curso-guia-de-diretrizes-para-elaboracao-de-projeto-de-barragens-e-revisao-periodica-modulo-1-etapas-dos-estudos-e-projetos

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INSTRUTOR: Carlos Henrique Medeiros
Prof., Eng. Civil, Ph.D., M.Sc.
CBDB
“CADA ESTRUTURA DE BARRAGEM 
E SEU SÍTIO GEOTÉCNICO, TEM 
UMA IMPRESSÃO DIGITAL” 
Carlos Henrique Medeiros
“ENGENHARIA É A ARTE DE TOMAR 
DECISÕES, FACE A INCERTEZA”
Prof. Victor de Mello (em Memória)
Carlos Henrique Medeiros
DOCUMENTOS UTILIZADOS NA 
ELABORAÇÃO DO GUIA COM AS DIRETRIZES 
DE PROJETO DE BARRAGENS
 Projeto Civil de Usinas Hidrelétricas, ELETROBRAS (2003)
 Normas de Projecto de Barragens – Portaria No. 846/93 de 
Setembro. Ministério de Defesa Nacional, da Administração 
interna, do Equipamento, do Planeamento e da Adminsitração 
do Território, da Economia, da Agricultura, do Desenvolvimento 
Rural e das Pescas e do Ambiente (Lisboa, 1993).
 Reglamento Técnico sobre Seguridad de Presas y Emblases, 
de março de 1996, atualizado pelo Real Decreto 9/2008 de 11 
de janeiro.
Carlos Henrique Medeiros
DOCUMENTOS IMPORTANTES COM DIRETRIZES DE PROJETO, 
CONSTRUÇÃO, OPERAÇÃO E SEGURANÇA DE BARRAGENS.
Carlos Henrique Medeiros
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Carlos Henrique Medeiros
Tipos de 
Acidentes
Terra Concreto Outros
Transbordamento 53% 29% 34%
Problemas de 
Fundação
21% 53% 30%
Problemas de 
Percolação
38% - 28%
Escorregamentos 
de taludes, 
outros.
6% 18% 8%
ESTATISTICA DE TIPOS 
DE ACIDENTES
ICOLD (1988)
PROBLEMA 
GEOTÉCNICO
QUESTÕES 
RELEVANTES:
RESISTÊNCIA
PERMEABILIDADE
DEFORMABILIDADE
PROBLEMA 
HIDROLÓGICO
Carlos Henrique Medeiros
GALGAMENTO / TRANSBORDAMENTO
PERCOLAÇÃO COM RISCO PARA 
O ATERRO E FUNDAÇÃO 
O QUE DEVE SER COMBATIDO COM UM BOM PROJETO:
ESCORREGAMENTOS 
RECALQUES / DEFORMAÇÕES: 
ATERRO E FUNDAÇÃO Carlos Henrique Medeiros
Erosão interna no corpo da barragem
Fonte: USBR, 2012
Erosão interna na fundação
Erosão interna da barragem para a fundação
Erosão interna ao longo do 
contato barragem-fundação
O QUE DEVE SER COMBATIDO COM UM BOM PROJETO:
Carlos Henrique Medeiros
1. Crista;
2. Borda livre;
3. Talude de montante;
4. Proteção do talude de montante (rip-rap);
5. Talude de jusante;
6. Proteção do talude de jusante (grama ou outro
elemento);
7. Trincheira de vedação;
8. Filtro horizontal;
9. Filtro vertical;
10.Dreno de pé;
11.Cortina de injeção;
12.Poço de alívio;
13.Tapete impermeável;
14.Sistema de drenagem das águas pluviais.
