Aula Barragens.pdf

Prévia do material em texto

Geologia de Engenharia 
 
Profº Daniel Bezerra das Chagas 
 
 
Barragens 
Barragem pode ser definida como sendo um elemento 
estrutural, construída transversalmente à direção de 
escoamento de um curso d’água, destinada a criação de 
um reservatório artificial de acumulação de água. 
Geologia Aplicada à Engenharia 
Geologia Aplicada à Engenharia 
Atrás da finalidade de acúmulo de água pode haver motivos mais 
relevantes para a concepção de uma barragem, tais como: 
 
Controle de cheias – devido à ocupação humana e à degradação da bacia 
às vezes há necessidade de reter temporariamente grandes volumes de 
água para evitar inundações; 
 
Rejeitos de minerações – estas barragens servem para conter as águas 
provenientes das minerações, a fim de evitar que as substâncias químicas 
invadam os mananciais; 
 
Correção torrencial – embora de pequeno porte destinam-se a mudar o 
regime do rio, diminuindo sua velocidade que é causadora de erosões; 
Geologia Aplicada à Engenharia 
Atrás da finalidade de acúmulo de água pode haver motivos mais 
relevantes para a concepção de uma barragem, tais como: 
 
 
Conservação de água – destinam-se a armazenar as águas pluviais 
ficando com uma reserva apta para qualquer período de carência de água; 
 
Controle de poluição – para captação de resíduos, geralmente anexadas 
na barragem principal, com a finalidade de desviar uma parcela e 
estabelecer uma qualidade melhor ao final do curso; 
 
Navegação – proporcionando navegabilidade em uma região para facilitar 
o transporte. 
 
Ainda podem ser utilizadas para Irrigação e aproveitamento hidrelétrico. 
Geologia Aplicada à Engenharia 
Vísta aérea de uma barragem de rejeitos utilizada em 
mineração. 
Geologia Aplicada à Engenharia 
Barragem de rejeitos com revestimento interno de lona. 
Geologia Aplicada à Engenharia 
Barragem de rejeitos com revestimento interno de lona. 
Geologia Aplicada à Engenharia 
Barragem de rejeitos com revestimento interno de lona. 
Geologia Aplicada à Engenharia 
Barragem de rejeitos com revestimento interno de lona. 
Para ser classificada como Grande Barragem, a barragem 
deve ter altura maior ou igual a 15 metros, a partir de seu 
alicerce, de acordo com a Comissão Internacional de 
Grandes Barragens. 
 
Se a barragem tiver entre 5 e 15 metros de altura e seu 
reservatório tiver capacidade superior a 3 milhões de m3, 
também é classificada como Grande Barragem. 
 
Partindo-se desta definição, existem hoje no mundo cerca de 
50.000 grandes barragens. 
Geologia Aplicada à Engenharia 
ELEMENTOS DE UMA BARRAGEM: 
 
 
Paramentos – as superfícies mais ou menos verticais que limitam o corpo da 
barragem: o paramento de montante, em contato com a água, e o paramento de 
jusante; 
 
Encontros – as superfícies laterais de contato com as margens do vale; 
 
Fundação – a superfície inferior de contacto com o fundo vale; 
 
Descarregador de cheia – o órgão hidráulico para descarga da água em 
excesso na albufeira em período de cheia; 
 
Tomadas de água – os órgãos hidráulicos de extração de água da albufeira 
para utilização; 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
ELEMENTOS DE UMA BARRAGEM: 
 
 
Descarregador de fundo – o órgão hidráulico para esvaziamento da albufeira 
ou manutenção do caudal ecológico a jusante da barragem; 
 
Eclusas – órgão hidráulico que permite à navegação fluvial vencer o desnível 
imposto pela barragem; 
 
Escada de peixes – órgão hidráulico que permite aos peixes vencer o desnível 
imposto pela barragem; 
 
Vertedouro - O vertedouro serve para escoar a água em excesso que chega ao 
reservatório durante o período de chuvas; 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
Necessidade de núcleo central: Quando o solo original não for de boa 
qualidade, deve ser construído um núcleo central no maciço com material 
granular adequado trazido de outro local, para evitar a infiltração de água pelo 
corpo da barragem. 
Geologia Aplicada à Engenharia 
ELEMENTOS DE UMA BARRAGEM: 
 
 
1. Reservatório ou lago (albufeira): Surge quando a água do rio é represada 
pela construção de uma barragem. 
 
2. Barragem: É uma estrutura construída no leito de um rio, permitindo 
acumular água. Pode ser de terra, enrocamento, alvenaria ou concreto. 
 
