V1 Aula 1 Tipos Barragem

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Obras Hidráulicas
Marta Fleichman Prellwitz
Obras Hidráulicas
• Barragens
• Poços
• Túneis de adução, desvio e fuga
• Cavernas para casas de força e chaminés de equilíbrio
• Condutos forçados
• Tratamentos de ombreiras e fundações
• Sistemas de abastecimento d’água, canais e túneis
• Reservatórios à céu aberto e subterrâneos
• Lagoas
• Sistemas de coleta e encaminhamento de esgotos
• Canalizações de rios e córregos
• Condutos em estações de tratamento
• Estações de tratamento
• Emissários e interceptores
• Drenagens
Conceitos Gerais - Barragens
• Elemento estrutural, construída transversalmente à direção de
escoamento de um curso d’água, destinada a criação de um
reservatório artificial de acumulação de água.
• São estruturas construídas geralmente em vales e utilizadas
basicamente para a acumulação de água.
• São simplesmente estruturas compactadas que dependem da sua
massa para resistir ao deslizamento e tombamento.
Objetivos
• Os objetivos que regem a construção de uma barragem são vários e 
os principais se resumem em : 
a) aproveitamento hidrelétrico 
b) regularização das vazões do curso d’água para fins de navegação 
c) abastecimento doméstico e industrial de água 
d) controle de inundações 
e) irrigação 
• Os objetivos poderão ser explorados individualmente ou em conjunto 
– Barragem de Barra Bonita no Rio Tiête (SP)
Barragem de Barra Bonita no Rio Tiête (SP)
Classificação segundo finalidade a ser dada à 
água
• barragens para abastecimento de água
• barragens para geração de energia elétrica
• barragens para irrigação
• barragens para controle de cheias
• barragens para perenização de rios
• barragens para dessedentação/criação de animais (gado, peixes, aves)
• barragens para paisagismo ou prática de esportes
• barragens para aprimorar as condições ambientais (umidificação)
• barragens para contenção de sedimentos e/ou controle de erosão
• barragens para contenção de rejeitos industriais
• açudes e outras
Classificação segundo finalidade a ser dada à 
água
• barragens para abastecimento de água
• barragens para geração de energia elétrica
• barragens para irrigação
• barragens para controle de cheias
• barragens para perenização de rios
• barragens para dessedentação/criação de animais (gado, peixes, aves)
• barragens para paisagismo ou prática de esportes
• barragens para aprimorar as condições ambientais (umidificação)
• barragens para contenção de sedimentos e/ou controle de erosão
• barragens para contenção de rejeitos industriais
• açudes e outras
Barragens para geração de energia elétrica
• A barragem para geração de energia elétrica é bastante utilizada e
são mais conhecidas as grandes obras. Atualmente, a tecnologia para
instalação de pequenas centrais hidrelétricas (PCH) esta bastante
desenvolvida. Com relativamente pequenas vazões e determinado
desnível na topografia (DH), é possível sua instalação.
• PCH: Geralmente instaladas próximas ao local de consumo e
integradas ao sistema elétrico da região, as PCHs proporcionam uma
maior estabilidade e segurança no abastecimento de energia limpa,
além de economia de investimentos relacionados à redução de
perdas de transmissão.
Elementos de uma barragem
N.A
Crista
Talude de 
Jusante
Talude de 
Montante
Maciço de Fundação
Maciço
Classificação segundo material de construção
• barragens de concreto
• barragens convencionais de terra e/ou enrocamento
Classificação segundo material de construção
• barragens de concreto
• barragens convencionais de terra e/ou enrocamento
Barragens de concreto
• As barragens de concreto são aquelas construídas essencialmente
com materiais granulares produzidos artificialmente aos quais se
adicionam cimento e aditivos químicos.
• Os tipos mais comuns destas barragens são:
- barragem de concreto gravidade
- barragem de concreto em arco
- barragem de contrafortes
Barragens de concreto
• As barragens de concreto são aquelas construídas essencialmente
com materiais granulares produzidos artificialmente aos quais se
adicionam cimento e aditivos químicos.
