Tema_5_2010

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Tema 5 - Aproveitamentos Hidrelétricos: 
Barragens e Aspectos Construtivos 
 
Heloisa Teixeira Firmo 
hfirmo@gmail.com 
hfirmo@poli.ufrj.br 
 
2562-7991 
 
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Sumário: 
 
1. Bibliografia. 
2. Barragens. 
3. Aspectos construtivos. 
 
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 Schreiber, Usinas Hidrelétricas - Editora 
Edgar Blücher, Ltda. 
 USBR – Design of Small Dams. 
 Manuais ELB (Inventário, PCH, Viabilidade, 
Projeto Básico). 
 
1. Bibliografia. 
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2. Barragens: aspectos conceituais. 
A construção de uma barragem ligada a uma usina 
hidrelétrica pode ter principalmente as finalidades: 
 a concentração do desnível de um rio para 
produzir uma queda; 
 Afogar tomada d´água, usina de desvio; 
 A criação de um grande reservatório capaz de 
regularizar o deflúvio; 
 O levantamento do nível d’água para possibilitar a 
entrada da água num canal. 
As barragens podem também servir para outros fins 
como, por exemplo, controle de cheias, abastecimento, 
rejeitos ou irrigação. 
2. Barragens: rejeitos de mineração. 
Rompimento de uma barragem de rejeitos de mineração, ocorrido junto à estrada de 
São Sebastião de Águas Claras, em Nova Lima - MG (2001). 
http://www.precisao.eng.br/ 
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2. Barragens: aspectos conceituais. 
Classificação segundo o material de construção: 
 de terra (com seção homogênea e com seção 
zoneada); 
 de enrocamento; 
 de concreto; 
 tipo misto. 
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Barragem de terra: é apropriada para locais onde a 
topografia se apresente suavemente ondulada, nos vales 
pouco encaixados, e onde existam áreas de empréstimo de 
materiais argilosos/arenosos suficientes para a construção 
do maciço compactado. 
Adequabilidade do local: Um local considerado adequado 
para implantação de uma barragem de terra, além dos 
aspectos anteriormente citados, deverá possuir as 
seguintes características: 
 
 
2. Barragens: aspectos conceituais. 
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áreas de empréstimo e pedreiras localizadas em cotas 
superiores às da barragem, visando facilitar o transporte 
de materiais; 
 as fundações devem ter resistência e estanqueidade 
suficientes, de acordo com as recomendações para Preparo 
e Tratamento das Fundações (manual PCH); 
 o eixo deve ser posicionado no local mais estreito do rio, 
visando-se reduzir o volume da barragem; 
 as margens do reservatório devem ser estáveis, visando-
se minimizar escorregamentos. 
 
 
2. Barragens: aspectos conceituais. 
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A inexistência de áreas de empréstimo de solos argilosos torna 
antieconômica a adoção de barragem de terra nesses locais. 
Caso o balanceamento de materiais mostre que existe volume 
de rocha excedente, a seção da barragem deve ser mista 
(terra-enrocamento), uma vez que, certamente, significará 
economia para o empreendimento. 
Adequabilidade do local: Um local considerado adequado para 
a implantação de uma barragem de enrocamento deverá possuir 
as seguintes características 
 disponibilidade de material rochoso em quantidade suficiente. 
Normalmente é necessário desmontar 100 m3 de rocha para 
cada 130 m3 lançado no corpo da barragem. 
2. Barragens: aspectos conceituais. 
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Adequabilidade do local (barragem de enrocamento): 
 As pedreiras devem estar localizadas preferencialmente em 
cotas superiores às da área de construção da barragem, visando 
facilitar o transporte de materiais; 
 possibilidade de utilização direta do material, sejam os mesmos 
provenientes da escavação das fundações das outras estruturas 
ou das pedreiras; 
 a largura do vale, na cota da crista da barragem, deve ser a mais 
estreita no trecho aproveitável do rio, visando-se reduzir o volume 
da barragem; 
 as fundações e as ombreiras devem ser resistentes e estanques; 
 facilidade de construção e de acessos. 
 
