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Engenharia Civil
CCE1621 – OBRAS HIDRÁULICAS
Profº Esp. Eng. Civil Lucas Matos de Souza
Email: proflmatos.engcivil@gmail.com
• Elemento estrutural, construída transversalmente à direção de 
escoamento de um curso d’água, destinada a criação de um 
reservatório artificial de acumulação de água.
• São simplesmente estruturas compactadas que dependem da sua 
massa para resistir ao deslizamento e tombamento.
Conceitos gerais
Os objetivos que regem a construção de uma barragem são vários 
e os principais se resumem em: 
a) Aproveitamento hidrelétrico;
b) Regularização das vazões do curso d’água para fins de 
navegação; 
c) Abastecimento doméstico e industrial de água;
d) Controle de inundações; 
e) Irrigação
Objetivos
Os objetivos poderão ser explorados individualmente ou em 
conjunto – Barragem de Barra Bonita no Rio Tiête (SP)
Objetivos
• Barragens para abastecimento de água;
• Barragens para geração de energia elétrica;
• Barragens para irrigação;
• Barragens para controle de cheias;
• Barragens para perenização de rios;
• Barragens para dessedentação/criação de animais (gado, peixes, 
aves);
• Barragens para paisagismo ou prática de esportes;
• Barragens para aprimorar as condições ambientais 
(umidificação);
• Barragens para contenção de sedimentos e/ou controle de 
erosão;
• Barragens para contenção de rejeitos industriais;
• Açudes e outras;
Classificação segundo finalidade a 
ser dada à água
Elementos de uma barragem
• Barragens de concreto;
• Barragens convencionais de terra e/ou enrocamento;
• Barragens não convencionais
Classificação segundo material de 
construção
• As barragens de concreto são aquelas construídas 
essencialmente com materiais granulares produzidos 
artificialmente aos quais se adicionam cimento e aditivos 
químicos.
• Estas barragens podem ser construídas com concreto armado ou 
com concreto rolado.
• As barragens construídas em concreto armado utilizam formas, 
armações e lançamento de concreto semelhantes à construção 
de outras estruturas civis tais como pontes e outras.
Barragens de concreto
• As barragens construídas em concreto rolado (ou compactadas a 
rolo) utilizam concreto com traço especial (seco), lançado e 
compactado de terra e enrocamento.
• As barragens de concreto exigem fundações e ombreiras em 
maciços rochosos.
• Os tipos mais comuns destas barragens são:
a. Barragem de concreto gravidade
b. Barragem de concreto em arco
c. Barragem de contrafortes
Barragens de concreto
• Forma triangular típica e estabilidade garantida pelo peso 
próprio da estrutura
Barragens de concreto gravidade
Three Gorges Dam - China
Barragens de concreto gravidade
Estrutura delgada e em arco, apoiada em ombreiras e fundações 
rochosas. Abaixo há a barragem no Distrito de Coimbra - Portugal.
Barragens de concreto em arco
Esse tipo de barragem de concreto necessita da utilização de lajes 
de sustentação (contrafortes) ao longo do corpo da barragem.
Barragens de contrafortes
• As barragens de terra e/ou enrocamento são aquelas 
construídas com materiais naturais tais como argila, siltes e areia 
ou com materiais produzidos artificialmente tais como britas e 
enrocamentos. 
• Barragens de terra/enrocamento destinadas ao armazenamento 
permanente de água devem possuir um elevado grau de 
estanqueidade (presença de um elemento de vedação).
Barragens convencionais de terra 
e/ou enrocamento
• 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 
seguranção elevados, tanto para a possibilidade de ocorrência de 
erosão interna como para possibilidade de ruptura por 
cisalhamento (presença de um elemento estabilizante).
Barragens convencionais de terra 
e/ou enrocamento
• As barragens de terra/enrocamento devem ter sistemas de 
extravasamento bem dimensionados que lhes confiram elevados 
coeficientes de segurança contra a possibilidade de galgamento 
(quando a capacidade de vazão em um vertedoura é 
ultrapassado o limite calculado).
• Vantagens da barragem de terra
1. São utilizados materiais naturais locais;
2. Os procedimentos do projeto são simples;
3. Comparativamente, são necessários pequenos ativos fixos 
tangíveis;
4. Os requisitos para as fundações são menos exigentes do que 
para outro tipo de barragens. A base larga de uma barragem de 
terra distribui a carga nas fundações
Barragens convencionais de terra 
e/ou enrocamento
• Desvantagens da barragem de terra
1. Uma barragem de terra é mais fácil de ser danificada ou 
destruída pela água correte, passando sobre ou batendo contra 
ela. Assim, um descarregador/vertedor e proteção adequada a 
montante são essenciais para qualquer barragem.
