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Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Capítulo 3 Barragens de Terra e Enrocamento Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza • Introdução • Tipos de barragens • Elementos principais de uma barragem • Materiais de construção • Escolha do local para implantação • Investigações geológico-geotécnicas • Análises de percolação • Análises de estabilidade • Análises de tensões e deformações • Instrumentação • Métodos construtivos Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Introdução Estrutura da engenharia civil construída em um vale para dar forma a um lago artificial como um reservatório de água. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Introdução Estrutura da engenharia civil construída em um vale para dar forma a um lago artificial como um reservatório de água. Esse reservatório tem várias finalidades: abastecimento de água, geração de energia elétrica, controle de enchentes, navegação, irrigação e outros. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Um projeto para chegar em sua forma final deve passar por uma série de etapas, que no caso mais geral são as seguintes: Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Um projeto para chegar em sua forma final deve passar por uma série de etapas, que no caso mais geral são as seguintes: • Planejamento Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Um projeto para chegar em sua forma final deve passar por uma série de etapas, que no caso mais geral são as seguintes: • Planejamento • Viabilidade técnico-econômica Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Um projeto para chegar em sua forma final deve passar por uma série de etapas, que no caso mais geral são as seguintes: • Planejamento • Viabilidade técnico-econômica • Anteprojeto Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Um projeto para chegar em sua forma final deve passar por uma série de etapas, que no caso mais geral são as seguintes: • Planejamento • Viabilidade técnico-econômica • Anteprojeto • Projeto Básico Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Um projeto para chegar em sua forma final deve passar por uma série de etapas, que no caso mais geral são as seguintes: • Planejamento • Viabilidade técnico-econômica • Anteprojeto • Projeto Básico • Projeto Executivo Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Tipos de Barragens Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Tipos de Barragens O tipo de barragem pode ser definido quanto ao material utilizado em sua construção como quanto a geometria da mesma. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Tipos de Barragens quanto ao Material Utilizado em sua Construção • Barragem de concreto • Barragem de terra • Barragem de enrocamento Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Tipos de Barragens quanto à Geometria - Barragem de gravidade - Barragem em arco Concreto Terra Enrocamento Concreto Armado Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Barragem de Gravidade – Concreto Vista de Perfil em corte Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Barragem de Gravidade – Concreto Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Barragem de Gravidade – Concreto Vista em Planta Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Barragem de Gravidade – Concreto Esquema de Forças Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Barragem em Arco – Concreto Armado Vista de Perfil em corte Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Barragem em Arco – Concreto Armado Vista em Planta Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Barragem em Arco – Concreto Armado Esquema de Forças Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Barragens de Terra - Homogênea - Zoneada - Aterro Hidráulico Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza NA Homogênea Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Zoneada NA Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr.Adriano Souza Aterro Hidráulico NA Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Barragens de Enrocamento - com Núcleo de Argila - com Paramento Impermeável a Montante Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Núcleo de Argila Central NA Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Núcleo de Argila Inclinado NA Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Paramento Impermeável a Montante NA Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza A escolha do tipo de barragem deve ser feita após a consideração das características de cada tipo, relacionadas com as feições físicas do local e a sua adaptação para atender o objetivo para o qual foi construída, observando-se os aspectos de economia, de segurança e outras limitações pertinentes. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Geralmente o fator determinante na escolha final do tipo de barragem é o custo de construção. Os fatores físicos mais importantes na escolha do tipo da barragem são: Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza a) Topografia b) Condições geológico-geotécnicas das fundações c) Materiais de construção d) Dimensões e locação do vertedouro e) Condições do meio ambiente f) Condições climáticas Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Elementos Principais de uma Barragem Frente aos inúmeros fatores a serem considerados na elaboração de um projeto de uma barragem de terra e enrocamento, ainda que se utilize a mesma metodologia de trabalho, dificilmente a seção transversal do projeto final de uma barragem será repetido para outras barragens. