BARRAGENS DE TERRA E DE ENROCAMENTO AULA 1
Prof. Romero Csar Gomes - Departamento de Engenharia Civil /UFOP
Conceitos GeraisAs barragens convencionais so estruturas construdas transversalmente aos vales e utilizadas basicamente para a acumulao de gua. Em funo da finali dade a ser dada gua acumulada, as barragens podem ser classificadas em: - barragens para abastecimento de gua - barragens para gerao de energia eltrica - barragens para irrigao - barragens para controle de cheias - barragens para perenizao de rios - barragens para dessedentao/criao de animais (gado, peixes, aves) - barragens para paisagismo ou prtica de esportes - barragens para aprimorar as condies ambientais (umidificao) - barragens para conteno de sedimentos e/ou controle de eroso - barragens para conteno de rejeitos industriais - audes e outras
Tipos de BarragensDependendo do material de construo, as barragens podem ser classificadas em dois grandes grupos: - barragens de concreto - barragens convencionais de terra e/ou enrocamento
As barragens de concreto so aquelas construdas essencialmente com materiais granulares produzidos artificialmente aos quais se adicionam cimento e aditivos qumicos. As barragens de terra e/ou enrocamento so aquelas construdas com materiais naturais tais como argilas, siltes e areias ou com materiais produzidos artificialmente tais como britas e enrocamentos. No caso de barragens de conteno de rejeitos, os prprios rejeitos podem ser utilizados como materiais de construo e, assim, estas estruturas so denominadas barragens de rejeitos.
Barragens de ConcretoOs tipos mais comuns destas barragens so: - barragem de concreto gravidade - barragem de concreto em arco - barragem de contrafortes Estas barragens podem ser construdas com concreto armado ou com concreto rolado. As barragens construdas em concreto armado utilizam formas, armao e lanamento de concreto semelhantes construo de outras estruturas civis tais como pontes e outras. As barragens construdas em concreto rolado (ou compactadas a rolo) utilizam concreto com trao especial (seco), lanado e compactado com os mesmos equipamentos utilizados na construo de barragens de terra e enrocamento. Exigem fundaes e ombreiras em macios rochosos.
Barragens de Concreto Gravidade Forma triangular tpica e estabilidade garantida pelo peso prprio da estrutura
Barragens de Concreto em Arco Estrutura delgada e em arco, apoiada em ombreiras e fundaes rochosas
Barragens de Concreto em Contrafortes Utilizao de lajes de sustentao (contrafortes) ao longo do corpo da barragem
Exemplo: Three Gorges Dam - ChinaLocal da barragem
Three Gorges Dam - China
Three Gorges Dam - China Esta a maior barragem de concreto gravidade do mundo, com mais de 1600m de extenso e altura total de 186m. 1,2 milhes de pessoas sero remanejadas, centenas de cidades e vilas sero inundadas, alm de stios arqueolgicos. Aproximadamente 250.000 operrios envolvidos no pico da obra. Mais de 100 milhes de m3 de escavao em solo e rocha; Consumo de concreto: 25,5 milhes de m3. Cada uma das 26 turbinas pesa cerca de 400 t. Prazo total de construo: 17 anos, divididos em 3 etapas: Fase I: 1993-1997; Fase II:1998-2003; Fase III: 2004-2009.
Three Gorges Dam - ChinaLimite da rea de inundao
Barragens de Conteno de Rejeitos Estruturas de conteno destinadas ao armazenamento de rejeitos de minerao, sendo comumente executadas pelo processo de alteamentos sucessivosDIFERENAS PRINCIPAIS ENTRE BARRAGENS CONVENCIONAIS X BARRAGENS DE REJEITOS
- natureza do material armazenado; - utilizao dos prprios rejeitos como material de construo (barragens de rejeitos); - construo das barragens de rejeitos em etapas (alteamentos sucessivos)CARACTERSTICAS ESPECFICAS DAS BARRAGENS DE CONTENO DE REJEITOS
-
potencial de risco; escolha do local; aspectos construtivos; materiais de construo; servios de manuteno.
