06 Grandes Estruturas

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GRANDES ESTRUTURAS
Notas da Aula 06
Objetivo da Aula 06:
-Construção de barragens de concreto, terra e enrocamento;
O que é uma barragem?
As barragens , com o objetivo de interromper o curso normal do rio e
permitir a formação do reservatório são estruturas artificiais,
construídas transversalmente ao curso de um rio, onde a arte de
controlar o fluxo e as estabilizações dos taludes devem ser projetados
para atender os requisitos de segurança básicos estabelecidos em
fundações do tipo da obra e das diversas condições de carregamento
admitidas (Comitê Brasileiro de Barragens, 2011).
Os diques, semelhantes às barragens são normalmente construídos
em solo e rocha, não possuem vertedouros, e geralmente destinam-
se a propiciar área seca ou reservatório de água.
Finalidade
Finalidade primordial - criação de lagos para:
• Regularização de vazão em períodos de chuva ou estiagem;
• Captação de água
• Formação de desnível para configuração da energia hidráulica;
• Elevação de nível para rotas hidroviárias;
• Paisagismo e conforto;
• Piscicultura;
• Recreação.
Tipos de Barragens
• Podem ser construídas:
- Em solo
- Em rocha e revestidos por solos (ensecadeiras);
- Em rocha com núcleo impermeável;
-Rocha e solo e paramento impermeável (concreto);
-Barragens de gravidade em concreto;
-Barragens de concreto em arco;
-Barragens de concreto aliviadas;
-Barragem de contrafortes.
• O projeto de barragens é multidisciplinar envolvendo a hidrologia, 
hidráulica, mecânica das rochas, mecânica dos solos e estruturas.
Histórico
• A construção de barragens sempre esteve presente na história da
humanidade e algumas alcançaram grandes dimensões como uma
construída no Ceilão com 17 km de extensão e 21 m de altura;
• No Brasil as barragens eram construídas por métodos empíricos e só
a partir de 1907 surgiram os primeiros procedimentos racionais para
o projeto dessas obras e atualmente são construídas barragens de
terra com altura de até 150 m;
• A utilização do concreto é mais recente, mas ocorre a mais de 120
anos, porém sua utilização começou a desenvolver-se na 2ª metade
do século XX;
Vídeos Recomendados - Barragens
Segurança no Brasil https://www.youtube.com/watch?v=If57BMOy5Xk
Estabilidade de Taludes https://www.youtube.com/watch?v=vRdTL9Tcv2w
As dez maiores barragens do 
mundo
https://www.youtube.com/watch?v=6C9I9xSPxco
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Barragens de Terra
• Característica: baixa permeabilidade;
• Fundações resistentes(rochas ou rochas alteradas) ou materiais com
deformabilidade e resistência compatíveis com o maciço;
• São construídas com solos de granulometria fina a grossa;
• As mais comuns são as homogêneas (construídas com um único material)
e as zonadas (núcleo impermeável e zonas adjacentes com solo mais
permeável);
• Ambas são construídas compactando o solo por camadas por meio de
rolos compactadores;
• As barragens de terra requerem taludes inclinados (2,5 a 2,0 (H):1(V))
para evitar escorregamentos e processos erosivos enquanto que as
barragens de concreto permitem perfis mais esbeltos.
Barragens em Solo
Acidentes em Barragens
• Os acidentes nesse tipo de barragem ocorrem quando tensões de
cisalhamento de um plano ultrapassam a resistência dos materiais;
• Acidentes mais comuns, que podem ser potencializados pelo
acréscimo de poro pressão – pressão nos interstícios do solo:
• Galgamento devido a passagem de água sobre a barragem (overtopping);
• Erosão interna ou de jusante (piping ou entubamento);
• Deslizamento de talude:
• Durante a construção;
• Do talude de jusante devido a infiltrações;
• Do talude de montante devido a rebaixamento rápido do reservatório;
• Anomalia nas fundações;
• Abalos sísmicos.
Controle e Direcionamento das Infiltrações
• Filtros ou drenos de areia/ brita para controlar e direcionar as
infiltrações:
• Tapetes drenantes, geralmente construídos rente às fundações;
• Drenos verticais (chaminés) direcionam as infiltrações atuantes no maciço;
• Processos para controle diminuição das infiltrações:
• Injeções impermeabilizantes;
• Trincheiras de vedação na base da barragem com solo compactado;
• Diafragma de cimento e argila;
• Cortina de estacas prancha;
• Aumento do caminho de percolação com tapetes impermeáveis.
