Apostila barragens feagr_2011

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B A R R A G E N S
UMA INTRODUÇÃO PARA GRADUANDOS
Prof. David de Carvalho – d 33 c @ uol . com . br
Em Atualização - Julho/ 2011
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE ENGENHARIA AGRÍCOLA
www.feagri.unicamp.br
B A R R A G E N S
Uma Introdução Para Graduandos
Parte I
Introdução
Principais Utilizações
Principais Tipos
Barragens de Terra: Principais Componentes
Desvio do Rio
Investigação do Subsolo
Elementos de Mecânica dos Solos
Bibliografia Básica
PROF. DAVID DE CARVALHO
d33c @ uol.com.br
JUNTAMENTE COM O TEXTO A

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B A R R A G E N S
COMPREENSÃO DAS FRASES NO INÍCIO DE CADA
CAPÍTULO E A INTERPRETAÇÃO DO CONTEÚDO DAS
FOTOS E FIGURAS SÃO IMPORTANTES PARA SEREM
ALCANÇADOS OS OBJETIVOS DESTE MATERIAL DIDÁTICO
HOMENAGENS
“Nossas homenagens a cinco Engenheiros e Professores que
conduziram a Geotecnia e a Engenharia de Barragens à
comprovada competência que hoje tem”

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B A R R A G E N S
Arthur Casagrande Vitor F.B. De Mello
Karl Terzaghi
Ralph B. Peck Milton Vargas
AGRADECIMENTOS

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B A R R A G E N S
Aos colegas que compartilharam suas experiências através
de publicações, palestras, divulgação de fotos e
comunicações verbais, possibilitando o desenvolvimento
deste trabalho
“Learn continuously from experience, personal and vicarious,
and publish meaningful experiences for the betterment of the
profession”
“Karl Terzaghi”

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B A R R A G E N S
INTRODUÇÃO
“Engineering is indeed a noble sport, and the legacy of good
engineers is a better physical word for those who follow
them.”
“Ralph Peck”
Neste Capítulo I apresentam-se os seguintes tópicos os quais têm sua
importância para aqueles que iniciam seus estudos em Barragens:

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B A R R A G E N S
- Introdução – Etapas de projeto;
- Competência para projeto e construção;
- Segurança de barragens;
- Barragens ao longo da história;
- Bibliografia relativa a barragens;
- Instituições representativas de profissionais de barragens;
- Instituições governamentais relacionadas a barragens;
- Observações pertinentes ao Capitulo I – Introdução
- Questões relativas ao Capítulo I - Introdução
- Figuras relativas ao Capítulo I - Introdução
I-1 – INTRODUÇÃO – ETAPAS DE PROJETO
Elemento vital da vida da sociedade atual, as barragens vêm sendo construídas
desde a antiguidade. Os objetivos de sua construção têm aumentando ao longo das
últimas décadas. Mesmo as pequenas barragens estão ganhando importância
econômica e ambiental, entre as quais a geração de energia elétrica através de
pequenas centrais hidrelétricas, contenção de rejeitos, aqüicultura, etc.
Para ser classificada como Grande Barragem, a barragem deve ter altura maior
ou igual a 15 metros, a partir de seu alicerce, de acordo com a Comissão
Internacional de Grandes Barragens. Se a barragem tiver entre 5 e 15 metros de altura
e seu reservatório tiver capacidade superior a 3 milhões de m3
, também é classificada
como Grande Barragem. Partindo-se desta definição, existem hoje no mundo cerca de
50.000 grandes barragens.
As barragens de pequeno porte são freqüentemente construídas, havendo uma
tendência atual de um aumento acelerado no número de empreendimentos a serem
instalados. Isto, devido às suas aplicações como citado e também devido às

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B A R R A G E N S
dificuldades de se construir grandes barramentos, tendo em vista a falta de lugares, os
impactos ambientais e também o custo elevado de sua implantação.
A implantação de uma barragem exige a utilização de técnicas de várias áreas
do conhecimento. Dependendo dos objetivos da obra, pode-se necessitar de
conhecimentos específicos. Por exemplo, na implantação de uma PCH (pequena
central hidrelétrica), são necessários conhecimentos eletrotécnicos. No entanto,
independentemente do objetivo da obra, sempre são necessários os conhecimentos
geotécnicos, utilizados na escolha do local de implantação e na construção do maciço
compactado, e também os conhecimentos hidrológicos.
Um empreendimento para chegar ao início da obra de sua implantação deve
passar pelas seguintes etapas de projeto:
- Planejamento
- Viabilidade técnica
- Viabilidade econômica
- Anteprojeto
- Projeto básico
- Projeto executivo
Neste texto, Parte I deste trabalho de barragens, a partir do Capítulo II, são
apresentados primeiramente os principais elementos constituintes de uma barragem
de terra. A seguir são apresentadas as formas de desvio do rio para a construção da
barragem. Concluindo, são apresentados os ensaios geotécnicos básicos, de campo e
laboratório, necessários para as etapas de projeto.
Na parte II deste trabalho serão apresentados os assuntos referentes ao “Fluxo
de Água nos Solos” e “Estabilidade de Taludes”.
I-2- COMPETÊNCIA PARA DESENVOLVIMENTO DE
PROJETO E CONSTRUÇÃO DE BARRAGENS

