TIPOS DE BARRAGENS E ESTRUTURAS

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UNIVERSIDADE DA INTEGRAÇÃO INTERNACIONAL DA 
LUSOFONIA AFRO-BRASILEIRA 
ÁREA DE TECNOLOGIAS E DESENVOLVIMENTO 
SUSTENTÁVEL 
 
 
 
 
 
ANÁLISE DE ESTRUTURAS 
PROFESSOR: MÁRIO BIAGUE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUELEN ISABEL GALDINO LIMA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REDENÇÃO 
ABRIL DE 2015 
 
 
IDENTIFICAR O MATERIAL A SER USADO PARA DIFERENTES 
ESTRUTURAS QUE ENVOLVEM HIDROCOMPLEXAS DE GERAÇÃO DE 
ENERGIA ELÉTRICA. 
Basicamente o material que se utiliza para construção das hidrelétricas são rochas e 
concretos. Mas esse concreto não é uma simples mistura de cimento, água e 
condimento, ele é devidamente preparado para ser submetido a determinadas condições. 
Que por sua vez, possui propriedades exotérmicas, ou seja, há aumento de temperatura, 
dessa maneira ocorre expansão na porção central, pois o calor precisa ser liberado 
ocasionando, assim, rachaduras. Dessa maneira, o concreto deve ser aplicado em blocos 
individuais, fazendo assim com o mesmo resfrie por igual, não havendo rachaduras a 
medida que cada bloco de concreto esfria. Ele encolhe, mas não racha. A contração 
deixa pequenos vãos entre os blocos que são preenchidos com cimento, mas ainda é 
preciso resfria-los. Então se construiu uma máquina de resfriamento de água. Nela a 
água é resfriada a 4º C e transportada por encanamentos para dentro do concreto quente. 
A hidrelétrica Três Gargantas levou a construção em concreto a outro patamar. Possui 
182m de altura e 2 km de extensão. Utilizou-se de toda tecnologia disponível. Os 
agregados foram resfriados e os materiais de areia, antes de serem adicionados à 
mistura. Usaram um sistema spray de névoa para bloquear a radiação solar na 
hidrelétrica, impedindo, assim, de se acumular dentro do concreto, somando-se ao calor 
que já estava na parte de dentro. 
O rompimento das represas se dá pelo fato de que, quando a água chega ao topo, o solo 
à sua frente é enfraquecido, logo a represa desmorona. A água que sai da hidrelétrica 
pode causar uma erosão no leito do rio, ocasionando uma tragédia. Uma solução é 
transformar o fundo da hidrelétrica em uma rampa de concreto. Isso obriga água a 
desembocar num vertedouro dentro de vortéx que dissipa sua energia. À medida que a 
água sai da rampa ela perde grande parte de seu poder destrutivo. 
Os construtores da hidrelétrica Três Gargantas precisaram se certificar que a hidrelétrica 
não seria danificada pela inundação através dela. Basicamente a represa segura um 
grande volume de água durante a inundação e depois é solta por um sistema de 46 
comportas e calhas. Essas calhas devem aguentar a força da água quando ela cair 
demais de 100m de altura e atingir a velocidade total no fundo da hidrelétrica. Para 
desviar a força do impacto da água, os chineses usaram uma tecnologia similar utilizada 
em outras hidrelétricas. A medida que a água se eleva, uma série de comportas é aberta 
para drenar a enchente do reservatório. Mas se água cair diretamente para baixo, ela 
pode enfraquecer as fundações da hidrelétrica. Então os engenheiros, estalaram calhas 
de concreto nos vertedouros, que por sua vez, arremessão a água no ar. No, a água se 
decompõem em pequenas gotas e perde grande parte de sua energia destrutiva. A água 
cai mais de 100m rio abaixo e não pode causar dano algum. 
Com a necessidade de passagem de navios pela barragem, utiliza-se líquido sob pressão 
para levantar grandes pesos, como navios, e transportá-los. Um sistema de transporte 
através ou ao longo das hidrelétricas é construído. Nas paredes da câmara ficam bombas 
que enviam fluido hidráulico sob uma imensa pressão para dentro de um conjunto de 
motores abaixo. Eles impulsionam enormes rodas de aço que propelem a vala ao longo 
de um trilho. Os motores geram tanta tração que levantam a câmara do rio para o 
reservatório em apenas 90 minutos. 
A hidrelétrica de Três Gargantas está localizada numa via aquática muito importante 
para o tráfego marítimo da China. Receber cerca de 170 navios por dia sobre uma 
hidrelétrica demais de 100m de altura, foi uma tarefa difícil para os engenheiros. Os 
chineses resolveram o problema de adequação da maior hidrelétrica da Terra, 
construindo a maior eclusa do mundo. Os navios entram na eclusa na base da 
hidrelétrica. As comportas se fecham, a água entra e levanta os navios até a próxima 
eclusa. Os navios precisam passar por 5 eclusas para chegarem ao topo, o que pode até 4 
horas. Mas para fornecer uma oportunidade de trânsito mais eficiente para os 
passageiros, os engenheiros construíram um sistema de elevação para navios, que 
permite que os barcos passem em apenas 36 minutos, elevando, assim, os navios, 
diretamente, para cima, como um elevador. O segredo de seu sucesso está nas paredes 
de concreto. Contra pesos enormes foram encaixados. Eles são responsáveis pela maior 
parte do levantamento. 161 mil toneladas de blocos de concretos são conectadas por 
cabos à vala que carrega o navio e a água sobre a qual ela flutua. A medida que os 
contra pesos descem, içam a vala para cima, levantando o navio até o topo. Esse sistema 
de levantamento tem 113m de altura e capacidade de levantar embarcações de até 3 mil 
toneladas. 
 