ELEMENTOS 
DE PROJETO 
Carlos Henrique Medeiros
1 - tapete impermeável
2 – rip-rap
3 – núcleo de vedação
4 – trincheira (cut-off)
5 – cortina de injeção
6 – filtro / dreno
7 – dreno horizontal
8 – enrocamento
9 – poço de alívio
10 – dreno de pé
11 – aterro compactado
12 – fundação
13 – face impermeável
14 - plinto
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4
11
12
11
10
8 8
3
5
12
13
8
14
12
TIPOS DE BARRAGENS E ELEMENTOS CONSTITUTIVOS 
Carlos Henrique Medeiros 
ELEMENTOS DE PROJETO 
(BARRAGEM DE TERRA)
Carlos Henrique Medeiros
FONTE: Prof. David de 
Carvalho (UNICAMP – SP)
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Carlos Henrique Medeiros
MODELO X PROTÓTIPO
Carlos Henrique Medeiros
Carlos Henrique Medeiros
MECANISMOS DE EROSÃO INTERNA 
(PIPING)
Carlos Henrique Medeiros
SURGÊNCIAS D´ÁGUA
Carlos Henrique Medeiros
ERROS NO DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO 
DAS ESTRUTURAS DO EXTRAVASOR OU 
SANGRADOURO: COMPORTAS, SOLEIRA 
LIVRE EM PERFIL CREAGER, BACIA DE 
DISSIPAÇÃO, CANAL DE RESTITUIÇÃO, ETC.).
Resistencia do Concreto as Ações:
Escoamento Hidráulico, Cavitação, Abrasão, etc.
erosão
Carlos Henrique Medeiros
Carlos Henrique Medeiros
FOCO NAS VULNERABILIDADES, 
CASES E EXPERIÊNCIA
Carlos Henrique Medeiros
Carlos Henrique Medeiros
Carlos Henrique Medeiros
Carlos Henrique Medeiros
• RECONHECIMENTO PRELIMINAR
Análise de fotografias aéreas, imagens de satélites, mapas geológicos, 
mapas topográficos, documentação técnica, relatórios técnicos, visitas de 
reconhecimento de campo, etc.
• INVENTÁRIO
Permitir comparações entre diversas alternativas, lay-out, etc., visando a 
seleção da melhor sob o ponto de vista técnico-econômico e ambiental. 
• PRÉ-VIABILIDADE
Permitir a elaboração de planos e programas gerais de obras e a avaliação 
dos investimentos correspondentes. 
• ANTEPROJETO
Montar um conjunto de desenhos e relatórios que apresentem e justifiquem 
as soluções técnicas.
FASES DO PROJETO (roteiro básico)
Carlos Henrique Medeiros
• VIABILIDADE
Permitir a elaboração de estimativas de custo das obras.
• PROJETO BÁSICO
Memoriais descritivos, cálculos estruturais, desenhos de 
projetos, quantitativos de materiais e serviços, planilhas de 
orçamento, cronograma básico de execução e outros 
documentos necessários ao processo de Licitação das obras .
• PROJETO EXECUTIVO
Detalhamento do Projeto Básico.
FASES DO PROJETO (roteiro básico)
Carlos Henrique Medeiros
ANTEPROJETO
70 – 80%
30 – 20%
PROJETO + 
CONSTRUÇÃO
ENGENHARIA+AMBIENTE
Carlos Henrique Medeiros
Os dados necessários para elaboração do projeto de uma barragem são:
1 – DADOS GERAIS
• Sobre a Região e Local de Implantação da Barragem;
• Mapas da Região com Indicação de Serviços, Utilidades e Benfeitorias a
Serem Afetadas;
• Dados Hidrológicos;
• Dados Climáticos;
• Dados Geológicos-geotécnicos (Mapas e Relatórios Técnicos);
• Dados Agronômicos, Etc.