2. Projetar e construir descarregadores/vertedores adequados é 
normalmente a parte tecnicamente mais difícil de qualquer 
trabalho de construção de uma barragem. Qualquer local com 
má qualidade de descarga não deverá ser usado.
Barragens convencionais de terra 
e/ou enrocamento
• Desvantagens da barragem de terra
3. Durante a construção, se não for adequadamente compactada, 
a barragem apresentará uma integridade estrutural fraca, 
apresentando pontos preferenciais de infiltração.
4. As barragens de terra requerem manutenção contínua de forma 
a evitar erosão, crescimento de árvores, sedimentação, 
infiltração e danos provocados por insetos e animais.
5. Principal desvantagem: cronograma de construção pode ser 
afetado pelas condições climáticas (execução do aterro 
paralisada em períodos chuvosos).
Barragens convencionais de terra 
e/ou enrocamento
• Classificação das barragens
1. Barragem de terra simples com corpo homogêneo
2. Barragem de terra simples com corpo heterogêneo
Classificação das barragens de 
terra
a. É um tipo de barragem mais antigo;
b. Acumular pressão nos poros no interior do aterro e a ocorrência 
de percolação podem ser um problema, especialmente para 
reservatórios com um nível alto ou com rápidas flutuações de 
nível de água por longos períodos de tempo; Ou para uma 
barragem com fundações impermeáveis;
c. Se a percolação for excessiva, isto poderá levar a instabilidade e 
eventualmente a falha de toda ou parte da face a jusante.
Barragem de terra simples com 
corpo homogêneo
Barragem de terra simples com 
corpo homogêneo
• Não se deve permitir que os níveis de água desçam ou subam de 
forma rápida, principalmente se o material do aterro é 
impermeável. 
• Este cuidado é necessário já que uma rápida descida do nível do 
reservatório pode causar o abatimento da face de montante ou, 
se permitir que a parede seque, uma rápida subida de nível pode 
causar erosão através de rachaduras e fissuras. 
• Ambas podem eventualmente resultar em erosão, perda de 
material e, no pior dos casos, numa ruptura/rompimento.
Barragem de terra simples com 
corpo homogêneo
Barragem de terra simples com 
corpo homogêneo
O pé em pedra deverá ser coberto por areia grosseira e cascalho miúdo 
de forma a evitar que materiais do aterro sejam arrastados para o seu 
interior, situação que poderia, em última instância, reduzir a 
permeabilidade do pé e causar subsidência da barragem
Barragem de terra simples com 
corpo homogêneo
Barragem de terra simples com 
corpo homogêneo
• Recomendações:
1. Barragens homogéneas deverão ter taludes/vertentes 
relativamente planos (1:3 a montante e 1:2 a jusante) como 
segurança contra possível instabilidade;
2. Um talude menos inclinado a montante, obrigatório para todas 
as barragens de terra, permite que a seção saturada abaixo do 
nível de água resista ao abatimento. Também, o peso da água 
armazenada acima deste exerce uma pressão de cima para 
baixo que, quando combinado com o peso da barragem, iguala 
ou excede a pressão horizontal exercidapela altura da água 
contra o aterro.
Barragem de terra simples com 
corpo homogêneo
• Recomendações:
3. Note-se que esta última depende da altura, não do volume de 
água, e que a pressão horizontal aumenta na razão do quadrado da 
altura da água. Assim, ao construir barragens mais altas este 
assunto torna-se mais crítico, já que, por exemplo, duplicando a 
altura da água de uma barragem de 2m para 4m se quadruplicaria a 
pressão.
Barragem de terra simples com 
corpo homogêneo
• Esta é uma melhor alternativa, particularmente para barragens 
maiores que facilmente permitem a utilização de maquinaria de 
construção.
• Com este tipo de barragem, possíveis perigos de infiltração são 
reduzidos ao mínimo.
Barragem de terra simples com 
corpo heterogêneo
• Comparadas com barragens de aterro homogénea, os custos são 
susceptíveis de ser mais altos, principalmente porque o material 
de terraplenagem é dividido em três categorias: permeável para 
a face jusante, impermeável para o núcleo e semi-impermeável 
para a seção a montante, sendo todas elas escavadas da área do 
reservatório, logo aumentando os custos de escavação e 
transporte.
• Os taludes, no entanto, podem ser reduzidos para à volta de 1:2 
a montante e 1:1,75 a jusante (ou 1:2,25 a montante e 1:2 a 
jusante para locais onde apenas estão disponíveis materiais de 
relativa má qualidade) e o material escavado na construção do 
núcleo pode ser utilizado no aterro, economizando assim em 
terraplenagens.