Filtros
• As forças de percolação da água podem provocar erosão e causar
problemas que podem levar a situações catastrófica caso haja a ruptura
da barragem devido a surgências no talude de jusante;
• O sistema de drenagem interna visa proteger o solo de possíveis erosões
é normalmente constituído por tapetes drenantes e filtros em chaminé,
construídos com material granular;
• Os tapetes normalmente apoiados sobre a superfície das fundações,
construídos em camadas e compactados com rolos vibratórios;
• Os filtros normalmente tem espessura de 1 metro e pode ser construído
junto com o aterro, sendo compactado juntamente com o aterro, ou,
após feito o aterro, atingindo a espessura de 1 ou 2 metros, e feita a
escavação e lançado o material filtrante a ser compactado com placa
vibratória.
Controle de Permeabilidade
Bermas
Para proteção dos taludes muito altos, a montante contra a ação de ondas
formadas no reservatório, e a jusante contra a ação das chuvas, podem ser
construídas bermas que servirão de apoio para blocos de rocha justapostos (rip
rap), juntamente com sistemas de escoamento, canaletas e recobrimento vegetal.
Barragens de Enrocamento
• O enrocamento é constituído de blocos fragmentados de rocha ou cascalho
compactados em camadas com rolos vibratórios e uma membrana
impermeável na face de montante;
• Fundações resistentes(rochas ou rochas alteradas) ou materiais com
deformabilidade e resistência compatíveis com o maciço;
• Os finos podem estar presentes na sua constituição, mas sua quantidade
não deve interferir na permeabilidade desenvolvendo poro pressões;
• As rochas que deve preencher a barragem precisa ser inalterada ao
intemperismo físico e químico (gnaisse, diabásio);
• Os blocos são colocados de modo a ter o maior contato entre as superfícies
e os vazios são preenchidos por material de menos tamanho.
Barragens de Enrocamento
Barragens de Concreto
• As barragens de concreto exercem grandes tensões na fundação e é 
muito importante que a fundação seja em rocha sã;
• A temperatura influencia na construção de barragens de concreto 
pois seus valores extremos podem causar trincas na estrutura;
• O perfil transversal desse tipo de barragem é dimensionado para 
garantir:
• que as tensões atuantes estejam dentro dos limites pré estabelecidos;
• Estabilidade para o corpo da barragem, contra deslizamento na fundação.
• Quanto ao processo construtivo pode ser de concreto a gravidade 
ou de concreto compactado a rolo.
Barragens de Concreto Gravidade
Sua estabilidade é garantida
principalmente pelos esforços de
gravidade.
Seu perfil transversal clássico é triangular
com o vértice oposto ao menor cateto na
altura do N. A. máximo acrescido da
crista da barragem.
De maneira geral são construídas com
inclinação 0,75 (H): 1 (V).
A sub pressão pode agir no plano da fundação e dentro do
concreto da barragem, daí a necessidade de utilizar
dispositivos especiais para diminuir a sub pressão.
Esforços Atuantes
• Esforços verticais:
• Peso próprio do corpo da barragem;
• Peso da água atuando sobres planos inclinados da barragem;
• Pressão da água no plano da fundação;
• Pressão intersticial d’ água no concreto;
• Esforços provenientes de terremotos.
• Esforços horizontais:
• Pressão d’ água no reservatório;
• Pressão d’ água de jusante;
• Esforços provenientes das ondas do reservatório;
• Esforços provenientes de camadas de gelo (quando houver);
• Empuxo do lodo decantado;
• Esforços provenientes do atrito
• Esforços provenientes de terremotos.
Seção Típica
O peso da barragem depende do peso
do concreto, podendo-se utilizar valores
maiores para os agregados graúdos(p.
ex. 15 cm).
Em todos reservatórios encontra-se
deposição de lodo em frente a
barragem. Há a necessidade de se levar
em conta esse efeito, principalmente em
barragens pequenas.
Devido ao grande volume do corpo de
concreto a barragem é dividida ao longo
de seu eixo em blocos de 15m por
juntas de dilatação
A concretagem deve ser feita em
camadas de 1,5 m de altura em áreas de
15 x 15 m, utilizando gelo na massa para
combater o calor de hidratação do
cimento.
Barragens de Concreto Aliviadas
A fim de diminuir o
consumo de concreto
procura-se utilizar
seção transversal
mais econômica como
mostra a figura de
barragem na Itália
com “pilares ocos”.
Barragens em Arco
O vale para sua
implantação deve ser
estrito e regular. A
forma curva faz com
que as pressões sejam
transmitidas para as
ombreiras. A
estabilidade depende
da geologia local.