2 – DADOS PARA ESTUDO DO RESERVATÓRIO
• Imagens de satélite, mapas geológicos e topográficos, da área do 
reservatório;
• Utilidades públicas e rodovias afetadas;
• Diversos: limitações para o nível d’água, áreas a serem limpas, 
desapropriadas, etc.;
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Carlos Henrique Medeiros
Aerotopográfico / 
com Drone
3 – ESTUDO DA FUNDAÇÃO DA BARRAGEM:
• Plantas topográficas e mapas geologico-geotécnicos do 
eixo da barragem e obras complementares; 
• Relatórios de ensaios geologico-geotécnicos, dos 
materiais da fundação e ensaios de caracterização e 
resistência
4 – ESTUDO DE JAZIDAS E ÁREAS DE EMPRÉSTIMO DE 
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO:
• Ensaios de caracterização e resistência dos materiais que 
constituirão o corpo da barragem.
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Carlos Henrique Medeiros
Vídeo / Geofísica / GPR, etc.
CRITÉRIOS DE PROJETO
• Características do local da obra: geologia, morfologia, 
disponibilidade de materiais de construção, controle de desvio 
do rio durante a construção, etc.
• Fatores hidrológicos para o projeto de desvio do rio e do 
sangradouro e controle durante o enchimento do reservatório;
• Aspectos estruturais, de estabilidade e hidráulicos;
CRITÉRIOS DE CONSTRUÇÃO
• Programa e prazo de construção;
• Materiais de construção:balanço entre escavações e as 
exigências das obras permanentes;
• Compatibilidade entre as diversas etapas construtivas e 
economia;
• Equipamentos e centrais de construção disponíveis, britadores, 
etc.
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Carlos Henrique Medeiros
CRITÉRIOS ECONÔMICOS
• Custo mínimo de construção;
• Custo financeiro: juros durante a construção;
• Economia nos custos de manutenção e operação 
dos equipamentos.
CRITÉRIOS AMBIENTAIS
• poluição dos rios (efluentes líquidos, etc.),
• estanqueidade do reservatório, 
• natureza química da água armazenada, 
• erosão e assoreamento (turbidez, 
• sedimentação);
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Apud: GUY H. M. BOURDEAUX
Curso de Barragens de Terra e Enrocamento: Projeto e Construção. CEB – Clube de Engenharia da Bahia (1979)
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Carlos Henrique Medeiros
Apud: GUY H. M. BOURDEAUX
Curso de Barragens de Terra e Enrocamento: Projeto e Construção. CEB – Clube de Engenharia da Bahia (1979)
FATORES TOPOGRÁFICOS
• Declividade das ombreiras;
• Variações de declividades das ombreiras e 
irregularidades topográficas;
• Distancia das jazidas e seus acesos;
• Geometria longitudinal das encostas;
• Depressões no fundo rochoso do rio;
• Posição e forma do eixo da barragem com 
relação ao eixo do rio.
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Carlos Henrique Medeiros
Apud: GUY H. M. BOURDEAUX
Curso de Barragens de Terra e Enrocamento: Projeto e Construção. CEB – Clube de Engenharia da Bahia (1979)
CONDICIONANTES TOPOGRÁFICOS E GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS
RISCO DE ERRO NA ESCOLHA DO LOCAL 
DE IMPLANTAÇÃO DA BARRAGEM E TIPO
Carlos Henrique Medeiros
ROCHA AFLORANTE / 
TOPOGRAFIA 
ACIDENTADA, VALE EM 
FORMA DE V ABERTO
ROCHA AFLORANTE NA 
OMBREIRA ESQUERDA / 
CAMADA DE ALUVIONAR / 
TOPOGRAFIA SUAVE VALE 
EM FORMA DE U ABERTO
RISCO GEOLÓGICO
CONDICÕES ADVERSAS NÃO 
ANTECIPADAS OU PREVISTAS 
NO PROJETO
Carlos Henrique Medeiros
FONTE: MANUAL DO EMPREENDEDORB SORE SEGURANÇA DE
BARRAGENS - VOLUME II / GUIA DE ORIENTAÇÃO E
FORMULÁRIOS PARA INSPEÇÃO DE SEGURANÇA DE
BARRAGEM (ANA, 2016)
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PREVISTO X EXECUTADO
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Carlos Henrique Medeiros
Apud: GUY H. M. BOURDEAUX
Curso de Barragens de Terra e Enrocamento: Projeto e Construção. CEB – Clube de Engenharia da Bahia (1979)
Carlos Henrique Medeiros
FATORES GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS
• Tipo de Fundações: solo x rocha (permeáveis, 
compressíveis, colapsíveis, etc.); 
• Espessura de Aluviões;
• Espessuras de Argilas Mole (solo mole);
• Condições dos Solos “in-situ” nas Ombreiras: 
avaliar erodibilidade e colapsividade, quando 
da saturação (resistencia, deformabilidade e 
permeabilidade);
• Tipo de rocha / fraturamento / alteração; 
• Presença de matacões (blocos de rocha);
• Materiais de Construção: terrosos, arenosos e 
pétreos.
