ESTUDO DA APLICAÇÃO DA GEOLOGIA NA CONSTRUÇÃO DE BARRAGENS

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CENTRO UNIVERSITÁRIO LUTERANO DE SANTARÉM
CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL
AMANDA SILVA BARBOSA
BRAYAN LUIZ BATISTA OLIVEIRA
CAIO VINÍCIUS DE MORAIS COELHO
LUCAS MOURA FERREIRA
MADSON MARINHO MARQUES
ESTUDO DA APLICAÇÃO DA GEOLOGIA NA CONSTRUÇÃO DE BARRAGENS
	
Santarém - PA
2018
AMANDA SILVA BARBOSA
BRAYAN LUIZ BATISTA OLIVEIRA
CAIO VINÍCIUS DE MORAIS COELHO
LUCAS MOURA FERREIRA
MADSON MARINHO MARQUES
ESTUDO DA APLICAÇÃO DA GEOLOGIA NA CONSTRUÇÃO DE BARRAGENS
Artigo apresentado à disciplina de Geologia Aplicada, do curso de Engenharia Civil do Centro Universitário Luterano de Santarém - CEULS/ULBRA, como requisito para obtenção da nota parcial do semestre, sob orientação da professora Brenda Rúbia G. de Souza.
	
Santarém - PA
2018
ESTUDO DA APLICAÇÃO DA GEOLOGIA NA CONSTRUÇÃO DE BARRAGENS
Amanda Silva Barbosa[footnoteRef:1] [1: Acadêmico do curso de Engenharia Civil – amandabarbosa.3208@gmail.com] 
Brayan Luiz Batista Oliveira[footnoteRef:2] [2: Acadêmico do curso de Engenharia Civil – brayanluizoliveira@gmail.com] 
Brenda Rúbia G. de Souza[footnoteRef:3] [3: Docente da Universidade Luterana do Brasil (Santarém - PA) – rubiasouza20@gmail.com] 
Caio Vinícius de Moraes Coelho[footnoteRef:4] [4: Acadêmico do curso de Engenharia Civil – kaiogsb_stm@hotmail.com] 
Lucas Moura Ferreira[footnoteRef:5] [5: Acadêmico do curso de Engenharia Civil – lucas.moura,f@icloud.com] 
Madson Marinho Marques[footnoteRef:6] [6: Acadêmico do curso de Engenharia Civil – madson-force@hotmail.com
] 
Resumo
 O presente artigo trata da aplicação dos conhecimentos de geologia na construção de barragens, propondo-se a discorrer acerca da relevância do estudo da geologia para o ramo da construção civil. As barragens são elementos estruturais de contenção de água destinados a variadas finalidades, que colabora para o desenvolvimento da região onde se situa. A construção de barragens, assim como as demais atividades antrópicas, é responsável por gerarem impactos que atingem variados campos de desenvolvimento em um país, quer seja no âmbito social, econômicos ou até políticos. Portanto, para que os impactos gerados não comprometam a qualidade de vida da população e o desenvolvimento da região onde se localiza é imprescindível a atenção ao planejamento da obra, sendo para tanto importante a correta realização de estudos geotécnicos, hidrológicos, geológicos e topográficos a fim de propiciar um melhor conhecimento do solo onde se pretende construir. 
Palavras-chave: Geologia. Barragem. Problemas das barragens. Construção civil. 
1	INTRODUÇÃO
A construção de barragens consiste em uma obra da engenharia civil de grande importância social, pois colabora para o desenvolvimento da região onde está encontra-se situada, sendo este um elemento indispensável e fundamentais à sociedade. Tais construções quando executada em grandes proporções geram impactos no meio ambiente, haja visto que a sua implantação modifica o regime de escoamento do rio, influência ainda nos níveis freáticos e na paisagem do ambiente em que foi construída (BARBOSA; ALMEIDA; LÍCIO et al., 2013, p. 1). Além das alterações descritas, a construção de uma barragem também impacta nas formações geológicas, em virtude do represamento que faz com que as descritas formações fiquem saturadas e passem a ter alterações em seu comportamento. 
O histórico da aplicação dos conhecimentos geológicos em construções de barragens teve início no Brasil na década de 50 do século passado, contudo tais conhecimentos só foram implementados de maneira sistemática nos projetos construtivos de barragens em meados da década de 60, influenciados pelos trabalhos desenvolvidos pelo Comitê de Estudos Energéticos da Região Centro Sul – CORESP. L. Ao final desta década foi disponibilizada uma tecnologia de investigação geológica, construído de modo a adequar-se as condições brasileiras (ABGE, 2011). 