2. Barragens: aspectos conceituais. 
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Entre os tipos tecnicamente viáveis, será escolhido aquele 
que resultar em investimentos menores. Se existe terra 
argilosa ou arenosa, com as qualidades adequadas, em 
quantidades suficientes, numa distância razoável, uma 
barragem de terra será o tipo indicado, principalmente, se 
areia natural para concreto não existir em quantidade 
suficiente perto do local da barragem. 
2. Barragens: aspectos conceituais. 
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Por outro lado, a escavação em rocha, quando necessária 
em grandes quantidades, para a construção do vertedouro 
e de outras obras, pode orientar o projeto para uma 
barragem de enrocamento, sobretudo se a quantidade 
disponível de terra argilosa para vedação é pequena. 
 
Em outros casos, um perfil constituído parcialmente de 
terra e parcialmente de enrocamento pode ser a solução 
mais econômica (barragem mista). 
2. Barragens: aspectos conceituais. 
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barragem de terra homogênea (H> 10 m) 
Fonte: Manual PCH, ELB. 
 
a
m2
1
borda livre
NA máx.
1
m1
H
h
5,00 5,00
aterro
compactado
tapete drenante
m1H a 0,3hm2m2H
filtro vertical aterro
compactado
pavimento flexível
dreno de pé
proteção com grama
det. 3
2. Barragens: aspectos conceituais. 
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2. Barragens: aspectos conceituais. 
Itaipu: Barragem de terra direita 
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2. Barragens: aspectos conceituais. 
Itaipu: Barragem de terra esquerda. 
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2. Barragens: aspectos conceituais. 
Barragem de terra: a barragem acima tem um perfil tipo zoneado, com núcleo constituído 
por solos argilosos no paramento a montante, separado por um filtro do paramento de jusante 
que é constituído por materiais resultantes da escavação 
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2. Barragens: aspectos conceituais. 
Itaipu: Barragem de enrocamento. 
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2. Barragens: aspectos conceituais. 
Itaipu. 
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2. Barragens: aspectos conceituais. 
custo 
Principais fatores físicos para a escolha da 
barragem: 
 Condições geológicas; 
 Fundações (qualidade do solo, permeabilidade, 
fissuras, falhas; 
 Quanto melhor qualidade das fundações, 
menores as restrições; 
 Material disponível; 
 Aspectos ambientais (áreas de empréstimo, 
bota-fora); 
 Tamanho e localização do vertedouro. 
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2. Barragens: aspectos conceituais. 
Classificação segundo seu comportamento estrutural: 
 Gravidade: pouco armada, concreto simples, 
concreto massa (sem armadura); 
 Gravidade aliviada: pouco armada, concreto 
estrutural, concreto massa; 
 Contrafortes: muito armada, concreto estrutural. 
 Arco-gravidade: pouco armada, concreto simples, 
concreto massa, não há muita solicitação à tração. 
 Arco: pouco armada, concreto estrutural. 
 Arcos múltiplos: muito armada. 
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2. Barragens: de concreto em arco. 
Exemplo: UHE Funil (RJ). 
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Funil: 
válvula difusora em funcionamento 
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2. Barragens: gravidade aliviada. 
Barragem principal de Itaipu, concebida em blocos de 
gravidade aliviada 
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2. Barragens: gravidade aliviada. 
Construção da barragem principal de Itaipu, concebida em 
blocos de gravidade aliviada 
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2. Barragens: gravidade aliviada. 
Itaipu: barragem lateral dirieta. 
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2. Barragens: contrafortes. 
Vistas geral e lateral (por jusante), em primeiro plano, de um 
bloco de contraforte concluído em Itaipu. 
 
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2. Barragens: esforços atuantes. 
Considerando os esforços que a barragem deve suportar: 
 Barragem a gravidade: quando os esforços somente 
possuem componentes em planos normais ao seu eixo 
(por exemplo, barragens de concreto de eixo reto); 
 Barragens em arco: quando os esforços possuem 
componentes em planos normais e tangenciais ao seu 
eixo (próprias para vales estreitos); 
 Barragens de terra: quando as forças atuantes são 
equilibradas pelas forças de coesão que se 
desenvolvem no interior das mesmas (mais comuns 
são de terra compactada e enrocamento). 
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2. Barragens: esforços atuantes. 
Principais forças atuantes: barragem a gravidade. 
Esforços verticais: 
 Subpressão nas