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B A R R A G E N S
No Brasil o Confea (Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e
Agronomia) reconhece como competência do Engenheiro Civil, Engenheiro Agrícola
e Engenheiro Agrônomo as atividades de projeto e execução de barragens de terra.
Durante o período de 1988 a 1998, o Confea através de decisão normativa no
031/88 restringiu a competência do Engenheiro Agrícola e Engenheiro Agrônomo,
permitindo na época sua atuação apenas em barragens com até 5 metros de altura.
Atualmente, através da decisão normativa no
61, de 27 de março de 1998, o Confea
revogou a portaria no
031/88.
Essa decisão normativa no
61 encontra-se na integra no Capítulo XIII deste
trabalho.
Ressaltam-se aqui as seguintes colocações dessa decisão normativa:
a- considera que o grau de risco de uma barragem não é dado somente pela
altura de construção, pois o mesmo envolve várias peculiaridades, entre elas a bacia
hidrográfica, solo e outros fatores;
b- considera que o Engenheiro Agrícola é profissional capaz de dar soluções de
engenharia para o meio rural;
c- considera que no currículo mínimo do curso de Engenharia Agrícola existem
várias disciplinas que conferem a plena capacitação para que esses profissionais
desenvolvam esta atividade livremente, quando para fins agrícolas.
I-3- SEGURANÇA DE BARRAGENS
Os aspectos relativos à segurança devem começar durante a construção da
barragem e perdurar durante toda sua existência.
São fundamentos da Política Nacional de Segurança de Barragens que a
segurança de uma barragem deve ser considerada nas suas fases de planejamento,

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B A R R A G E N S
projeto, construção, primeiro enchimento e primeiro vertimento, operação,
desativação e de usos futuros. São seus fundamentos também que o empreendedor é o
responsável legal pela segurança da barragem, cabendo-lhe o desenvolvimento de
ações para garanti-la.
As conseqüências do rompimento de uma barragem geralmente são trágicas em
termos de perda de vidas, em termos ambientais e em termos econômicos.
Particularmente no Brasil deve-se dar atenção especial à segurança de
barragens, pois somente nos últimos anos ocorreram mais de 400 acidentes
registrados em obras hídricas. Se acrescentar-se os casos de incidentes e acidentes
com pequenas barragens, como em propriedades rurais, por exemplo, têm-se milhares
de casos.
Do ponto de vista da prevenção, um “acidente” é o evento não desejado que
tenha por resultado uma lesão ou enfermidade a um ser humano ou um dano à
propriedade. Um “incidente” pode ser definido como sendo um acontecimento não
desejado ou não programado que venha a deteriorar ou diminuir a eficiência
operacional do empreendimento. A partir do entendimento do significado desses
conceitos, pode-se dar início aos processos de controle de todas as causas e origens
dos incidentes acidentes.
O Decreto No
7.257, relacionado ao Sistema Nacional de Defesa Civil, de quatro de
agosto de 2010, apresenta as seguintes definições:
I - defesa civil: conjunto de ações preventivas, de socorro, assistenciais e
recuperativas destinadas a evitar desastres e minimizar seus impactos para a
população e restabelecer a normalidade social;
II - desastre: resultados de eventos adversos, naturais ou provocados pelo
homem sobre um ecossistema vulnerável, causando danos humanos, materiais ou
ambientais e conseqüentes prejuízos econômicos e sociais;
III - situação de emergência: situação anormal, provocada por desastres,
causando danos e prejuízos que impliquem o comprometimento parcial da capacidade
de resposta do poder público do ente atingido;