Na obra anteriormente citada há relatos de que após os primeiros avanços tecnológicos, foram empreendidos novos métodos, procedimentos aplicados no teste e aperfeiçoamento das barragens construídas nos territórios brasileiros na década de 70, com resultados obtidos a partir de pesquisas e estudos realizados em campo e em laboratórios, oportunizando assim a criação de tecnologias brasileiras uteis à construção de grandes barragens a serem locadas em regiões tropicais. Segundo os relatos destacados na obra de ABGE, as décadas de 80 e 90, foi marcada pela redução dos investimentos nos projetos de construção de usinas hidroelétricas, fato que culminou na contenção dos avanços tecnológicos. O mercado de projetos voltados a construção das hidroelétricas tornou-se novamente aquecida por volta do ano de 2001, com elaboração de projetos para usinas de médio porte, sendo realizada as primeiras construções de grande porte entre os anos de 2008 e 2016 com a construção das usinas do rio Madeira. 
Atualmente, em razão da crise econômica que acometeu o Brasil, houve o desaquecimento no mercado da construção civil, contudo as obras de barragens representaram papel primordial no desenvolvimento do pais. Desta forma, o presente artigo trata e tem por finalidade ressaltar a importância do estudo da geologia na construção de barragens, para tanto far-se-á a apresentação da definição, finalidades e os tipos de barragem existentes, seguido do destaque a aplicação dos conhecimentos de geologia para tais obras. Ao fim, serão apresentadas as considerações finais obtidas ao longo do estudo ora tratado. 
2	Definição e finalidade das barragens 
Filho (2008, apud. BARBOSA; ALMEIDA; LÍCIO et al., 2013, p. 1), definem barragem como “um elemento estrutural, construído transversalmente a vales ou depressões com o objetivo de elevar o nível da água dos cursos naturais, ou para formar reservatório destinado à acumulação de água”, sendo, portanto, um elemento capaz de modificar as condições ambientais da região onde for situada e de gerar impactos geológicos e sociais proporcionais a magnitude do projeto. 
As barragens podem ser projetadas para diferentes finalidades, "as primeiras barragens construídas tiveram a finalidade de armazenar água para garantir consumo durante períodos de seca" (OLIVEIRA; VAZ; CARNEIRO, 2014, p.32). Estas estruturas podem ser concebidas fazendo-se uso de materiais rochosos, terrosos ou de concreto conforme as especificações, necessidades do projeto em questão. 
Dentre as funções atribuídas às barragens, Barbosa, Almeida e Lício et al. (2013, p. 1) destacam por principais as finalidades que se encontram listadas na Figura 1, que podem ser exploradas de maneira individual ou em conjunto. 
Figura 1: Quadro das principais finalidades das barragens
	Principais finalidades das barragens
	Geração de energia elétrica nas chamadas Usinas Hidroelétricas
	Abastecimento de água nos setores residenciais e industriais e agrícolas
	Contenção de enchentes, destinadas a proteger os territórios a jusante da barragem
	Irrigação de produtos agrícolas
	Contenção de sedimentos
	Navegação
	Turismo e Lazer
	Piscicultura nas comunidades ribeirinhas
Fonte: Barbosa, Almeida e Lício et al., 2013.
Em referência as finalidades destacadas pode-se inferir que as barragens correspondem a obras de grande importância e que independente da função a ser por ela desempenhada faz necessário a elaboração prévia de planejamentos para que seja possível definir o local onde a mesma pode ou não ser construída, considerando-se no processo de planejamento como a obra em questão poderá interferir nas condições sociais, ambientais, geológicas e geotécnicas da região, levando-se em consideração ainda os fatores correlacionados (hidráulicos, hidrelétricos, político, econômico, social e ambiental). 
Para a definição do local de implantação da barragem deve-se atentar para a concepção e o objetivo da obra. As obras destinadas a geração de energia necessitam de maiores desníveis topográficos e maior vazão, a escolha de seus componentes associa-se a condicionantes operacionaise econômicas, sendo priorizado para tal função locais que permitam o uso de eixos de barramento que permitam “menor volume de aterro, melhores condições de fundação e menores distâncias de transporte dos materiais de construção” a fim de proporcionar a redução dos custos inerentes a obra (2008, apud. BARBOSA; ALMEIDA; LÍCIO et al., 2013, p. 2). Portanto a finalidade da barragem influência diretamente na escolha do tipo de barragem a ser executada no local determinado, associando-se na etapa de definição aspectos técnicos tais como: condições de acesso, fundação, topográficas, a disponibilidade de matérias de construção no local, entre outros. 
