Barragens - III Webconferência - 251124

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Barragens
Prof ª E m m a n u e l l e Lo r e n a
➢ Erosão interna (piping);
➢ Recalques
➢ Instabilidade de taludes
IMPORTÂNCIA
DO ESTUDO DA MIGRAÇÃO 
DA ÁGUA NO SOLO:
TALUDE
RECALQUES
ESTABILIDADE DE TALUDES
PIPING
H2O
Rede de Fluxo
tais linhas são denominadas de linhas equipotenciais.
Rede de fluxo
• O trajeto que a água segue através de um meio saturado é designado por 
linha de fluxo:
• Pelo fato de o regime ser laminar as linhas de fluxo não podem se cruzar
O estudo do fluxo bidimensional é facilitado pela representação gráfica dos 
caminhos percorridos pela água e da correspondente dissipação da carga. 
Rede de fluxo
Fluxo Não-Confinado
Quando não se tem todas as condições de contorno conhecidas para o 
fluxo (ex. percolação através de barragem de terra).
Fluxo Não-Confinado Fluxo não-confinado é um tipo de fluxo de água em que as 
partículas de água seguem caminhos curvos, mas permanecem 
em planos paralelo
Sistema de drenagem interna em barragem de terra
Evolução histórica
Dimensionamento 
de filtros
Para o dimensionamento dos filtros, procede-se da seguinte forma:
a) Determina-se a quantidade de água (vazão) a ser captada pelos filtro 
com base no traçado de redes de fluxo;
b) Fixam-se valores para os coeficientes de permeabilidade dos filtros em 
função dos materiais granulares disponíveis e calculam-se as suas 
espessuras;
c) Verifica-se se os materiais dos filtros e os solos que os envolvem 
satisfazem o Critério de Filtro de Terzaghi;
Determinação da largura dos filtros verticais
𝐵 =
𝑄
𝑘𝑓𝑣
 >0,6m (ELETROBRÁS, 2003)
Determinação da largura dos filtros horizontais
𝐵 =
𝑄𝐿
𝑘𝑓ℎ
 > 0,25 m (Eletobrás, 2003)
Filtro trabalhando em carga
Determinação da largura dos filtros horizontais
𝐵 =
2𝑄𝐿 
𝑘𝑓ℎ
 > 0,25m (Eletrobrás, 2003)
Filtro trabalhando livremente
Paramos aqui
Instrumentação 
de Barragens
Fase de Planejamento e Projeto
Deve-se monitorar:
✓Deslocamentos;
✓Deformações e tensões;
✓ Temperatura;
✓Níveis piezométricos em fundações;
✓ Pressões de água;
✓Vazões.
Primeiro Enchimento
A fase de enchimento do reservatório é o período em que a barragem passa a 
entrar em carga total pela primeira vez, sendo considerado este o período mais 
crítico na sua vida útil. 
Nesta fase, a instrumentação deve:
• Alertar sobre a ocorrência de anomalias que possam colocar em risco a 
segurança das estruturas de barramento;
• Possibilitar uma avaliação do desempenho estrutural das obras de 
barramento
Causas mais comum de acidentes:
 