 
 
PESQUISA 
TIPOS DE ROCHAS UTILIZADAS PARA CONSTRUÇÃO DE BARRAGENS 
Os materiais necessários para a construção de uma barragem são vários e devem estar 
localizados o mais próximo possível do local da barragem. Esses materiais são os 
seguintes: 
 Solos, para os diques de terra; 
 Rocha, para os diques de enrocamento e proteção dos taludes; 
 Agregado, para concreto, que inclui areia, cascalho natural e pedra britada; 
 Areia, para filtros e concretos. 
A escolha do tipo de fundação é responsabilidade do engenheiro projetista e é feita 
baseada nas informações geológicas, as quais devem fornecer dados sobre o terreno de 
fundação. 
Dependendo do material de construção, as barragens podem ser classificadas em dois 
grandes grupos, barragens de concreto e barragens convencionais de terra e/ou 
enrocamento. 
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 
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. 
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. 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. 
As barragens de terra possuem grandevolume, pois funciona pelo peso do aterro, 
composto por solo que possui peso específico (1.8 a 1.9 g/cm
³
) menor que o do concreto 
(2.4 g/cm3). Os taludes, suaves, devem ser compatíveis com a resistência ao 
cisalhamento do material após compactação. Tem base larga para distribuir o peso e 
aumentar a seção de percolação. Podem ter seção homogênea ou zonada, dependendo da 
disponibilidade de materiais de construção nas proximidades do barramento. Nas 
barragens zonadas há um núcleo de material impermeável e duas zonas externas, em 
geral construídas com materiais mais permeáveis e mais resistentes aos deslizamentos. 
As barragens de terra/enrocamento destinadas ao armazenamento permanente de água 
devem possuir um elevado grau de estanqueidade (presença de um elemento de 
vedação). 
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 por cisalhamento 
(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. 
A principal desvantagem das barragens de terra, é que podem ser afetadas pelas 
condições climáticas, pois a execução dos aterros é paralisada em períodos chuvosos. 
As rochas cristalinas como os granitos e gnaisses são consideradas os melhores tipos de 
rochas a serem utilizadas para as fundações de PCHs. Isto se deve ao fato de 
apresentarem elevadíssima resistência mecânica e com porosidade primária nula, não 
permitindo assim a percolação de água e uma possível instabilização. Os fatores únicos 
que devem ser atentamente considerados são o grau de alteração e o grau de 
fraturamento do maciço, que são fatores de instabilização. O maciço ideal deve 
apresentar baixo ou nulo grau de alteração e um grau de fraturamento baixo. Já que não 
se pode escolher qual o tipo de rocha para um determinado local, os demais tipos de 
rochas podem ser utilizados também para se executar fundações, desde que sejam 
estabelecidas e conhecidas todas as características do maciço e se for necessário, tratá-lo 
construtivamente. Em outras palavras, se a rocha não for muito coesiva e resistente é 
possível tratar o maciço com injeção de calda de cimento sob pressão, que além de 
tornar a rocha mais resistente no local, também a impermeabilizará. Todos os pontos 
idéias de se construir barragens necessitam de que sejam locais com desnível 
topográfico o mais acentuado possível. Justamente nestes pontos é que se encontram 
superfícies de falhas regionais distensivas ou compressivas. De qualquer maneira, são 
locais de maior ruptura do maciço e de fragilização mecânica deste, muitas vezes sendo 
necessário tomar cuidados quanto aos métodos de engenharia a serem utilizados na 
construção e impermeabilização dos maciços. 
 