2.1	Tipos de barragens
 A construção de barragens é realizada sobre águas superficiais com a finalidade de intervir no percurso da água. Para que atendam a tal finalidade durante o processo de construção deve-se fazer uso de projetos, acompanhamento técnico durante as etapas construtivas, e após construída é importante e necessário que seja realizado o primeiro enchimento para testar se o funcionamento de todos os elementos constituintes encontram-se com o funcionamento almejado em projeto possam funcionar da forma esperada. Com a conclusão da obra é ainda necessária a realização de vistorias periódicas da barragem para acompanhar o funcionamento da mesma durante toda sua vida útil para que possam ser realizadas intervenções de manutenções caso sejam necessárias. 
Segundo Barbosa, Almeida e Lício et al. (2013, p. 2), a classificação da barragem é realizada em função de seu objetivo, projeto hidráulico e materiais a serem empregados nos processos de construção das mesmas. Em sua obra Viana (2010), trata as referidas classificações, as quais encontram-se descritas de maneira sucinta a seguir.
· Quanto ao objetivo, as barragens podem ser classificadas como: 
a) Barragens de derivação: constituídas em rios perenes, e são destinadas a realizar o desvio da água para canais ou adutoras;
b) Barragens de armazenamento: com a função de armazenar as águas superficiais excedentes, advindas de chuvas, o armazenamento da água neste tipo de barragem é realizado para uso posterior e pereniza rios intermitentes;
c) Barragens de atenuação de cheias: retém provisoriamente grandes volumes de água a fim de evitar inundações de terras. Os volumes retidos nesse tipo de barragem podem ser aproveitados posteriormente na geração de energia ou para fins de irrigação;
d) Barragens para contenção de rejeitos: recebem rejeitos sólidos e líquidos oriundos das zonas de mineração para evitar que tais rejeitos sejam direcionados aos rios, impedindo assim a contaminação dos mesmos.
· Quanto ao projeto hidráulico, pode-se classificar como:
a) Barragens rígidas: construídas fazendo-se uso de estruturas de concreto ou com alvenaria de pedra, podendo ser de gravidade, arco ou abóbada e contraforte; e
b) Barragens do tipo gravidade: esse tipo adequa-se a resistência da fundação, sendo projetado com estabilidade devido ao peso e largura da base, podem ser de terra e de enrocamento.
· Quanto aos materiais, tem-se: 
a) Barragens de concreto;
b) Barragens de terra; e 
c) Barragens de enrocamento.
2.1.1	Barragem concreto gravidade (concreto massa)
Segundo Souza (2013, p.4), as barragens de concreto gravidade ou concreto massa (Figura 3), são construídas de modo a resistirem a empuxos horizontais, podendo ser executadas com estrutura maciças ou vazadas. No processo de execução da obra são empregados como materiais de construção o concreto convencional, concreto ciclópico ou concreto compactado a rolo (possuem consistência e trabalhabilidade que permitem que sejam compactados com o uso de rolos compactadores). 
O funcionamento deste tipo de barragem se dá em função do seu peso, sendo, portanto, necessário que sua fundação seja confeccionada com elementos rochosos para propiciar o suporte adequado no terreno. 
Figura 3: Barragem de concreto por gravidade
Fonte: Viana, 2010.
2.1.2	Barragem de concreto estrutural em contrafortes
A barragem de concreto estrutural em contraforte (Figura 4), é constituída por uma laje impermeável ou abóbadas inclinadas, que se apoia em contrafortes verticais. Esse tipo de barragem exerce maiores esforços de compressão sobre a fundação que as do tipo de concreto gravidade (SOUZA, 2013, p.6). Portanto, para atender as solicitações a fundação para suportar a estrutura deve ser de rochas que apresentem elevada rigidez. 
Figura 4: Barragem de concreto estrutural em contrafortes
Fonte: Viana, 2010.