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B A R R A G E N S
Em 20 de setembro de 2010, aprovou-se no Brasil a Lei No
12.334, que
estabelece a Política Nacional de Segurança de Barragens (PNSB) e cria o Sistema
Nacional de Informações sobre Segurança de Barragens (SNISB).
A Lei No
12.334 encontra-se na integra no Capitulo XII deste trabalho.
Esta Lei aplica-se a barragens destinadas à acumulação de água para quaisquer
usos, à disposição final ou temporária de rejeitos e à acumulação de resíduos
industriais que apresentem pelo menos uma das seguintes características:
I - altura do maciço, contada do ponto mais baixo da fundação à crista, maior
ou igual a 15m (quinze metros);
II - capacidade total do reservatório maior ou igual a 3.000.000m
3
(três
milhões de metros cúbicos);
III - reservatório que contenha resíduos perigosos conforme normas técnicas
aplicáveis;
IV - categoria de dano potencial associado, médio ou alto, em termos
econômicos, sociais, ambientais ou de perda de vidas humanas, conforme definido no
art. 6o
. da Lei.
Em seu Art. 17 a Lei No
12.334 estabelece que o empreendedor obriga-se a:
I - prover os recursos necessários à garantia da segurança da barragem;
II - providenciar, para novos empreendimentos, a elaboração do projeto final
como construído;
III - organizar e manter em bom estado de conservação as informações e a
documentação referentes ao projeto, à construção, à operação, à manutenção, à
segurança e, quando couber, à desativação da barragem;

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B A R R A G E N S
IV - informar ao respectivo órgão fiscalizador qualquer alteração que possa
acarretar redução da capacidade de descarga da barragem ou que possa comprometer
a sua segurança;
V - manter serviço especializado em segurança de barragem, conforme
estabelecido no Plano de Segurança da Barragem;
VI - permitir o acesso irrestrito do órgão fiscalizador e dos órgãos integrantes
do Sindec ao local da barragem e à sua documentação de segurança (Sindec –
Sistema Nacional de Defesa Civil);
VII - providenciar a elaboração e a atualização do Plano de Segurança da
Barragem, observadas as recomendações das inspeções e as revisões periódicas de
segurança;
VIII - realizar as inspeções de segurança previstas no art. 9o
desta Lei;
IX - elaborar as revisões periódicas de segurança;
X - elaborar o PAE, quando exigido (PAE – Plano de Ação Emergencial);
XI - manter registros dos níveis dos reservatórios, com a respectiva
correspondência em volume armazenado, bem como das características químicas e
físicas do fluido armazenado, conforme estabelecido pelo órgão fiscalizador;
XII - manter registros dos níveis de contaminação do solo e do lençol freático
na área de influência do reservatório, conforme estabelecido pelo órgão fiscalizador;
XIII - cadastrar e manter atualizadas as informações relativas à barragem no
SNISB.
Parágrafo único. Para reservatórios de aproveitamento hidrelétrico, a alteração
de que trata o inciso IV também deverá ser informada ao Operador Nacional do
Sistema Elétrico (ONS).

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B A R R A G E N S
A bibliografia a respeito de “segurança de barragens” e ampla, em nível
nacional e internacional, constituindo-se de livros, manuais, etc., incluindo-se
também publicações relativas a acidentes em barragens. O tema Segurança de
Barragens será apresentado em mais detalhes na Parte II deste texto.
I-4- BARRAGENS AO LONGO DA HISTÓRIA DA
HUMANIDADE
As barragens vêm sendo construídas desde a antiguidade para atender as
necessidades das populações. A mais antiga que se tem noticia é a barragem de Jawa
construída na Jordânia em cerca de 5600 anos.
Descoberta em 1885 tem-se a Barragem Sadd El-Kafara na Jordânia,
construída há cerca de 4600 anos. Esta barragem tem os espaldares de pedra, como as
pirâmides e provavelmente rompeu por galgamento. Observando-se sua seção
transversal, Figura I-1, percebe-se semelhanças com uma barragem de enrocamento
moderna. Nas Figuras I-2, I-3 e I-4, apresentam-se detalhes desta barragem.
Nas Figuras I-5 e I-6 apresentam-se um histórico de algumas barragens
construídas na antiguidade e seu período de utilização.
Nas Figuras I-7 e I-8 apresentam-se detalhes da Barragem Harbaga na Síria
construída há cerca de 1800 anos, com o objetivo de irrigação.
Nos tempos modernos destacam-se, no Brasil, a Barragem de Itaipú e a
Barragem de Irapê, recém concluída em 2006, sendo a barragem mais alta que se tem
no Brasil, com 208 metros de altura. Esta barragem de Irapê foi construída com
taludes em rocha e núcleo de argila, ou seja, é uma barragem de enrocamento com
núcleo impermeável de argila. Uma imagem desta barragem é apresentada nas
Figuras I-9 e I-10. Nas figuras I-11 E I-12 apresentam-se imagens da barragem de
Itaipú.