 
FUNDAÇÕES DE BARRAGENS 
 As barragens são estruturas construídas em vales e destinadas a fechá-los 
transversalmente, proporcionando assim um represamento de água. A água acumulada 
por uma barragem é utilizada para as três seguintes finalidades principais: 
abastecimento de cidades, suprimento à irrigação e produção de energia elétrica. Estas 
são por tanto barragens de acumulação. As que se destinam ao desvio dos cursos d’água 
denominam-se barragens de derivação. A escolha do local para implantação de uma 
barragem é feita segundo um planejamento geral em que interferem as condições 
geológicas e geotécnicas da região e ainda fatores hidráulicos, hidrelétricos e político-
econômicos. 
O estudo de uma barragem e, em particular, da sua fundação, requer preliminarmente as 
seguintes investigações: 
Topográficas: Cumpre, previamente, um levantamento topográfico da região onde 
deverá ser construída a barragem, delineando-se assim a sua bacia de acumulação. 
Hidrológicas: Tais investigações, de grande importância, visam a conhecer o regime de 
águas da região. 
Geológicas: O conhecimento das condições geológicas da região é de importância 
fundamental. Basta observar que das causas de acidentes de barragens nos Estados 
Unidos, pelo menos 40% são, direta ou indiretamente, de ordem geológica. O trabalho 
do engenheiro deve, portanto, ser secundado pelo de um experiente geólogo de 
barragens. A prospecção geológica refere-se em particular ao estudo das rochas, com 
especial atenção quanto aos seus eventuais fendilhamentos. 
 
TIPOS DE CONCRETO 
As propriedades do concreto fornecerão subsídios ao desenvolvimento do projeto e ao 
controle tecnológico durante a implantação do empreendimento. 
As seguintes propriedades dos materiais e do concreto deverão ser examinadas: 
CONCRETO 
 Determinação da massa específica do concreto fresco e endurecido 
 Resistência à compressão axial simples 
 Resistência à tração na flexão 
 Resistência à tração direta 
 Resistência à tração por compressão diametral 
 Módulo de Elasticidade e coeficiente de Poisson 
 Coeficiente de dilatação linear 
 Calor específico 
 Elevação adiabática de temperatura 
 Difusibilidade térmica 
 Condutividade térmica 
 Fluência 
 Capacidade de deformação 
 Retração por secagem 
 
AGREGADOS MIÚDOS 
 Composição mineralógica 
 Massa específica e absorção 
 Composição granulométrica 
 Reatividade potencial com os álcalis do cimento – método acelerado 
 Sanidade ao ataque do sulfato de sódio 
 Impurezas orgânicas 
 Massa unitária 
 Teor de argila em torrões 
 Inchamento 
 Teor de material pulverulento 
 Teor de partículas leves 
 
AGREGADOS GRAÚDOS 
 Análise petrográfica 
 Resistência à compressão 
 Módulo de elasticidade 
 Índice de forma 
 Massa específica e absorção 
 Composição granulométrica 
 Reatividade potencial com os álcalis do cimento – método acelerado 
 Sanidade ao ataque do sulfato de sódio 
 Abrasão Los Angeles 
 Desagregabilidade pelo etileno glicol 
 Coeficiente de expansão térmica 
 Ciclagem acelerada água/estufa 
 Massa unitária 
 Teor de material pulverulento 
 Teor de partículas leves 
 