Barragem com Contrafortes
Os contrafortes tem forma
triangular e a frente de
montante inclinada para
obter um acréscimo devido
a pressão de água. A
parede vedante é formada
por lajes ou abóbodas
cilíndricas em forma
demeio círculo. Há maior
economia de concreto,
mas altos gastos com
formas e cimbramentos.
Outros Elementos: Ensecadeiras
As ensecadeiras destinam-se a
desviar as águas do leito, total
ou parcialmente, para
permitir o tratamento das
fundações, a construção de
diques de terra ou estruturas
de concreto em seco. As mais
comuns são construídas com
solo e blocos de rocha.
A Escolha da Barragem
• A escolha do tipo de barragem a ser construída
envolve as características físicas do local e uma
série de fatores técnicos, econômicos, sociais,
ambientais, a facilidade para obtenção de material
adequado para a construção, etc. ;
• Dentre os fatores físicos destacam-se:
• Topografia – em vales mais estreitos , com paredes
rochosas, normalmente a solução será uma barragem de
concreto, e em locais mais abertos uma barragem de
terra;
• Geologia e condições das fundações – as condições das
fundações dependem da espessura e características
físicas, químicas e mineralógicas da rocha que suportará o
peso da barragem, a presença de acamamento,
xistosidade, dobras, fraturas. Normalmente a rocha sã
aceita qualquer tipo de barragem, já os solos
sedimentares, com tratamentos adequados podem servir
de fundação dependendo da altura da barragem.
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A Escolha da Barragem
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A Escolha da Barragem
Barragens - Mineração
Fonte: G1 Economia, https://g1.globo.com/economia, Jan/2019.
https://g1.globo.com/economia
Barragens - Mineração
Fonte: G1 Economia, https://g1.globo.com/economia, Jan/2019.
Barragens de Rejeitos:
As barragens de rejeitos de minério de ferro são estruturas construídas para armazenar
resíduos resultantes do beneficiamento, que é quando ocorre a separação do material
rico, com valor econômico, do rejeito, que é o material sem demanda de mercado.
Segundo os dados disponíveis no site da ANM existem hoje no país 839 barragens de
mineração, sendo que 449 deles estão inseridas na Política Nacional de Segurança de
Barragens (PNSB).
A barragem que se rompeu em Brumadinho, na Mina Córrego do Feijão, tinha 86 metros
de altura e começou a ser construída em 1976 pela Ferteco Mineração (adquirida pela
Vale em 2001). Em comunicado divulgado no domingo (27), a Vale informou que a
barragem estava inativa, sem receber novos rejeitos, desde 2015.
https://g1.globo.com/economia
Barragens - Mineração
Fonte: G1 Economia, https://g1.globo.com/economia, Jan/2019.
https://g1.globo.com/economia
Barragens - Mineração
Fonte: G1 Economia, https://g1.globo.com/economia, Jan/2019.
https://g1.globo.com/economia
Barragens - Mineração
Fonte: G1 Economia, https://g1.globo.com/economia, Jan/2019.
https://g1.globo.com/economia
Barragens - Mineração
Fonte: G1 Economia, https://g1.globo.com/economia, Jan/2019.
https://g1.globo.com/economia
Barragens - Mineração
Fonte: G1 Economia, https://g1.globo.com/economia, Jan/2019.
Tipo de barragem que rompeu
A barragem que se rompeu usava o sistema “a montante”, que cresce por meio de
camadas (geralmente na forma de degraus), chamado de alteamento (ou elevação),
feitas com o próprio rejeito que resulta do beneficiamento do minério de ferro. O rejeito é
formado basicamente por ferro, sílica e água.
A mineração nesse tipo de barragem geralmente faz uso de água para beneficiar o
material, valendo-se de grandes reservatórios. Por isso, no processamento do minério de
ferro, o rejeito tem alta umidade e característica de lama. Este modelo é o mais barato e
considerado menos seguro devido a maior complexidade de controle de drenagem e do
monitoramento da estabilidade da estrutura de contenção.
Vídeo: GloboPlay – Jornal Nacional
https://globoplay.globo.com/v/7339045/
https://g1.globo.com/economia
https://globoplay.globo.com/v/7339045/
Bibliografia
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QUESTÕES AULA 06:
LINK - Google Forms fornecido pelo Professor
https://forms.gle/awLEt5RomURV4MFt9
GRANDES ESTRUTURAS - BARRAGENS
https://forms.gle/awLEt5RomURV4MFt9