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B A R R A G E N S
Também, como marcos dos tempos modernos destaca-se a barragem Hoover
nos Estados Unidos e a barragem de Aswan no Egito. Apresentam-se imagens destas
barragens nas Figuras I-13 e I-14.
Schinitter (1994) em seu livro “A History of Dams” apresenta valioso material
relativo à história de barragens construídas pelo ser humano.
I-5- BIBLIOGRAFIA RELATIVA A BARRAGENS
A bibliografia disponível relacionada a barragens é extensa, contemplando
todos os avanços técnicos alcançados pela engenharia relativos aos vários tipos de
barragens. Esta bibliografia abrange desde a fase inicial de estudos preliminares de
uma obra, até a fase de operação e manutenção da barragem.
No Capítulo XV apresentam-se referências bibliográficas disponíveis para
downloads em sites e também referências disponíveis em forma de livros e artigos
técnicos.
Para estudos complementares aos presentes capítulos introdutórios recomenda-
se a bibliografia apresentada no Capitulo XV, destacando-se:
- 100 Barragens Brasileiras – Paulo Teixeira da Cruz – Editora Oficina de
Textos.
- Introdução ao Projeto de Barragens de Terra e Enrocamento – Nélio Gaioto –
USP – São Carlos – Departamento de Geotecnia
- Design of Small Dams – Bureau of Reclamation – USA – Disponível para
Download.
I-6- INSTITUIÇÕES REPRESENTATIVAS DE PROFISSIONAIS
DA ÁREA DE BARRAGENS

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B A R R A G E N S
Algumas instituições em nível nacional e internacional representam os
profissionais relacionados ao projeto, construção e manutenção de barragens, das
quais destacamos:
1- CBDB – Comitê Brasileiro de Barragens
Estabelece como missão estimular o desenvolvimento, aplicação e a
disseminação das melhores tecnologias e práticas da engenharia de barragens e obras
associadas. O CBDB é um agente facilitador no processo de assegurar que a
realização e a operação de barragens e hidrelétricas sejam técnica, ambiental e
socialmente adequadas ao máximo benefício da sociedade brasileira.
2- CIGB – Comissão Internacional de Grandes Barragens -
ICOLD – International Commission on Large Dams
Fundada em Paris em 1928, é uma organização não governamental, destinada
a encorajar a troca de informações e de experiências adquiridas em planejamento,
projeto, construção e operação de grandes barragens. A Comissão funciona por
intermédio dos comitês nacionais dos países membros, totalizando hoje 88
(oitenta e oito) comitês instituídos para o desenvolvimento de trabalhos técnicos
ou pesquisas científicas. No Brasil, a CIGB é representada pelo Comitê Brasileiro
de Barragens - CBDB.
3- ABMS – Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e
Engenharia Geotécnica
Fundada em 1950 congrega no Brasil profissionais geotécnicos que atuam
em Mecânica dos Solos, Mecânica das Rochas, Mecânica dos Pavimentos,
Fundações, Barragens, Escavações, Túneis, Mineração, Geossintéticos, Geotecnia
Ambiental, Aterros Sanitários, Geomecânica do Petróleo, e demais atividades da
Engenharia Geotécnica.
4- ISSMGE – International Society for Soil Mechanics and Geotechnical
Engineering
Fundada durante a Primeira Conferência Internacional de Mecânica dos Solos
e Engenharia de Fundações realizada em Harvard em 1936, objetiva promover a