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Qualidade
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25 – 50 Ruim
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90 - 100 muito boa
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testemunhos > 10 cm ) x 100 / 
comprimento total do 
testemunho de rocha
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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA:
Sondagem Rotativa - SR
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Carlos Henrique Medeiros
ESQUEMA DO ENSAIO DE PERDA D’ÁGUA SOB PRESSÃO
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CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA EM TERMOS DE 
ENSAIOS DE PERDA D’ÁGUA SOB PRESSÃO
Carlos Henrique Medeiros
QUALIDADE 
DO ENSAIO?
Carlos Henrique Medeiros
• Erros na avaliação dos parâmetros de projeto, ex. % 
RQD, permeabilidade k (cm/s) ou unidades Lugeon 
(Lu ou L), etc.
• Desconhecimento e/ou erros de interpretação dos 
gráficos dos ensaios de perda d’água sob 
pressão.
GEOTÉCNICO OU GEÓLOGO QUALIFICADO?
CASO CONTRÁRIO:
Carlos Henrique Medeiros
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Carlos Henrique Medeiros
Carlos Henrique Medeiros
1. ERROS DE INTERPRETAÇÃO DOS 
RESULTADOS DOS ENSAIOS DE CAMPO: 
SONDAGENS C/ SPT, ROTATIVAS, MISTAS E, 
PRINCIPALMENTE, ENSAIOS DE INFILTRAÇÃO 
E PERDA D’ÁGUA SOB PRESSÃO;
2. ERROS NA FORMULAÇÃO DO MODELO 
GEOMECÂNICO, COMPREENDENDO ERROS DE 
REPRESENTAÇÃO DOS CONTATOS E/OU 
INTERFACES, ATITUDES, COMPARTIMENTAÇÃO 
DO MACIÇO, ETC. QUAIS SEUS EFEITOS NO 
COMPORTAMENTO DA ESTRUTURA A SER 
IMPOSTA?
INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA-GEOTÉCNICA INSUFICIENTE
Em Geral: 0,5 a 1,0% do Custo do ProjetoR
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CUSTOS MÉDIOS DE UMA INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA
PROJETO /
OBRA
% CUSTO
TOTAL DO 
PROJETO
% CUSTO COM 
A FUNDAÇÃO
Edificações / 
Edifícios
0,05 – 0,2 0,5 – 2,0
Estradas 0,2 – 1,5 1,0 – 5,0
Barragens 1,0 – 3,0 1,0 – 5,0
Ref. Foundation of Engineering Geology, A. C. Waltham (1994)
A MAGNITUDE E CUSTO DE UMA CAMPANHA DE INVESTIGAÇÃO 
GEOTÉCNICA VARIA CONSIDERAVELMENTE, EM FUNÇÃO DAS 
CARACTERISTICAS DO PROJETO / OBRA E DA COMPLEXIDADE E/OU 
DIFICULDADES DAS CONDIÇÕES DO SUBSOLO.