CIMENTO 
 Massa específica (*) 
 Resíduo na peneira #200 (*) 
 Superfície específica Blaine (*) 
 Tempos de pega (*) 
 Expansibilidade (*) 
 Resistência à compressão (*) 
 Calor de hidratação (*) 
 Análise química (*) 
 
POZOLANA 
 Análise química 
 Massa específica 
 Resíduo na peneira #200 
 Resíduo na peneira #325 
 Superfície específica Blaine 
 Índice de atividade com o cimento 
 Índice de atividade com a cal 
 
CLASSES DE CONCRETO 
Os concretos destinados aos diversos locais das estruturas serão definidos em função da 
resistência do projeto e respectiva idade de referência, sendo que para os concretos 
sujeitos à ação do fluxo de água em velocidade serão também especificados valores 
máximos para a relação água-cimento e dimensão máxima característica do agregado. 
Os concretos de superfícies hidráulicas sujeitas a velocidades maiores do que 12m/s 
(para estruturas a céu aberto) ou 7m/s (para estruturas afogadas) devem ter a relação 
A/C máxima limitada em 0,45. Valores maiores só poderão ser adotados se estudos 
específicos de laboratórios, realizados para os concretos produzidos com os materiais a 
serem utilizados na obra em questão,mostrarem que concretos de qualidade e 
durabilidade equivalentes poderão ser obtidos mesmo sem a adoção do referido limite. 
A dimensão máxima característica dos agregados destes concretos estará limitada em 19 
mm ou 25 mm. 
A resistência característica do concreto projetado poderá variar em função da solicitação 
e da idade em que é requerida a resistência total ou parcial especificada. 
Para o concreto pré-moldado, o Projeto deverá indicar as resistências características 
necessárias na idade do saque das peças e quando solicitadas nas estruturas em que elas 
serão aplicadas. A idade do saque das peças deve ser estabelecida pela Construtora, 
com base em seu próprio planejamento executivo, podendo esta idade variar até mesmo 
em uma mesma obra. 
Em casos de exposição do concreto a agentes químicos agressivos, a relação A/C 
máxima será limitada. Os valores a serem adotados dependerão dos tipos e intensidades 
dos agentes agressivos presentes. 
A dimensão máxima característica do agregado e a consistência do concreto deverão ser 
estudadas na obra em função das dimensões das peças, espaçamento e densidade das 
armaduras, condições de lançamento e adensamento do concreto. 
Se a estrutura for solicitada em idades superiores à 90 dias a idade de referência poderá 
ser aumentada. 
 
 
O tipo de cimento a ser empregado deverá ser definido levando-se em conta os 
seguintes aspectos, entre outros: 
 Características dos agregados a serem empregados, levando em consideração a 
reatividade potencial com os álcalis do cimento; 
 Análise do comportamento térmico das estruturas de concreto da obra; 
 Eventual exposição das estruturas a agentes químicos agressivos. 
O cimento a ser empregado deverá ser definido após estudos de qualificação e 
caracterização. Poderão ser utilizados os tipos de cimento relacionados a seguir, os 
quais deverão satisfazer às exigências das Normas correspondentes: 
 Cimento Portland Comum (CP I-32) - NBR 5732/91 
 Cimento Portland Composto (CPII-32) - NBR 11578/91 
 Cimento Portland Alto Forno (CP III-32) - NBR 5735/91 
 Cimento Portland Pozolânico (CP IV-32) - NBR 5736/91 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/togot_Unid01GeologiaAplicada-2006-2.pdf 
http://www.dcc.ufpr.br/mediawiki/images/d/db/Tfc_2012_Jose_Lucas_e_Rodolfo.p
df 
http://www.mc-bauchemie.com.br/solucoes/usinas-hidreletricas-e-
barragens/#.VTvlICFViko 
http://www.cerpch.unifei.edu.br/arquivos/artigos/hidro-hydro-54-pag57a62.pdf