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B A R R A G E N S
cooperação internacional entre engenheiros e cientistas para o avanço e divulgação do
conhecimento no campo da Geotecnia, e suas aplicações na engenharia e meio
ambiente
5- ABGE – Associação Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental
Procura congregar todos os que dedicam suas atividades à Geologia de
Engenharia e Ambiental no Brasil, estimulando a pesquisa científica e tecnológica, e
a cooperação entre a Geologia, a Engenharia e outras ciências correlatas. A ABGE
representa no Brasil a IAEG – Associação Internacional de Geologia de Engenharia e
Ambiental. Adota como definição que a Geologia de Engenharia é um dos ramos
aplicados das Geociências, sendo definida como “ciência dedicada à investigação,
estudo e solução de problemas de engenharia e meio ambiente, decorrentes da
interação entre a Geologia e os trabalhos e atividades do homem, bem como à
previsão e desenvolvimento de medidas preventivas ou reparadoras de acidentes
geológicos”.
6- ISRM – International Society for Rock Mechanics
Procura encorajar a colaboração e troca de idéias entre os profissionais de
Mecânica de Rochas, incentivando o ensino, pesquisa e avanço do conhecimento
nesta área. De acordo com seus estatutos o campo da Mecânica de Rochas inclui
todos os estudos relativos ao comportamento mecânico e físico de rochas e massas de
rochas e a aplicação deste conhecimento para o melhor entendimento de processos
geológicos nos campos de engenharia. Filiado à ISRM, tem-se no Brasil o CBRM –
Comitê Brasileiro de Mecânica das Rochas, o qual é um dos comitês da ABMS –
Associação Brasileira de Mecânica dos Solos.
I-7- INSTITUIÇÕES GOVERNAMENTAIS RELACIONADAS A
BARRAGENS

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B A R R A G E N S
O Brasil possui várias instituições vinculadas ao governo federal e governos
estaduais as quais tem dentro de suas atribuições aspectos ligados a barragens.
Dentre elas apresentam-se a seguir:
1- ANA – Agência Nacional de Águas
Vinculada ao Ministério do Meio Ambiente, tem como missão implementar e
coordenar a gestão compartilhada e integrada dos recursos hídricos e regular o acesso
a água, promovendo o seu uso sustentável em benefício da atual e futuras gerações.
Além disso, a instituição possui outras definições estratégicas centrais.
2- ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
Vinculada ao Ministério das Minas e Energia, tem como missão proporcionar
condições favoráveis para que o mercado de energia elétrica se desenvolva com
equilíbrio entre os agentes e em benefício da sociedade.
3- ELETROBRÁS
É uma empresa de capital aberto, controlada pelo governo brasileiro, que atua
nas áreas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. É composta por
empresas de geração, transmissão, distribuidoras, um centro de pesquisas, uma
empresa de participações e metade do capital de Itaipú. Tem como missão atuar nos
mercados de energia de forma integrada, rentável e sustentável.
4- SECRETARIA DE INFRA-ESTRUTURA HÍDRICA
Vinculada ao Ministério da Integração Nacional, trabalha para a construção de
obras de irrigação e de abastecimento hídrico – barragens, adutoras e canais – e obras
de macro-drenagem, que servem para a condução das águas captadas nas ruas,
sarjetas e galerias. Entre suas competências estão definidas: formular e conduzir a
Política Nacional de Irrigação; orientar e supervisionar a formulação de planos,
programas e projetos de aproveitamento de recursos hídricos; apoiar a operação, a
manutenção e a recuperação de obras de infra-estrutura hídrica.

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B A R R A G E N S
5- DAEE – SP - Departamento de Águas e Energia Elétrica
É o órgão gestor dos recursos hídricos do Estado de São Paulo. Através de seu Centro
Técnico atua em assessoria técnica; elaboração de estudos e projetos;
acompanhamento e fiscalização de obras; análise e acompanhamento dos projetos do
Fundo Estadual de Recursos Hídricos e coordenação de convênios com prefeituras.
6- DNOCS – Departamento Nacional de Obras Contra a Seca
Vinculado ao Ministério da Integração Nacional, atua desde 1909 quando então
foi criada a Inspetoria de Obras Contra as Secas.
7- CODEVASF – Companhia de Desenvolvimento dos Vales do São
Francisco e do Parnaíba
Vinculado ao Ministério da Integração Nacional é uma empresa pública que
promove o desenvolvimento e a revitalização das bacias dos rios São Francisco e
Parnaíba com a utilização sustentável dos recursos naturais e estruturação de
atividades produtivas para a inclusão econômica e social. A Empresa mobiliza
investimentos públicos para a construção de obras de infra-estrutura, particularmente
para a implantação de projetos de irrigação e de aproveitamento racional dos recursos
hídricos.
I-8- OBSERVAÇÕES - CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO
1- Mesmo que a obra seja de uma “pequena barragem”, os itens da Lei NO
12.334 que sejam compatíveis podem ser aplicados;
2- No Brasil muitas “pequenas barragens” sofrem acidentes todos os anos. A
garantia de sua duração e operação pelo tempo de vida útil prevista no projeto deve
ser garantida pelo adequando projeto, adequada construção e adequada manutenção.
Estas garantias devem ser dadas pelo engenheiro projetista, pela empresa construtora
e pelo proprietário da obra, cada um na fase específica de sua responsabilidade;