3. Vertedouro: Permite o controle do nível da água do reservatório, 
principalmente em períodos de cheias. Pode ter ou não comportas. 
 
4. Tomada d’água: É a estrutura que permite a condução da água do 
reservatório para adução das turbinas. Equipada com comportas de fechamento 
e grades de proteção. 
 
5. Conduto Forçado: É a canalização que conduz água, sob pressão, para as 
turbinas. Podem ser externos ou subterrâneos. 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
ELEMENTOS DE UMA BARRAGEM: 
 
 
6. Casa de Força: Local de onde se opera a usina e estão localizados os 
grupos turbo-geradores e auxiliares. 
 
7. Canal de Fuga: Local de saída da água após movimentar as turbinas. 
 
8. Subestação: Recebe a energia elétrica gerada na usina, transformando-a em 
alta tensão, para que possa ser transportada pelas linhas de transmissão a 
grandes distâncias. 
 
9. Turbina: É uma roda com pás. A água faz a turbina girar ao atingi-la, 
transformando energia hidráulica em energia mecânica. 
 
10. Gerador: Está acoplado mecanicamente à turbina. A energia mecânica 
disponível no eixo da turbina é transformada em energia elétrica pelo gerador. 
 
1. Reservatório ou lago 
2. Barragem 
3. Vertedouro 
4. Tomada d’água 
5. Conduto Forçado 
6. Casa de Força 
7. Canal de Fuga 
8. Subestação: 
 
 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
 
BARRAGENS DE CONCRETO 
 
Os tipos mais comuns destas barragens são: 
 
-barragem de concreto gravidade; 
 
-barragem de concreto em arco; 
 
- barragem de contrafortes. 
. 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGENS DE CONCRETO 
 
Os tipos mais comuns destas barragens são: 
 
-barragem de concreto gravidade; 
-barragem de concreto em arco; 
- barragem de contrafortes. 
 
Estas barragens podem ser construídas com concreto armado ou com concreto 
rolado. 
 
As barragens construídas em concreto armado utilizam formas, armação e 
lançamento de concreto semelhantes à construção de outras estruturas civis 
tais como pontes e outras. 
 
As barragens construídas em concreto rolado (ou compactadas a rolo - CCR) 
utilizam concreto com traço especial (seco), lançado e compactado com os 
mesmos equipamentos utilizados na construção de barragens de terra e 
enrocamento. Exigem fundações e ombreiras em maciços rochosos. 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGENS DE CONCRETO “GRAVIDADE” 
 
São constituídas por uma parede de concreto que resiste pelo próprio 
peso à impulsão da água e transmite as solicitações à fundação. 
 
Possui estabilidade devido ao peso e largura da base adequada à 
resistência da fundação. Os principais esforços atuantes são: peso do 
concreto, pressão da água no paramento de jusante, pressão da água 
no paramento de montante, peso da água no paramento de jusante e 
sub-pressão. 
Essas forças podem causar rupturas de tombamento ou de 
deslizamento, sendo o deslizamento o mais comum. 
 
Uma barragem resiste a todas as forças através do seu peso, daí o 
nome gravidade. Em consequência a barragem deve ser maciça com o 
material construtivo apresentando densidade elevada. 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGENSDE CONCRETO “GRAVIDADE” 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGEM EM ARCO 
 
 A forma em curva faz com que as pressões sejam transferidas para as 
ombreiras. É um tipo de barragem que exige grande escavação para 
atingir a rocha sã e para garantir geometria adequada. 
 