Barragens de Conteno de Rejeitos construo a partir de um dique inicial ('dique de partida') em aterro compactado (acumulao dos rejeitos ao longo de um perodo de 2 a 3 anos usualmente); execuo da estrutura em mltiplas etapas, em funo dos volumes de rejeitos produzidos; utilizao de diferentes materiais de construo nos alteamentos sucessivos, incluindo-se os estreis da mina e os prprios rejeitos; diluio dos investimentos ao longo da vida til do empreendimento; adoo dos mtodos de alteamento para montante, jusante ou pela linha de centro, definidos em funo da direo de deslocamento do eixo da barragem em relao ao eixo do dique de partida.
Mtodos Construtivos de Barragens de Conteno de Rejeitos
Exemplo: Barragens da VALE
(Conceio, CVRD, Itabira/MG)
(Pontal, CVRD, Itabira/MG)
Exemplo: Barragem da Samarco
(Germano, Samarco, Mariana/MG)
Barragens de Terra e Enrocamento As barragens de terra/enrocamento destinadas ao armazenamento permanente de gua devem possuir um elevado grau de estanqueidade (presena de um elemento de vedao). Estas barragens so construdas, via de regra, com materiais oriundos de reas de emprstimo, devidamente selecionadas, que so transportados, lanados e compactados, com equipamentos especiais, sob rigoroso processo de controle executivo. Possuem comumente um sistema de drenagem interna eficiente (presena de um elemento drenante) e coeficientes de segurana elevados, tanto para a possibilidade de ocorrncia de eroso interna como para possibilidade de ruptura por cisalhamento (presena de um elemento estabilizante). As barragens de terra/enrocamento devem ter sistemas de extravasamento bem dimensionados que lhes confiram elevados coeficientes de segurana contra a possibilidade de galgamento.
Barragens de Terra barragens mais comumente utilizadas utilizam materiais naturais com um mnimo de processamento podem ser utilizadas em condies de fundaes menos resistentes macio constitudo por solos compactados em camadas sucessivas podem ser homogneas ou zonadas
As barragens de terra so caracterizadas pelos seguintes elementos principais: zona de vedao (ncleo) sistema de drenagem interna zona resistente (espaldares) Principais desvantagens: cronograma de construo pode ser afetado pelas condies climticas (execuo do aterro paralisada em perodos chuvosos)
Barragens de Terra Sees Tpicas
Barragens de Terra Drenagem Interna
Barragens de Terra Homogneas
Barragens de Terra Zonadas
ncleo impermevel
Barragens de Terra Exemplos
(UHE Trs Marias, CEMIG, Minas Gerais)
(UHE Piau, CEMIG, Minas Gerais)
Barragens de Terra e Enrocamento macio constitudo por enrocamentos (blocos de rocha) lanados ou compactados em camadas com ncleo de material terroso menor interferncia no cronograma de execuo menores volumes de aterro permitem a adoo de ensecadeira incorporada As barragens de terra e enrocamento so caracterizadas pelos seguintes elementos principais: zona de vedao (ncleo) sistema de drenagem interna transies zona resistente (espaldares)
Principal desvantagem: exigem fundaes em rocha s ou alterada
Barragens de Terra e Enrocamento
Barragens de Terra e Enrocamento -Exemplos(terra / enrocamento) (concreto / terra / enrocamento)
Emborcao/MG (1977 1982) Rio Paranaba alt. mx.: 157m
So Simo/MG (1973 1978) Rio Paranaba alt. mx.: 127m
Barragens de Enrocamento com Face de Concreto macio constitudo por enrocamentos (blocos de rocha) compactados em camadas construo de uma laje de concreto como elemento de vedao no talude de montante no implicam a execuo de aterros em solos compactados; permitem taludes mais ngremes no permitem a adoo de ensecadeira incorporada As barragens tipo BEFC so caracterizadas pelos seguintes elementos principais: zona de vedao (laje de vedao ancorada em uma viga de concreto chamada plinto) zona de transio (enrocamento fino) zona resistente (espaldares) Principal desvantagem: exigem fundaes em rocha s ou alterada
Barragens de Enrocamento com Face de Concreto
Barragens de Enrocamento com Face de Concreto - Exemplo
Xing / Sergipe-Alagoas (1987 1994) Rio So Francisco alt. mx.: 150m
Projetos de BarragensESTUDOS BSICOS PARA IMPLANTAO Reconhecimento da Bacia; Inventrio; Viabilidade; Projeto Bsico da Barragem; Projeto Executivo da Barragem ESTUDOS ESPECFICOS Escolha do local da barragem; locao do eixo da barragem; anlise da relao custos x benefcios; escolha do tipo de barragem.