Embora precise de mais formas de armação para sua confecção, este tipo de barragem caracteriza-se como sendo mais econômica do que a barragem de concreto gravidade, no que tange o consumo de concreto. Conforme afirma Rossi (2013, p. 108), por apresentar-se inclinada, este tipo de barragem possui base relativamente pequena e sua estabilidade ao deslizamento é garantida pela associação dos pesos da água e o peso próprio da barragem. Por esta razão pode-se inferir que a fundação no maciço rochoso requer maiores cuidados. 
2.1.3	Barragem de concreto com arco de dupla curvatura
As barragens de concreto com arco de dupla curvatura (Figura 5), têm forma de uma casca e por essa razão o concreto nessa situação passa a trabalhar comprimido. Por esta razão a mesma pode ser construída em vales fechados, desde que “a relação entre a largura da crista e a altura da barragem seja menor que 2,5 metros” (ROSSI, 2013, p. 108). Deste modo constata-se que esse tipo de barragem apresenta problemas hiperestáticos. “Apenas a espessura da "casca" é a parte que está em contato com o maciço rochoso, o que representa mais de 15% da altura da barragem” (ROSSI, 2013, p. 108). Portanto, a atenção para com a fundação é ainda menor do que nos tipos de barragem anteriormente abordados. 
Figura 5: Barragem de concreto com arco de dupla curvatura
Fonte: https://slideplayer.com.br/slide/13034238/
2.1.4	Barragem de terra homogênea 
A barragem de terra homogênea (Figura 6), é o tipo mais utilizado no Brasil, haja visto as características topográficas do país, que por apresentarem vales abertos e boa disponibilidade de terra são então considerados muito favoráveis.
Figura 6: Esquema de barragem de terra homogênea.
Fonte: Souza, 2013.
Esse tipo de barragem pode ser confeccionado com terra homogênea (solos argilosos) ou com terras zoneadas (constituída de diferentes tipos de solo ou com o mesmo solo, estando este em condições de compactação diferentes) (Souza, 2013, p.10). Em função dos materiais e de seu modo construtivo, as barragens de terra homogênea costumam apresentar fundações mais deformáveis, podendo este ser construído em solos moles. 
2.1.5	Barragem de terra-enrocamento
As barragens de terra-enrocamento (Figura 7), são formadas por um núcleo argiloso, estes núcleos atuam como elementos de vedação na barragem e o enrocamento (fragmentos de rocha ou cascalho) garante a resistência da estrutura (SOUZA, 2013, p.11). É um dos tipos mais utilizados no Brasil por permitirem a construção de taludes mais íngremes e o emprego de fundações mais estanques, em comparação as barragens de terra, propiciando por essa razão um caminho maior para a percolação da água. 
Figura 7: Barragem de terra-enrocamento
Fonte: Souza, 2013.
2.1.6	Barragem de enrocamento com membrana de concreto
As barragens de enrocamento com membranas de concreto (Figura 8), “apresentam como septo impermesível, placas de concreto sobre o talude de montante, de enrocamento" (MASSAD, 2010, p.180). Deste modo, a construção do aterro e da membrana moldada em concreto pode ser realizada sob condições climáticas variadas, até mesmo em ambiente chuvoso. 
Figura 8: Barragem de enrocamento com membrana de concreto
Fonte: Rossi, 2016.
Esse tipo de barragem por possuírem aterros de enrocamento apresentam como vantagem a possibilidade de suporte do desvio de rios entre as pedras. “Para isso, o talude de jusante deve ter bermas, com pedras maiores em meio a pedras pequenas, tudo bem compactado” (ROSSI, 2013, p.111). Neste sentido é possível a realizaçãodo chamamento das pedras ou o uso de técnicas que permitam a locação adequada dos fragmentos rochosos.
2.1.7	Barragem em aterro hidráulico
 
As barragens em aterro hidráulico (Figura 9), são de “baixo custo, apesar do grande volume de solo que despende, em virtude do abatimento dos taludes" (MASSAD, 2010, p.180). Sendo constituída por aterro que pode ser construído por meio de processos hidráulicos, onde o solo passa a ser transportado por água a partir de encanamento, até chegar ao local onde será executada a construção. Durante esse processo os materiais despejados se desagregam, deste modo as partículas de siltes e argilas passam a compor o núcleo da barragem, e a areia mais grossa passa a compor os espaldares do aterro.
Figura 9: Barragem em aterro hidráulico
Fonte: Rossi, 2016.