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza N.A. Fundação permeável Núcleo máx. Elementos Principais de uma Barragem Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Aba Aba Fundação permeável Núcleo Elementos Principais de uma Barragem N.A.máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Aba Aba Fundação permeável Transição Núcleo Elementos Principais de uma Barragem N.A.máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Aba Aba Fundação permeável Trincheira de vedação (“Cut- off”) Núcleo Elementos Principais de uma Barragem N.A.máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Aba Aba Fundação permeável Cortina de injeção Núcleo Elementos Principais de uma Barragem N.A.máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Aba Aba Crista Fundação permeável Núcleo Elementos Principais de uma Barragem N.A.máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Aba Aba Fundação permeável Borda livre “Free board” Núcleo Elementos Principais de uma Barragem N.A.máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Aba Aba Crista Fundação permeável Trincheira de vedação (“Cut- off”) Borda livre “Free board” Transição Cortina de injeção Núcleo Elementos Principais de uma Barragem N.A.máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Fundação permeável Elementos Principais de uma Barragem N.A.máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Fundação permeável Rip-rap Elementos Principais de uma Barragem N.A.máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Fundação permeável Tapete impermeável Elementos Principais de uma Barragem N.A.máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Fundação permeável Filtro chaminé vertical Elementos Principais de uma Barragem N.A.máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Fundação permeável Filtro horizontal Elementos Principais de uma Barragem N.A.máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Fundação permeável Dreno de pé Elementos Principais de uma Barragem N.A.máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Fundação permeável Poço de alívio Elementos Principais de uma Barragem N.A.máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Fundação permeável Rip-rap Filtro chaminé vertical Filtro horizontal Poço de alívio Dreno de péTapete impermeável Elementos Principais de uma Barragem N.A.máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Crista Aba Aba Crista Fundação permeável Núcleo N.A.máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil– Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Crista Sua largura é determinada pelas necessidades de tráfego sobre ela. Na maioria das barragens varia entre 6 e 12 m, adotando-se maiores larguras para as barragens mais altas, com estruturas de concreto mais importantes. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Crista Mesmo para pequenas barragens, não é recomendável largura inferior a 3 m, para garantir condições mínimas de acesso, para a execução de serviços de manutenção. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Borda Livre (“Free Board”) N.A. Aba Aba Fundação permeável Borda livre “Free board” Núcleo máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Borda Livre (“Free Board”) É a diferença que deve ser observada entre o nível da crista da barragem e o nível máximo do reservatório, para que as ondas formadas no lago não passem por cima das barragem. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Borda Livre (“Free Board”) O nível máximo do reservatório é definido por meio de estudos hidrológicos e hidráulicos, em função das cheias consideradas para o projeto do barramento e das características dos dispositivos de extravasamento. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Borda Livre (“Free Board”) A altura das ondas que podem chegar ao talude de montante da barragem é função da velocidade do vento e da extensão do reservatório na direção do vento considerada (“fetch”). Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Borda Livre (“Free Board”) No mínimo, o valor da borda livre deve ser igual a altura da onda máxima, acrescida de 50%, para compensar a sua corrida sobre o talude da barragem e, ainda, de um valor correspondente a um fator de segurança, variável entre 0,6 e 3,0 m, dependendo da importância da barragem. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Borda Livre (“Free Board”) Para calcular a altura da onda máxima existem ábacos, como o desenvolvido pelo U. S. Bureau of Reclamation (Figura 1). Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Borda Livre (“Free Board”) )m0,3a6,0(H.5,1f em que: f : “fetch”, e H : altura máxima da onda. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Borda Livre (“Free Board”) Figura 1. Altura máxima da onda (U. S. Bureau of Reclamation). Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Aba ou Talude (Montante e Jusante) N.A. Aba Aba Fundação permeável Núcleo máx. Montante Jusante Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Aba ou Talude (Montante e Jusante) As abas ou taludes de montante e de jusante da barragem dependem dos tipos materiais com os quais ela será construída, da sua geometria interna, da fundação e das condições a que será submetida durante a sua construção e operação. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Aba ou Talude (Montante e Jusante) Pode-se tomar como valores iniciais para as inclinações (vertical:horizontal) das abas ou taludes: Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Aba ou Talude (Montante e Jusante) Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Aba ou Talude (Montante e Jusante) - Barragem de terra: 1:2 a 1:3 Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Aba ou Talude (Montante e Jusante) - Barragem de terra: 1:2 a 1:3 - Barragem de enrocamento com núcleo de terra: 1:1,5 a 1:2,0 Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Aba ou Talude (Montante e Jusante) - Barragem de terra: 1:2 a 1:3 - Barragem de enrocamento com núcleo de terra: 1:1,5 a 1:2,0 - Barragem de enrocamento com face de concreto: 1:1,3 a 1:1,5 Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Proteção das Abas ou Taludes e da Crista N.A. Aba Aba Fundação permeável Núcleo máx. Montante Jusante Crista Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Proteção das Abas ou Taludes e da Crista N.A. Aba Aba Fundação permeável Núcleo máx. Montante Jusante Crista Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Proteção das Abas ou Taludes e da Crista N.A. Aba Aba Fundação permeável Núcleo máx. Montante Jusante Crista Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Proteção das Abas ou Taludes e da Crista O talude de jusante das barragens deve ser protegido contra erosão, causada pelas águas de chuva. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Proteção das Abas ou Taludes e da Crista Nas barragens de enrocamento com núcleo de terra ou com face de concreto, o problema de erosão é resolvido, deslocando e arrumando os blocos graúdos do enrocamento para a face jusante. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Proteção das Abas ou Taludes e da Crista Nas barragens de terra, a primeira providênciaconsiste em subdividir o talude de jusante em trechos, de altura não superior a 10 m, por maio da intercalação de bermas, com cerca de 3 a 5 m de largura. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Proteção das Abas ou Taludes e da Crista Nessas bermas, são instaladas canaletas de concreto, paras coletar as águas que caem no talude do trecho superior e na própria berma, conduzindo-as, com declividade da ordem de 0,5%, para caixas, também dispostas nas bermas, a cada 100 m, aproximadamente. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Proteção das Abas ou Taludes e da Crista Com as velocidades das águas reduzidas, a erosão superficial pode ser combatida pelo simples plantio de grama, em toda a área de taludes e de bermas. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Proteção das Abas ou Taludes e da Crista O talude de montante deve ser protegido contra a erosão causada pelas ondas que se formam no reservatório. Essa proteção geralmente é feita com enrocamento, denominado “rip-rap”, cujos blocos devem apresentar dimensões mínimas, suficientes para não serem arrastados pelas ondas. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Proteção das Abas ou Taludes e da Crista O U. S. Army Corps of Engineers, apresenta as seguintes sugestões para o diâmetro médio (D50) e espessura da camada de “rip-rap”, mínimos, em função da altura máxima das ondas: Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Proteção das Abas ou Taludes e da Crista Hmáx da onda Diâm. médio (D50) Espessura da camada (m) (m) (m) 0 - 0,60 0,25 0,30 0,60 - 1,20 0,30 0,46 1,20 - 1,80 0,38 0,61 1,80 - 2,40 0,46 0,76 2,40 - 3,00 0,53 0,91 Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Proteção das Abas ou Taludes e da Crista Sob o enrocamento, deve ser colocada uma camada de transição, de material granular graúdo, cuja espessura também é função da altura das ondas: Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Proteção das Abas ou Taludes e da Crista Hmáx da onda Espessura da camada de transição (m) (m) 0 - 1,20 0,15 1,20 - 2,40 0,23 2,40 - 3,00 0,30 Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Proteção das Abas ou Taludes e da Crista A proteção deve cobrir todo o trecho do talude, desde o seu topo, até cerca de 1 m abaixo do nível mínimo de operação do reservatório. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Trincheira de Vedação N.A. Aba Aba Fundação permeável Trincheira de vedação (“Cut- off”) Núcleo máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Trincheira de Vedação (“Cut-Off”) Nas barragens com núcleo de terra, o tratamento para impermeabilização pode ser providenciado pela escavação dos materiais permeáveis, exclusivamente sob a base do núcleo. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Trincheira de Vedação (“Cut-Off”) O material escavado é então substituído por aterro, compactado nas mesmas condições que o núcleo, constituindo a chamada trincheira de vedação (“Cut-off”). Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Trincheira de Vedação (“Cut-Off”) A profundidade da trincheira de vedação fica limitada pela viabilidade da escavação ser executada mecanicamente, por meio de tratores, escavadeiras, etc, sem o uso de explosivos. