMBIENTE. PARA TAL, É PRECISO QUE
HAJA ESTUDOS AMBIENTAIS, HIDROLÓGICOS E
SOCIOECONÔMICOS NA REGIÃO, A FIM DE QUE
HAJA O REESTABELECIMENTO DA FAUNA E
FLORA LOCAL.
Com a conclusão da desativação de uma barragem, a área poderá servir de lazer,
reaproveitamento imobiliário, restauro ambiental, pesquisa, turismo, valorização à cultura,
dentre outras aplicações.
 ATENÇÃO
Ressalta-se que o Plano de Fechamento de uma barragem deve ser idealizado
preferencialmente ainda durante o seu projeto, antes mesmo da construção.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. O DOCUMENTO EM QUE PODE SER ENCONTRADA A PERIODICIDADE
DE INSPEÇÕES VISUAIS E LEITURA DE INSTRUMENTOS NECESSÁRIAS
EM BARRAGENS É O (A):
A) Carta de Risco
B) Manual de Operação
C) Plano de Ação de Emergência
D) Plano de Segurança da Barragem
E) Revisão Periódica de Segurança de Barragens
2. PARA O ACOMPANHAMENTO GEOTÉCNICO DE UMA BARRAGEM,
PODEM SER INSTALADOS DIFERENTES TIPOS DE INSTRUMENTOS QUE
DEVEM SER PERIODICAMENTE LIDOS, INTERPRETADOS E
CALIBRADOS. PARA SE MONITORAR A PORO-PRESSÃO DA FUNDAÇÃO
DE UMA BARRAGEM, É POSSÍVEL EMPREGAR:
A) Medidores de nível d’água
B) Medidores de vazão
C) Inclinômetros
D) Marcos superficiais
E) Piezômetros
GABARITO
1. O documento em que pode ser encontrada a periodicidade de inspeções visuais e
leitura de instrumentos necessárias em barragens é o (a):
A alternativa "B " está correta.
 
O Manual de Operação ou Plano de Operação é o documento que contém toda a sistemática
da operação, incluindo a periodicidade de inspeções no barramento e da realização de leituras
na instrumentação, além de conter algumas características geométricas do empreendimento.
2. Para o acompanhamento geotécnico de uma barragem, podem ser instalados
diferentes tipos de instrumentos que devem ser periodicamente lidos, interpretados e
calibrados. Para se monitorar a poro-pressão da fundação de uma barragem, é possível
empregar:
A alternativa "E " está correta.
 
Os piezômetros são os instrumentos que medem a poro-pressão e a carga piezométrica em
solos e maciços rochosos. Há diversos tipos desse instrumento, sendo os mais comuns o tubo
aberto (tipo Casagrande) e o elétrico de corda vibrante.
CONCLUSÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Neste conteúdo, analisamos os aspectos mais importantes sobre as barragens, desde
concepção, projeto, construção e operação. Vimos que são envolvidos o conhecimento
interdisciplinar de diversos assuntos da Engenharia Civil, já que se misturam conceitos de
mecânica dos fluidos, hidráulica, mecânica dos solos, estruturas de concreto, dentre outros.
O conhecimento desses aspectos e das diretrizes para a segurança de barragens se faz
importante não só para os engenheiros que trabalharão diretamente com esse tipo de
estrutura, mas também para formar um conhecimento crítico sobre a vultuosidade e os
impactos que as barragens podem trazer à sociedade, sejam estes positivos ou negativos.
AVALIAÇÃO DO TEMA:
REFERÊNCIAS
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Aging Embankment Dams. Journal of Earth Sciences and Geotechnical Engineering, v. 10, n. 6,
p. 281-322, 2020.
AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS. ANA. Resolução nº 91, de 2 de abril de 2012. Diário
Oficial da União, 2012.
ÁTILA LEMOS. MPF aponta falhas na estrutura e falta de monitoramento no Itabiruçu.
Publicado em: 15 de set. 2020.
BRASIL. Lei nº 12.334, de 20 de setembro de 2010. Lei de Segurança de Barragens. Brasília,
2010.
COMMETRO ENGENHARIA. Instrumentos. Placas de Recalque. Consultado na internet em: 1
de ago. 2021
CRUZ, P. T. da. 100 Barragens Brasileiras. 2. ed. Oficina de Textos: São Paulo, 2004.
DAVIES, M.; MCROBERTS, E.; MARTIN, T. Static Liquefaction Of Tailings - fundamentals
and case histories. N/A: Research Gate, 2015. Consultado na internet em: 1 de ago. 2021.
DEFESA Civil monitora barragens de Taió e Ituporanga. Governo de Santa Catarina. Publicado
em: 2 de jun. 2017.
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3GEO Tecnologia. Inclinômetro. Consultado em: 1 de ago. 2021.
LADEIRA, J. E. R. Avaliação de Segurança em Barragem de Terra, sob o Cenário de
Erosão Tubular Regressiva, por métodos probabilísticos. O caso UHE - São Simão.
Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2007.
MASSAD, F. Obras de Terra – Curso Básico de Geotecnia. 2. ed. Oficina de Textos, São
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MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA – MME. Relatório Comitê Técnico de Segurança de
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OLIVEIRA, A. S.; GUIMARÃES, M. M. Monitoramento geotécnico da barragem de terra de
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REZENDE, E. A.; SALGADO, A. A. R. Mapeamento de unidades de relevo na média Serra
do Espinhaço Meridional - MG. GEOUSP - Espaço e Tempo, São Paulo, p. 45-60, 2011.
SOUSA JUNIOR, T. F. S.; MOREIRA, E.; HEINECK, K. S. Barragens de Contenção de
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ZHANG, L. M.; XU, Y.; JIA, J. S. Analysis of earth dam failures: a database
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Para saber mais sobre os assuntos explorados neste conteúdo, pesquise os artigos:
Conheça os principais tipos de barragens e suas funções!
Instrumentação e Segurança de Barragens, e aprenda mais sobre o monitoramento e a
operação dessas estruturas.
CONTEUDISTA
Mirella Dalvi dos Santos