• Os tipos mais comuns destas barragens são:
- barragem de concreto gravidade
- barragem de concreto em arco
- barragem de contrafortes
Barragem de concreto gravidade
• Forma triangular típica e estabilidade garantida pelo peso próprio da 
estrutura
Exemplo: Three Gorges Dam - China
• Esta é a maior barragem de concreto gravidade do mundo, com
• mais de 1600m de extensão e altura total de 186m.
• 1,2 milhões de pessoas foram remanejadas, centenas de cidades e vilas
foram inundadas, além de sítios arqueológicos.
• Aproximadamente 250.000 operários envolvidos no pico da obra.
• Mais de 100 milhões de m3 de escavação em solo e rocha;
• Consumo de concreto: 25,5 milhões de m3.
• Cada uma das 26 turbinas pesa cerca de 400 t.
• Prazo total de construção: 17 anos, divididos em 3 etapas:
• Fase I: 1993-1997; Fase II:1998-2003; Fase III: 2004-2009.
Exemplo: Three Gorges Dam - China
Barragens de concreto
• As barragens de concreto são aquelas construídas essencialmente
com materiais granulares produzidos artificialmente aos quais se
adicionam cimento e aditivos químicos.
• Os tipos mais comuns destas barragens são:
- barragem de concreto gravidade
- barragem de concreto em arco
- barragem de contrafortes
Barragem de concreto em arco
• Estrutura delgada e em arco, apoiada em ombreiras e fundações
rochosas
Barragens de concreto
• As barragens de concreto são aquelas construídas essencialmente
com materiais granulares produzidos artificialmente aos quais se
adicionam cimento e aditivos químicos.
• Os tipos mais comuns destas barragens são:
- barragem de concreto gravidade
- barragem de concreto em arco
- barragem de contrafortes
Barragem de contrafortes
• Utilização de lajes de sustentação (contrafortes) ao longo do corpo da 
barragem
Barragens de concreto
• 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)
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.
Classificação segundo material de construção
• barragens de concreto
• barragens convencionais de terra e/ou enrocamento
Barragens convencionais de terra e/ou 
enrocamento
• As barragens de terra e/ou enrocamento são aquelas construídas com
materiais naturais tais como argilas, siltes e areias ou com materiais
produzidos artificialmente tais como britas e enrocamentos. No caso
de barragens de contenção de rejeitos, os próprios rejeitos podem ser
utilizados como materiais de construção e, assim, estas estruturas são
denominadas barragens de rejeitos.
• As barragens de terra/enrocamento destinadas ao armazenamento
permanente de água devem possuir um elevado grau de
estanqueidade (presença de um elemento de vedação).
Barragens convencionais de terra e/ou 
enrocamento
• 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.
• Possuem comumente um sistema de drenagem interna eficiente (presença 
de um elemento drenante) e coeficientes de segurança elevados, tanto 
para a possibilidade de ocorrência de erosão interna como para 
possibilidade de ruptura porcisalhamento (presença de um elemento 
estabilizante).
• As barragens de terra/enrocamento devem ter sistemas de extravasamento 
bem dimensionados que lhes confiram elevados coeficientes de segurança 
contra a possibilidade de galgamento.
Barragens convencionais de terra e/ou 
enrocamento
• barragens mais comumente utilizadas
• utilizam materiais naturais com um mínimo de processamento
• podem ser utilizadas em condições de fundações menos resistentes
• maciço constituído por solos compactados em camadas sucessivas
• podem ser homogêneas ou zonadas
Vantagens de barragem de terra
• São utilizados materiais naturais locais.
• Os procedimentos do projecto são simples.
• Comparativamente, são necessários pequenos activos fixos tangíveis.
• Os requisitos para as fundações são menos exigentes do que para 
outro tipo de barragens. A base larga duma barragem de terra 
distribui a carga nas fundações.
• Barragens de terra resistem ao assentamento e movimentos melhor 
do que estruturas mais rígidas e podem ser mais adequadas para 
áreas onde os movimentos do solo são comuns.
Desvantagens de barragem de terra
• Uma barragem de terra é mais fácil de ser danificada ou destruída pela água
corrente, passando sobre ou batendo contra ela. Assim, um
descarregador/vertedor e proteção adequada a montante são essenciais para
qualquer barragem.