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Cortina de Injeção N.A. Aba Aba Fundação permeável Cortina de injeção Núcleo máx. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Cortina de Injeção Em níveis abaixo ao da trincheira de vedação, se a fundação ainda apresenta permeabilidade elevada, o tratamento poderá ser feito por meio de injeção de cimento ou de outros materiais impermeabilizantes, tais como: silicatos ou resinas. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Cortina de Injeção Nas barragens de enrocamento com face de concreto mais antiga constituía-se uma trincheira de concreto no pé de montante. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Cortina de Injeção Atualmente para se evitar problemas de recalques diferenciais nessa zona de infiltrações excessivas de água, a laje é prolongada horizontalmente para montante, constituindo o elemento chamado “plinto”. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Cortina de Injeção É constituída por uma ou mais linhas de furos, executados no maciço rochoso, por meio de equipamento rotativo ou roto- percurssivo, que são preenchidos por injeção de calda de cimento. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Tapete Impermeável à Montante O controle de percolação de água através da fundação também pode ser realizado por um tapete impermeável construído à montante. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza N.A. ?? máx. Elementos Principais de uma Barragem Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Tapete Impermeável à Montante O objetivo do tapete é o de reduzir o gradiente hidráulico através da fundação, pelo aumento do caminho de percolação da água sob a barragem. UniversidadeEstadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Tapete Impermeável à Montante Em geral, o tapete é construído com o mesmo material e nas mesmas condições de compactação do núcleo da barragem. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Tapete Impermeável à Montante A espessura e o comprimento do tapete dependem da sua permeabilidade, da estratificação e da espessura da camada permeável da fundação e da carga do reservatório. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Tapete Impermeável à Montante São freqüentes espessuras variando entre 0,60 e 3,00 m, podendo alcançar maiores valores na região logo a montante do núcleo, para aumentar a sua eficiência. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Drenagem Interna São freqüentes espessuras variando entre 0,60 e 3,00 m, podendo alcançar maiores valores na região logo a montante do núcleo, para aumentar a sua eficiência. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Instrumentação Os instrumentos colocados em uma barragem ou em sua fundação podem fornecer informações importantes sobre o seu funcionamento. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Instrumentação Fase de construção: permite a adaptação e a revisão do projeto. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Instrumentação Fase de operação: indica medidas necessárias para eventuais correções, além de fornecer dados e parâmetros para o projeto de outras barragens, que não são possíveis de serem obtidos exclusivamente através da teoria e ou resultados de ensaios de laboratório. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Instrumentação Informações obtidas pela instrumentação: - Pressões neutras de construção; - Pressões neutras devidas à percolação de água; - Pressões neutras sobre paredes de concreto e sobre fundações; Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Instrumentação - Recalques e deslocamentos horizontais, em profundidade e na superfície; - Abertura de juntas nas rochas e em estruturas de concreto; - Vazões de percolação de água e outros. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Instrumentação Tipos de Instrumentos Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza a) Medidor de nível d’água b) Piezômetros c) Célula de pressão total d) Medidor de recalques e) Caixa sueca f) Tensiômetro g) Inclinômetro h) Medidor de vazão i) Medidor triortogonal de abertura Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Métodos Construtivos - Recalques e deslocamentos horizontais, em profundidade e na superfície; - Abertura de juntas nas rochas e em estruturas de concreto; - Vazões de percolação de água e outros. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Métodos Construtivos Frente aos inúmeros fatores a serem considerados na elaboração de um projeto de uma barragem de terra e enrocamento, ainda que se utilize a mesma metodologia de trabalho, dificilmente a seção transversal do projeto final de uma barragem será repetido para outras barragens. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza Métodos Construtivos Frente aos inúmeros fatores a serem considerados na elaboração de um projeto de uma barragem de terra e enrocamento, ainda que se utilize a mesma metodologia de trabalho, dificilmente a seção transversal do projeto final de uma barragem será repetido para outras barragens. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Cívil – Área de Geotecnia Prof. Dr. Adriano Souza F I M
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