Barragem de terra simples com 
corpo heterogêneo
• Barragem de terra simples com corpo heterogêneo
Barragem de terra simples com 
corpo heterogêneo
• Barragem de terra com núcleo central
Barragem de terra simples com 
corpo heterogêneo
• Barragem de terra com núcleo externo
Barragem de terra simples com 
corpo heterogêneo
• Barragem de Gabião
Barragem não convencionais
• Barragem de alvenaria de pedra
Barragem não convencionais
• Dimensionamento básico
O levantamento básico inicial de um projeto de barragem de aterro, 
depois de avaliadas de forma preliminar as condições do local, é o 
levantamento planialtimétrico, com maior detalhamento nas regiões 
do eixo e do vertedouro. 
A partir dele podemos definir preliminarmente os elementos básicos 
para o projeto: 
• A cota máxima da crista (H), 
• O nível máximo do reservatório, 
• A curva cota-área-volume característica do reservatório, 
• O posicionamento das estruturas
• As interferências com a cobertura vegetal e a infraestrutura local. 
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
• Após analisadas as condições topográficas, devemos realizar os 
estudos geotécnicos e hidrológicos, que permitirão a definição 
dos condicionantes da obra em si, como características da 
fundação e disponibilidade de materiais de construção, e das 
suas estruturas de segurança e vedação. 
• Esses levantamentos fornecerão os elementos necessários para 
realizarmos o dimensionamento inicial da barragem, que poderá 
sofrer alterações posteriores definidas pelo estudo de percolação 
e pela análise de estabilidade.
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
• A dimensão básica de uma barragem de terra é a sua altura, que 
depende do nível máximo armazenado. 
• Esse, por sua vez, é definido com base nos estudos hidrológicos, 
pelos limitantes da topografia do local, de fatores econômicos, 
do impacto da desapropriação das terras que serão alagadas, de 
fatores políticos, da presença de infraestruturas que não podem 
ser alagadas, entre muitos outros que não fazem parte da 
definição técnica desta variável. 
• A altura máxima de água definirá a posição do vertedor, que será 
o responsável para escoar o volume excedente. 
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
• Conhecida a altura da água no seu nível máximo operacional, 
deve-se calcular a altura de segurança ou sobre-elevação 
(também conhecida como bordo ou borda livre, free board ou 
revanche da barragem) do maciço. 
• A altura de segurança deve ser suficiente para impedir que as 
ondas formadas no interior do reservatório, quando atingem o 
maciço, não sejam capazes de ultrapassá-lo. 
• A borda livre é função da profundidade da água junto à barragem, 
da extensão (L) da superfície do reservatório (fetch), medida 
perpendicularmente ao eixo da barragem e do vento que sopra 
sobre a superfície da água.
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
• A altura de segurança é representada pela letra “d”
• A elevação da onda por “h”
• Altura devida à velocidade da onda por “hr”. 
• A letra “a” indica uma margem mínima a ser considerada no nível 
máximo de água na barragem, que é o referente ao do 
escoamento da cheia de projeto do vertedouro. Recomenda-se 
que o valor de “a” seja igual ou maior que 0,5 m. 
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
• Para barragem com altura de água menor que 10 m, os valores 
da borda livre constam da tabela 6. A tabela 7 apresenta os 
valores mínimos e indicados da altura de segurança em função 
do fetch. 
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
• Para barragens de terra e de enrocamento, a borda livre máxima 
deve ser limitada a 3,0 m. 
• Para quaisquer barragens, a altura de segurança pode ser 
calculada a partir da estimativa da altura da onda, a velocidade 
das ondas e a definição da folga mínima.
• A equação empírica de Stevenson permite calcular a altura da 
onda:
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
• A partir da altura da onda, define-se a altura de segurança por:
• Outra forma é, a partir da altura da onda, estimar a sua 
velocidade pela equação de Gaillard:
• Tendo a velocidade, é possível determinar a altura de segurança 
por essa outra fórmula:
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
• A largura da crista ou coroamento em barragens de terra pode 
ser calculada como uma função da altura. 
• A largura mínima da crista pode ser calculada pela equação 
abaixo: 
Onde: 
H = altura máxima da barragem, em m.
L = largura mínima da crista, em m
• A largura mínima tem que ser maior ou igual a 3 m.
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
• Outras equações para o cálculo da largura mínima da crista em 
função da altura da barragem são:
Onde: 
H = altura máxima da barragem, em m.
L = largura mínima da crista, em m
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
• Com a altura da barragem e a largura da crista definidas, passa-
se para a seleção inicial da inclinação dos taludes. Esse depende 
do material de construção e da altura da barragem, conforme a 
Tabela 8
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
• Também é recomendado considerar as condições de fundação, o 
tipo de solo e a altura de pequenas barragens para definir a 
inclinação dos taludes. Esses valores são apresentados na Tabela 
9.