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Carlos Henrique Medeiros
3 - ERROS NA IDENTIFICAÇÃO DOS “DEFEITOS”, DEVIDO À 
ELABORAÇÃO DE MAPA GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO, 
EXCESSIVAMENTE GEOLÓGICO E;
4 - ERROS NO PLANEJAMENTO DA REFERIDA CAMPANHA DE 
SONDAGENS, SEM AVALIAÇÃO RIGOROSA POR PROFISSIONAL 
COM EXPERIENCIA DE GEOTECNIA, DAS ZONAS CRÍTICAS E 
NOTÁVEIS EM SUPERFÍCIE. MAPEAMENTO GEOLÓGICO-
GEOTÉCNICO SEM DETALHAMENTO SUFICIENTE PARA O 
PLANEJAMENTO DO PROGRAMA DE SONDAGENS.
> No. DE SONDAGENS NÃO IMPLICA EM > SEGURANÇA
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Carlos Henrique Medeiros
Carlos Henrique MedeirosOBRA + ADEQUAÇÃO DO 
PROJETO EXECUTIVO
OBRA + ADEQUAÇÃO DO 
PROJETO EXECUTIVO
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GALGAMENTO DURANTE A CONSTRUÇÃO
Determinação da Cheia de Desvio do Rio (TR=20 ou 25 anos)
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BARRAGEM DE GASPARINO – Cel. João Sá / BA
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ASPECTOS CONSTRUTIVOS: 
Obras de Desvio do Rio
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BUREAU OF RECLAMATION
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Carlos Henrique Medeiros
CONCRETO DE 
REGULARIZAÇÃO 
(BERÇO)
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ENSAIOS LABORATORIAIS
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ENSAIOS LABORATORIAIS
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ENSAIOS DE PERMEABILIDADE
CARGA 
CONSTANTE:
SOLOS ARENOSOS / 
SILTOSOS
CARGA VARIÁVEL:
SOLOS ARGILOSOS
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ENSAIOS TRIAXIAIS
ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO
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As analises de estabilidade de barragens de terra,
devem ser verificadas para as condições de:
- Final de construção,
- Condição normal de operação e,
- Rebaixamento rápido.
Essas análises serão inócuas se não forem utilizados
parâmetros de resistência (c’ e ø’), obtidos em
ensaios de cisalhamento que simulem com a máxima
fidelidade possível, as condições de solicitações
previstas para o maciço.
- Ensaio Q (quick), rápido ou UU
(unconsolidated-undrained), não
consolidado-não drenado, nos quais não é
permitida a consolidação do corpo de prova
(CP) no ensaio triaxial, sob a ação da tensão
de confinamento (σ3), sendo o teor de
umidade do CP, mantido constante ao longo
do ensaio. É utilizado em ensaios de amostras
de material compactado e “impermeável”, para
simular as condições de carregamento
(solicitações) e condição de ruptura por
cisalhamento que espera, ocorra, no final da
construção do aterro.
ENSAIOS TRIAXIAIS (ESPECIAIS)
Carlos Henrique Medeiros
- Os ensaios R (rapid), rápido ou CU (consolidated-undrained), consolidado
drenado, são aqueles em que é permitida a consolidação do CP sob a ação de σ3,
mantendo o seu teor de umidade constante. A diferença entre o ensaio R e o CU é
que no CU, é medida a pressão neutra (u) durante todo o ensaio. Os testes se
aplicam para condição em que o material semi-impermeável ou “impermeável” do
aterro, seja consolidado completamente, e rompido sem que as pressões neutras (u)
se dissipem.
- Os ensaio S (slow), lento ou CD (consolidated-drained), consolidado-drenado,
permitem a consolidação da amostra (CP) sob a ação das tensões iniciais ou de
confinamento (σ3) e para cada incremento da tensão vertical (σ1) ou deviatórica (σ1 –
σ3) durante o ensaio, até a ruptura.