✓ Erosão interna ou entubamento (em inglês, piping) 
✓Galgamento (em inglês, overtopping). 
Em barragens de terra e enrocamento, é importante o monitoramento por 
instrumentação de :
✓Medição dos níveis de água
✓Vazões
✓Deslocamentos 
✓ Pressões.
Dimensionamento 
de Barragens
Etapa 1: Cálculo das alturas da barragem
A altura estrutural da barragem será calculada a partir do volume total de 
armazenamento, das condições físicas da bacia hidráulica, da vazão máxima de 
sangria e de alturas adicionais calculadas ou estimadas em função destes elementos. 
A determinação da altura da estrutura para barragens se dá através da seguinte 
expressão:
𝐻 = 𝐻𝑏 + 𝐻𝑎 + 𝐻𝑠 + 𝐻𝑜
′ + 𝐻𝑎𝑜 + 𝐹
Onde:
Hb – altura da base;
Ha – altura hidráulica;
Hs – altura equivalente a lamina de sangria;
H’o – altura equivalente a sobrelevação das águas;
Hao – altura de arrebentação das ondas;
F – folga.
Execução da barragem na cota do talvegue (H
b 
= 0). Fazendo as seguintes 
considerações: 
•A velocidade do vento desprezível; 
•Altura de elevação das ondas desprezível (H
ao
 = 0). 
Tem-se: H
b
 = H’
o
 = H
ao
 = 0. Logo, a altura total da barragem se dará 
através da expressão
 H = Ha+Hs+F
a) Altura hidráulica 
O valor da altura do volume de armazenamento é dado por:
Ha= cota da soleira de vertedor – cota do talvegue (do terreno)
b) Altura de sangria
Elevação relativa à descarga do vertedor ou vazão de cheia 
máxima secular. É obtida através da expressão:
m
b
Q
H s
s 58,2
6,0
3
2
=








=
Onde: 
Qs - Vazão de cheia máxima secular.
b - Base ou largura do vertedouro, adotado neste projeto
Adotar Qs = XX dígito do CPF (m³/s)/10
Ex: dígito = 15 
Qs=1,5 m³/s
c) Folga
É uma altura adicional estimada para uma borda livre seca 
acima da cota máxima atingida pelas águas.
²
0,75
2
v
F h
g
= +
Onde g = aceleração da gravidade = 9,81 m/s²
v= velocidade das ondas (m/s). Para ondas com altura de 0,3 a 2m, a 
velocidade de propagação pode ser determinada pela fórmula de 
Gaillard, 
1,5 2v h= + Adotar h = 1m
Etapa 2: Crista do maciço ( coroamento)
Ressaltar a importância de dar ao coroamento uma ligeira sobrelevação, 
transversalmente, a fim de se facilitar a drenagem superficial.
Etapa 3: Definição dos taludes e dimensionamento da base
Na tabela a seguir há uma proposta de inclinações dos taludes a montante e 
a jusante em função do tipo de solo (não sujeito a esvaziamento rápido).
Com as inclinações determinadas e com a altura total da barragem calcula-
se a base do talude a montante e a jusante
tan
barragem
talude mon te
m
H
B
i
− = barragem
talude jusante
j
H
B
i
− =
BASE DO TALUDE Btalude calc. (m) Btalude adot. (m)
Montante
Jusante
BASE TOTAL (Btaludes + largura do coroamento)
ESTABILIDADE DE 
BARRAGENS DE 
TERRA
A ruptura em solos acontece quando aplicamos uma 
carga maior do que o solo ou uma estrutura 
consegue suportar.
garantir a segurança e estanqueidade nas 
barragens
Resistência ao cisalhamento
A resistência ao cisalhamento do solo é definida como a tensão que o solo suporta 
sem que ocorra a sua ruptura. Quando falamos da resistência de um solo estamos 
falando da sua resistência ao cisalhamento. O solo rompe quando a tensão 
cisalhante atuante é maior do que a sua resistência e isto ocorre em um plano de 
ruptura definido.
• No princípio das tensões efetivas proposto por Terzaghi, por exemplo, é abordado que as tensões 
geostáticas, tipo de tensão que ocorre devido ao próprio peso, são dadas pela soma da tensão efetiva 
e da poropressão.
• Segundo Terzaghi (1943), os recalques ou adensamentos que podem ocorrer em 
campo são subdivididos em inicial, primário e secundário:
Recalque inicial Ocorre após a aplicação de carga, e esta 
deformação ocorre sem que haja a expulsão de água
Recalque primário Está associado à expulsão de águas nos 
vazios presentes no solo, também conhecido como 
adensamento primário.
Recalque secundário É compreendido pelas deformações 
observadas no solo após o final do processo de adensamento, e 
o seu resultado se relaciona ao índice de vazios e ao tempo, 
sob tensão efetiva constante. 
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	Slide 20: Paramos aqui
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	MODELO FINAL
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