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
• A percolação ou infiltração é o movimento continuo da água a 
partir da face de montante em direção a sua face de jusante. 
Esse movimento é afetado pelo grau de compacidade do solo, da 
textura, do grau de saturação, da estrutura e da temperatura da 
água, que influencia a sua viscosidade. 
• Essa infiltração deve ser limitada de acordo com o princípio do 
controle de fluxo, evitando que esse fluxo aflore no talude de 
jusante, provoque o arraste das partículas mais finas e cause 
processos erosivos internos. Para isso, é necessário prever, na 
fase de projeto, o comportamento da infiltração no maciço e sob 
o maciço.
Percolação
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
• A inserção de elementos de drenagem visa provocar o 
redirecionamento do fluxo, evitar a erosão interna e reduzir as 
pressões intersticiais na porção de jusante, o que aumenta a 
estabi l idade da obra. A presença destas estruturas é 
recomendável para barragens acima de 6 metros.
Percolação
Princípios gerais de Projeto de umabarragem
Percolação
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
Percolação
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
Percolação
• A eficiência do dreno depende da sua localização e extensão. 
Para barragens de terra de seções homogêneas, o sistema de 
drenagem interna será constituído, por filtros (ou drenos) 
verticais ou inclinados e sub-horizontais conjugados, além de 
drenos de pé. 
• Para alturas superiores a 15 m, os sistemas de drenagem deverão 
ser dimensionados com mais de um elemento drenante. 
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
Tapete drenante
• Os tapetes drenantes não são suficientes para drenar maciços 
e s t rat i f i c a d o s e s ã o a d e q u a d o s p a r a f u n d a ç õ e s d e 
comportamento uniforme. 
• Além destas limitações, causam saturação no pé da barragem, 
mas são fáceis de construir. 
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
Filtro vertical
• O filtro vertical intercepta os fluxos em fissuras no maciço. 
• Devem ter espessuras de até 2,0 m.
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
Filtro inclinado
• O filtro inclinado elimina riscos de trincas longitudinais na crista 
das barragens de aterro construídas sobre fundações rígidas, 
podem ter um menor volume de areia do que os verticais, mas 
são mais difíceis de construir
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
Filtro horizontal
• Os drenos horizontais têm como principal função o controle do 
fluxo pela fundação, embora também atuem na drenagem do 
maciço. A espessura destes drenos é da ordem de 1,0 m, sendo 
normalmente compostos de areia. 
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
Aspectos dos drenos
• Drenos verticais ou chaminé somente são recomendados para 
barragens de 25 a 30 m. 
• Para maiores alturas o dreno inclinado propicia uma melhor 
distribuição de tensões no maciço, evitando a inclusão de uma 
parede vertical de areia que possui uma rigidez sempre muito 
superior à do maciço adjacente, mesmo no caso de barragens de 
enrocamento.
• Para o material ser considerado para utilização como dreno, a 
condição básica geral é: 
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
Estabilidade de Taludes e Fundações
• Quando a superfície de um terreno não é horizontal, são gerados 
esforços tangenciais que tendem a mover o solo para as regiões 
mais baixas. 
• Ao movimento de massa de terra nestas circunstâncias dá-se o 
nome de escorregamento de taludes. 
• Esses escorregamentos podem ocorrer de maneira lenta, com ou 
sem uma causa imediata aparente, mas, em geral, estão 
associados a escavações, acréscimos de carga sobre taludes 
existentes, liquefações do solo provocadas por esforços 
dinâmicos, entre outros. 
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
Estabilidade de Taludes e Fundações
• Ao escorrer superficialmente sobre os taludes, especialmente o 
de jusante, a água pode adquirir velocidade suficiente para 
provocar erosões. 
• Esses processos erosivos normalmente iniciam no pé do talude e 
podem assumir proporções tais que provocam a instabilidade de 
grandes massas.
• De modo geral, os escorregamentos podem ser provocados por 
aumento das forças atuantes e/ou diminuição da resistência ao 
cisalhamento do solo. 
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem
Estabilidade de Taludes e Fundações
• Para analisar a estabilidade de um talude existente ou projetado, 
é necessário comparar as tensões cisalhantes e a resistência ao 
cisalhamento ao longo de uma superfície potencial de 
escorregamento.
Onde: 
τ = Resistência ao cisalhamento, em Mpa;
c = coesão do solo;
σ‘ = Pressão efetiva
φ = inclinação da reta
Princípios gerais de Projeto de uma 
barragem