• Projetar e construir descarregadores/vertedores adequados é normalmente a
parte tecnicamente mais difícil de qualquer trabalho de construção duma
barragem. Qualquer local com má qualidade de descarga não deverá ser usado.
• Durante a construção, se não for adequadamente compactada, a barragem
apresentará uma integridade estrutural fraca, apresentando pontos preferenciais
de infiltração.
• As barragens de terra requerem manutenção contínua de forma a evitar erosão,
crescimento de árvores, sedimentação, infiltração e danos provocados por
insetos e animais.
• Principal desvantagens: cronograma de construção pode ser afetado pelas 
condições climáticas (execução do aterro paralisada em períodos chuvosos
Barragens convencionais de terra e/ou 
enrocamento
• Classificação
• Barragem de terra simples com corpo homogêneo
Barragem de terra simples com corpo
homogêneo
• Tipo de barragem mais antigo.
• Acumular pressão nos poros no interior do aterro e a ocorrência de
percolação podem ser um problema, especialmente para
reservatórios com um nível alto ou com rápidas flutuações de nível de
água por longos períodos de tempo; ou para uma barragem com
fundações impermeáveis.
• Se a percolação for excessiva, isto poderá levar a instabilidade e
eventualmente a falha de toda ou parte da face a jusante.
O pé em pedra deverá ser
coberto por areia grosseira
e cascalho miúdo/gravilha de
forma a evitar que materiais do
aterro sejam arrastados para
o seu interior, situação que
poderia, em última instância,
reduzir a permeabilidade do pé
e causar subsidência da
barragem.
Não se deve permitir que os níveis de água desçam ou subam demasiado
rápido, principalmente se o material do aterro é impermeável. Este cuidado é
necessário já que uma rápida descida do nível do reservatório pode causar o
abatimento da face de montante ou, se se permitir que a parede seque, uma
rápida subida de nível pode causar erosão através de rachaduras e fissuras.
Ambas podem eventualmente resultar em erosão, perda de material e, no
pior dos casos, numa ruptura/rompimento.
Barragem de terra simples com corpo 
homogêneo
• Barragens homogéneas deverão ter taludes/vertentes relativamente
planos (1:3 a montante e 1:2 a jusante) como segurança contra possível
instabilidade.
• Um talude menos inclinado a montante, obrigatório para todas as
barragens de terra, permite que a secção saturada abaixo do nível de água
resista ao abatimento. Também, o peso da água armazenada acima deste
exerce uma pressão de cima para baixo que, quando combinado com o
peso da barragem, iguala ou excede a pressão horizontal exercida pela
altura da água contra o aterro.
• Note-se que esta última depende da altura, não do volume de água, e que
a pressão horizontal aumenta na razão do quadrado da altura da água.
Assim, ao construir barragens mais altas este assunto torna-se mais crítico,
já que , por exemplo, duplicando a altura da água duma barragem de 2 m
para 4 m se quadruplicaria a pressão.
Barragem de terra simples com corpo 
homogêneo
Barragens convencionais de terra e/ou 
enrocamento
• Classificação
• Barragem de terra simples com corpo heterogêneoo
Barragens convencionais de terra e/ou 
enrocamento
• Classificação
• Barragem de terra com núcleo central
Barragens convencionais de terra e/ou 
enrocamento
• Classificação
• Barragem de terra com núcleo externo
Barragem de terra com núcleo central
• Esta é uma melhor alternativa, particularmente para barragens
maiores que facilmente permitem a utilização de maquinaria de
construção.
• Com este tipo de barragem, possíveis perigos de infiltração são
reduzidos ao mínimo.
• Comparadas com barragens de aterro homogéneo, os custos são
susceptíveis de ser mais altos, principalmente porque o material de
terraplanagem é dividido em três categorias: permeável para a face
jusante, impermeável para o núcleo e semi-impermeável para a
secção a montante, sendo todas elas escavadas de áreas de
empréstimo diferentes (de preferência dentro da área do
reservatório), logo aumentando os custos de escavação e transporte.