ENSAIOS TRIAXIAIS (ESPECIAIS)
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TIPO DE 
SOLICITAÇÃO 
FATOR DE 
SEGURANÇA 
MÍNIMO FS mín 
ENSAIO TRIAXIAL 
RECOMENDADO 
OBSERVAÇÃO 
Final de Construção 1,3 Q ou S 
Taludes de Montante 
e Jusante 
Rebaixamento 
Rápido a partir do 
NA máx normal 
1,0 R ou S 
Talude de Montante 
(usar envoltória 
composta) 
Reservatório 
parcialmente cheio 
com fluxo 
permanente 
1,5 
(R+S)/2 para R<S e 
S para R>S 
Talude de Montante 
(usar envoltória 
intermediaria) 
Reservatório cheio 
com fluxo 
permanente 
1,5 
(R+S)/2 para R<S e 
S para R>S 
Talude de Montante 
(usar envoltória 
intermediaria) 
Sísmos 1,0 - 
Taludes de Montante 
e Jusante 
 Fonte: U.S. Corps of Engineers
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FATORES DE SEGURANÇA P/ TIPO DE 
SOLICITAÇÃO COM BASE NOS ENSAIOS 
TRIAXIAIS (ESPECIAIS)
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MODELAGEM COMPUTACIONAL
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Fonte: David de Carvalho (UNICAMP)
D 85 (SOLO)
D 15 (FILTRO)
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CRITÉRIOS DE FILTRO
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EXECUÇÃO DE FILTRO E DRENO / TRANSIÇÕES
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Cargas primárias:
• Peso Próprio,
• Pressão de água a montante e jusante,
• Forças de percolação e subpressão.
Cargas secundárias:
• Empuxo e pressões devido ao acúmulo de sedimentos, no 
paramento de montante (assoreamento),
• Pressão devido ao acúmulo de gelo,
• Forças devido a ação do vento,
• Pressão devido as ondas geradas no reservatório,
• Forças de reação da fundação.
• Tensões de origem térmica (internas)
Cargas excepcionais:
• Forças sísmicas (terremotos e sísmos induzidos)
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CONDIÇÕES DE CARREGAMENTO A ADOTAR NOS ESTUDOS 
DE ESTABILIDADE GLOBAL E DE AVALIAÇÃO DOS ESFORÇOS 
INTERNOS (TENSÕES) PARA AS ESTRUTURAS CIVIS DOS 
APROVEITAMENTOS HIDRÁULICOS (ELETROBRÁS, 2003).
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DEMO - CALCULO E VERIFICAÇÃO DE ESTABILIDADE DE 
BARRAGEM DE CONCRETO GRAVIDADE
FONTE: GÊNESE
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Material do Aterro H  5,00 metros 5,00  H  10 metros 
Solos Argilosos 
Montante - 1 : 2 
Jusante – 1 : 1,75 
Montante – 1 : 2,75 
Jusante – 1 : 2,25 
Solos Arenosos 
Montante - 1 : 2,25 
Jusante – 1 : 2,00 
Montante - 1 : 3,00 
Jusante – 1 : 2,25 
Areias e Cascalhos 
Montante - 1 : 2,75 
Jusante – 1 : 2,25 
Montante - 1 : 3,00 
Jusante – 1 : 2,50 
Pedras de mão 
(barragens mistas) 
Montante – 1 : 1,35 
Jusante – 1 : 1,30 
Montante – 1 : 1,50 
Jusante – 1 : 1,40 
 
Tabela IV.3.1- Inclinação de taludes ( Vertical : Horizontal ) em função do tipo de solo e altura da 
barragem (Eletrobrás, 2000 ). 
TALUDE DE MONTANTE / JUSANTE
Carlos Henrique Medeiros
MUITO OBRIGADO 
PELA ATENÇÃO!
Eng. Carlos Henrique Medeiros
chmedeiros@terra.com.br