A estabilidade depende da geologia, principalmente das descontinuidades. 
 
Podem ser curvas só em planta ou planta e perfil (duplo arco). São 
inseridas em vales estreitos ou gargantas (canyons) e as fundações e 
ombreiras terão que ser de rocha sólida e muito compacta, pois parte do 
impulso é transmitido para as ombreiras devido à ação do arco da secção. 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGEM EM ARCO 
 
O consumo de concreto é muito menor do que nas do tipo gravidade de 
igual altura e consequentemente o custo é menor. 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGEM EM ARCO 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGEM EM ARCO 
 
As forças que atuam numa barragem em arco 
segundo (Costa & Lança, 2011) são: 
 
a) Impulso Horizontal; 
 
b) Altura das ondas; 
 
c) Forças sísmicas; 
 
d)Pressão ascensional. 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGEM EM CONTRAFORTES 
 
 Também é uma barragem de concreto e possui estrutura semelhante à 
barragem de gravidade, porém com o uso de contrafortes para suavizar a 
estrutura. Gera um aumento de compressão na fundação. 
 
Exige maior tratamento das fundações, como tirantes e injeção de calda de 
cimento. Possibilita uma maior economia de concreto, mas necessita 
controle geológico maior. 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGEM EM CONTRAFORTES 
Geologia Aplicada à Engenharia 
USINA HIDRELÉTRICA DE 3 GARGANTAS - CHINA 
Geologia Aplicada à Engenharia 
USINA HIDRELÉTRICA DE 3 GARGANTAS - CHINA 
Geologia Aplicada à Engenharia 
USINA HIDRELÉTRICA DE 3 GARGANTAS - CHINA 
Geologia Aplicada à Engenharia 
USINA HIDRELÉTRICA DE 3 GARGANTAS - CHINA 
Geologia Aplicada à Engenharia 
USINA HIDRELÉTRICA DE 3 GARGANTAS - CHINA 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGENS DE TERRA 
 
A grande vantagem da barragem de terra é que a mesma não é exigente, 
ela molda-se a quase todas as fundações e, com modernas técnicas de 
mecânica dos solos e terraplanagens, aceita uma enorme variedade de 
solos. 
 
Existem barragens de terra com mais de 3km de extensão e com mais de 
200m de altura. Segundo Costa, 2001, a grande vantagem das barragens 
de terra sobre as outras é que podem ser construídas sobre quase todo 
tipo de fundação. 
 
São relativamente baratas e não exigem pessoal muito especializado. 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGENS DE TERRA 
 
Estas barragens são construídas, via de regra, com materiais oriundos de 
áreas de empréstimo, devidamente selecionadas, que são transportados, 
lançados e compactados, com equipamentos especiais, sob rigoroso 
processo de controle executivo. 
 
A principal desvantagem das barragens de terra, é que podem ser 
afetadas pelas condições climáticas, pois a execução dos aterros é 
paralizada em períodos chuvosos. 
 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGENS DE TERRA HOMOGÊNEAS 
 
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. 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGENS DE TERRA HOMOGÊNEAS 
 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
BARRAGENS DE TERRA HOMOGÊNEAS 
 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGENS DE TERRA ZONEADAS 
 
As barragens de terra zoneadas são 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. 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGENS DE TERRA ZONEADAS 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGENS DE TERRA ZONEADAS 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
BARRAGENS DE TERRA ZONEADAS 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
BARRAGENS DE TERRA ZONEADAS 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGENS DE ENROCAMENTO 
 
As barragens 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 sobre o talude de 
montante 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGENS DE ENROCAMENTO 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
BARRAGENS DE ENROCAMENTO 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
BARRAGENS DE ENROCAMENTO 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
BARRAGENS DE ENROCAMENTO 
 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGENS DE TERRA 
 
 
 
Barragem de terra. Belo Monte- PA. 
Geologia Aplicada à Engenharia 
TIPOS DE BARRAGENS: 
 
BARRAGENS DE TERRA 
 
 
 
Barragem de terra. Belo Monte- PA.