Fases de Estudos em Projetos de BarragensFASE II: INVENTRIO DA BACIA FASE I: RECONHE CIMENTO DA BACIA Pesquisa Bibliogrfica; Aerofotogeologia da Bacia geologia regional; seleo dos locais de barramento; jazidas de materiais de construo Sobrevo dos Rios Principais -
Otimizao do Potencial Hdrico da Bacia; Infra-estrutura Existente cidades; estradas; indstrias; reas de proteo ambiental, etc Geologia e Geotecnia Preliminar da Bacia mapas geolgicos; estabilidade de taludes naturais; condies de fundaes; materiais de construo disponveis; condicionantes geolgico-geotcnicos locais
Fases de Estudos em Projetos de BarragensFASE III: VIABILIDADE Alternativas de locao dos Eixos da Barragem; Estudos dos Tipos de Barragens; Estudos de Arranjos Estudos Geolgico Geotcnicos dos Locais de Barramento Anlises de Viabilizao Econmica e de Impactos Ambientais. FASE V: PROJETO EXECUTIVO Detalhamento do Projeto Bsico; Prescries Adicionais para : execuo de obras civis; montagem de equipamentos; fiscalizao; metodologias de controle e teste de equipamentos, etc.
FASE IV: PROJETO BSICO DA BARRAGEM Concepo e Definio Final da Obra memoriais descritivos; memoriais de clculo; desenhos de projeto; especificaes tcnicas; especificaes construtivas; quantitativos de materiais e servios; cronograma e oramento; normas de medio e pagamento
Escolha do Local do BarramentoOs critrios para a escolha do local do barramento esto associados diretamente concepo e aos objetivos do empreendimento. Exemplo: Barragens para gerao de energia eltrica (custo por kwh):
maior vazo mdia regularizada (maior rea da bacia hidrogrfica e maior volume do reservatrio) maior desnvel topogrfico (maior altura de queda) menor interferncia no reservatrio (menores custos de desapropriao, de remanejamento de infra-estrutura ou de populao) menor linha de transmisso.
Escolha do Local do Barramento
Escolha do Eixo do BarramentoOs critrios para a escolha do eixo do barramento esto associados a aspectos operacionais e econmicos:
menor volume de aterro melhores condies de fundao (maior resistncia, menor permeabilidade, menor compressibilidade, menor escavao, etc) menores distncias de transporte dos materiais de construo menor custo das estruturas auxiliares (obras de desvio, vertedouro, tomada d gua, casa de fora, etc).
Escolha do Eixo do Barramento
Escolha do Tipo do BarramentoOs critrios para a escolha do tipo do barramento esto associados a aspectos tcnicos diversos e, freqentemente, implicam a adoo de anteprojetos distintos para uma aferio global dos custos envolvidos nas diferentes alternativas de projeto.
disponibilidade local de materiais de construo condies de fundaes volumes dos materiais resultantes das escavaes obrigatrias condies topogrficas condies climticas (interferncias no cronograma de construo) condies de acesso tipo de vertedouro natureza das obras de desvio
Escolha do Tipo do Barramento
Escolha do Tipo do Barramento
Projeto Geotcnico de BarragensO projeto geotcnico das barragens contempla os seguintes aspectos:
pr-dimensionamento da geometria da barragem: taludes, crista, bermas, etc. projeto da drenagem interna (filtros e drenos) preparao das especificaes para:- escavaes - tratamento de fundaes - lanamento e compactao - impermeabilizaes (fundao da barragem e/ou do reservatrio) - filtros e drenos - instrumentao e controle (manual de operaes) dimensionamento final da barragem projeto da instrumentao e elaborao de cartas de risco aspectos geotcnicos das estruturas de concreto (drenagem, estabilidade, etc)
Projeto Geotcnico de Barragens Anlises de percolao da gua atravs do aterro e das fundaes da barragem (traado de redes de fluxo em meios porosos); Dimensionamento dos filtros, drenos e transies da barragem Anlises da estabilidade dos taludes da barragem Anlises do Comportamento Tenso Deformao da barragem (preveno a fissuramentos internos)