3	geologia aplicada a construção de barragens
Os efeitos gerados pela construção no solo, tais como a distribuição de tenções e deformações, que comprometem a resistência da fundação, altera a resistência das rochas que compõem o ambiente, ocorrência de erosões por extravasamento são exemplos de efeitos condicionantes geológicos característicos das construções de barragens que ressaltam a importância e a aplicação dos conhecimentos de geologia na construção de barragens.
Oliveira, Vaz e Carneiro (2014, p.32) afirmam em que "a retenção de grandes volumes de água em barragens proporcionou melhor qualidade de vida à humanidade e contribuiu para a evolução da geologia de engenharia". Deste modo, por tratar-se de uma obra de tão grande representatividade social e que promove avanços no âmbito da geologia de engenharia, faz-se necessário e fundamental que as referidas construções sejam executadas atentando aos critérios de segurança de modo a assegurar a sua vida útil. 
O cuidado com os critérios relativos a segurança da vida útil da obra pode influenciar na redução dos impactos ambientais, evitando desta forma que sejam gerados riscos ao meio ambiente e, por conseguinte, favorecendo a qualidade de vida da sociedade, "isso exige atenção dos responsáveis pelos empreendimentos, tanto nas etapas de construção como na fase de operação" (OLIVEIRA; VAZ; CARNEIRO, 2014, p.30), haja visto os reflexos de interferência nos processos geológicos que podem ser agravados pelo aumento das ações empreendidas pelo Homem no ambiente. 
Em face das considerações supracitadas pode-se inferir que a aplicação dos conhecimentos de geologia na construção de barragens é fundamental e imprescindível, em vista dos reflexos geológicos que tal obra pode gerar e deste modo, para que sejam evitados acidentes e problemas é de suma importância que sejam realizadas as investigações hidrogeológica, geológicas, geotécnicas e topográficos na área onde se pretende realizar a construção. Os resultados obtidos a partir das investigações e estudos de solo devem ser levados em consideração para definir se o ambiente delimitado atende as necessidades básicas e de segurança para instalação da barragem no local delimitado, atentando-se para tais cuidados no processo de planejamento da obra.
5	Considerações finais
Constatou-se a partir das considerações levantadas ao longo do presente artigo, que as construções de barragens precisam ter atenção no processo de planejamento, haja vista a importância do empreendimento, seu custo e complexidade, devendo-se atentar sobretudo a influência do conhecimento acerca da geologia da região onde se pretende instalar a construção, a fim de evitar a necessidade de investimentos onerosos para reparações, que podem gerar custos superiores aos investidos em projeto e execução. 
Ao fim, cabe inferir sobre a relevância da atuação do profissional de engenharia, como responsável técnico, para que sejam evitados problemas na execução e transtornos futuros na obra, devendo este realizar suas funções estando amparado por estudos geotécnicos, hidrológicos, geológicos e topográficos para propiciarem um melhor estudo do solo e subsolo da região e área de locação da obra. Além dos estudos citados, não se deve negligenciar as demais informações necessárias e imprescindíveis para a melhoria da qualidade do planejamento da obra.
Referências
ABGE. Associação Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental. Revista Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental. Edição especial. São Paulo: ABGE, nov. 2011.
BARBOSA, F.; ALMEIDA, G.; LÍCIO, J. et al. Geologia aplicada a barragens. Artigo. Tocantins: Universidade Federal do Tocantins (UFT), 2013. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAgJ3MAA/artigo-geologia-aplicada-a-barragens>. Acesso: 29 ago. 2018.
MASSAD, F. Obras de terra: curso básico de geotecnia. 2. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2010.
OLIVEIRA, H. V.VB. de; VAZ, L. F.; CARNEIRO, C. D. R. Avaliação de risco geológico em barragens. Revista Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental, v. 3, n. 1, jul., 2014. 
ROSSI, C. H. A. et al. Fundamentos de geologia/ organizador Carlos Henrique Amaral Rossi. - São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2016.
SOUZA, M.M. de. Estudo para o projeto geotécnico da barragem de Alto Irani, SC/Marina Miranda de Souza. - Rio de Janeiro: UFRJ/Escola Politécnica, 2013.
VIANA, V. Tipos de barragens. Artigo. Belém: Universidade Federal do Pará, 2010. Disponível em: < http://www.ebah.com.br/content/ABAAABPYwAK/tipos-barragens#>. Acesso: 29 ago. 2018.
		
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