Barragem de terra com núcleo central
• Os taludes, no entanto, podem ser reduzidos para à volta de 1:2 a
montante e 1:1,75 a jusante (ou 1:2,25 a montante e 1:2 a jusante
para locais onde apenas estão disponíveis materiais de relativa má
qualidade) e o material escavado na construção do núcleo pode ser
utilizado no aterro, economizando assim em terraplanagens.
Barragem de terra com núcleo central
Barragem de Terra e Enrocamento
• maciço constituído por enrocamentos (blocos de rocha) lançados ou compactados em 
camadas com núcleo de material terroso
• menor interferência no cronograma de execução
• menores volumes de aterro
• permitem a adoção de ensecadeira incorporada
• As barragens de terra e enrocamento são caracterizadas pelos seguintes elementos 
principais:
- zona de vedação (núcleo)
- sistema de drenagem interna
- transições
- zona resistente (espaldares)
• Principal desvantagem:
- exigem fundações em rocha sã ou alterada
Barragem de Terra e Enrocamento
Barragens de Rejeito
• Estruturas de contenção destinadas ao armazenamento de rejeitos de
mineração, sendo comumente executadas pelo processo de alteamentos
sucessivos
DIFERENÇAS PRINCIPAIS ENTRE BARRAGENS CONVENCIONAIS X BARRAGENS 
DE REJEITOS
- natureza do material armazenado 
- utilização dos próprios rejeitos como material de construção (“barragens de 
rejeitos”);
- construção das barragens de rejeitos em etapas (alteamentos sucessivos)
Barragens de Rejeito
CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS DAS BARRAGENS DE CONTENÇÃO DE 
REJEITOS
- potencial de risco;
- escolha do local;
- aspectos construtivos;
- materiais de construção;
- serviços de manutenção.
Barragens de Rejeito
• construção a partir de um dique inicial ('dique de partida') em aterro
compactado (acumulação dos rejeitos ao longo de um período de 2 a 3
anos usualmente);
• execução da estrutura em múltiplas etapas, em função dos volumes de
rejeitos produzidos;
• utilização de diferentes materiais de construção nos alteamentos
sucessivos, incluindo-se os estéreis da mina e os próprios rejeitos;
• diluição dos investimentos ao longo da vida útil do empreendimento;
• adoção dos métodos de alteamento para montante, jusante ou pela linha
de centro, definidos em função da direção de deslocamento do eixo da
barragem em relaçãoao eixo do dique de partida.
Métodos Construtivos de Barragens de 
Contenção de Rejeitos
Exemplo: Barragens da Vale
Exemplo: Barragens da Samarco
Esforços atuantes sobre as barragens
• Dentre os mais destacados, indicam-se:
• Empuxo decorrente da ação da água
• Peso próprio da barragem
• Além destas, surgem esforços que decorrem:
• Das variações de temperatura, que acarreta, retração ou dilatação.
• Da ação dos solos da fundação.
• Abalos sísmicos
• De pressão atmosférica e da ação dos ventos.
• Ação de sedimentos acumulados nos reservatórios
• Do gelo, em zonas frias.
Hipóteses simplificadoras
• Escoamento bidimensional: todos os estudos são realizados segundo 
planos normais a uma direção comum, desprezando os efeitos que 
por ventura ocorram fora deles.
• Homogeneidade da fundação: formação geológica é resultado da 
ação de efeitos tectônicas, aliados a heterogeneidade da natureza das 
massas rochosas. Resultando em um solo base desuniforme, com 
resistência variáveis. 
• Homogeneidade e isotropia do maciço: embora os solos constituintes
de um maciço possuam característica heterogêneas , variando
segundo a posição. A menos em casos especificos.
Fator de segurança 
• Contrabalançar as hipóteses simplificadoras
• Valor adotado para o coeficiente de segurança deve ser tanto maior 
quanto mais numerosas tenham sido as simplificações adotadas
• Influenciam também a localização da obra e a existência de centros 
populosos ou mesmo zonas beneficiadas a sua jusante.
• Jamais deverá ter um fator de segurança inferior a 1,5
• FS= soma das forças passivas resistentes/soma das forças ativas