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B A R R A G E N S
3- Também para “pequenas barragens” as etapas de projeto referentes a
“planejamento”, “viabilidade técnica” e “viabilidade econômica”, devem ser muito
bem desenvolvidas. Observam-se na prática vários casos “desagradáveis”, em que:
- a obra não pode ser concluída no tempo previsto devido ao erro no cálculo do
custo de sua implantação;
- não se consegue encher o reservatório por falta de água;
- o volume real de água útil armazenada não é suficiente para atender a
demanda do proprietário da barragem;
- há muita perda de água pelo solo da área inundada do reservatório, impedindo
seu enchimento como previsto. Por exemplo, encontra-se na região de Campinas –
SP, até 6m de profundidade, argila não saturada com porosidade de 70%. Em cerca
de metade do Estado de São Paulo e em grandes regiões do sul do país, encontram-se
solos arenosos com porosidade de 50%, até alguns metros de profundidade. Ou seja,
solos com grande permeabilidade, facilitando a infiltração de água;
- perda do volume útil de água antes do previsto devido ao assoreamento do
reservatório.
4- Toda barragem é uma obra em que após sua conclusão e inicio de operação
não pode ser considerada com “concluída”, no sentido de se esquecer dela durante o
tempo previsto para sua vida útil (por exemplo, para um pilar de concreto dentro de
um galpão, pode-se caminhar no sentido de pensar assim).
Uma barragem esta permanentemente exposta ao meio ambiente, estando
sujeita à ação dos agentes atmosféricos, sujeita à ação da fauna e sujeita à ação da
flora.
Por exemplo, a chuva pode provocar erosões. Os animais (formigas, tatus, etc.)
podem fazer buracos nos taludes. A flora crescendo descontrolada pode impedir o
acesso a vistorias e também produzir situações indesejáveis como o crescimento de
árvores nos taludes (indesejáveis porque se a árvore morre, no lugar das raízes ficarão
buracos na barragem).
Também existe a permanente percolação de água pelas fundações, pelos
taludes, pela canalização de fundo (se houver) e pelo vertedouro ou sangradouro, o
que pode ocasionar problemas de erosões.

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B A R R A G E N S
Sendo assim, mesmo para “pequenas barragens” são indispensáveis as vistorias
permanentes e a realização de reparos imediatos quando detectados quaisquer tipos
de problemas. Este procedimento já deve ocorrer para as “grandes barragens”,
lembrando-se que deve ser cumprido o estabelecido na Lei de Segurança de
Barragens (Lei No
12.334).
I-9 – QUESTÕES RELATIVAS AO CAPÍTULO I- INTRODUÇÃO
1- Relacionado-a à Geotecnia, como você entende a frase de Francis Bacon:
“A natureza para ser comandada precisa ser obedecida”?
2- Que atividades devem ser desenvolvidas na fase de “planejamento” de uma
barragem?
3- Que atividades devem ser desenvolvidas na fase de estudos de “viabilidade
técnica” de uma barragem?
4- Que atividades devem ser desenvolvidas na fase de estudos de “viabilidade
econômica” de uma barragem?
5- Após o inicio da operação qual o papel do proprietário na manutenção da
barragem?
6- Que itens relativos à segurança devem ser periodicamente verificados na
fase de operação da barragem?

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B A R R A G E N S
Figura I-1 – Barragem Sadd El Kafara – Jordânia - Construída a cerca de 4600
anos – altura 14m – largura crista 56m – comprimento 102m - taludes em rocha e
núcleo impermeável de solo (Fonte: Schinitter-1994)
Figura I-2 - Barragem Sadd El Kafara - (Fonte: Schinitter,1994)

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B A R R A G E N S
Figura I-3 - Barragem Sadd El Kafara
Figura I-4 - Barragem Sadd El Kafara

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B A R R A G E N S
Figura I-5 – Barragens da Antiguidade – (Fonte: Medeiros, 2009)
Figura I-6 – – Barragens da Antiguidade – (Fonte: Medeiros, 2009)

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B A R R A G E N S
Figura I-7 – Barragem Harbaga – Siria – Construída a cerca de 1800 anos – altura
21m – comprimento 365 m
Figura I-8 – Barragem Harbaga – Siria

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B A R R A G E N S
Figura I-9 – Barragem de Irapê – Cemig – 208 metros de altura – Construída entre
2002 e 2006 – 3 turbinas de 125 MW cada.
Figura I-10- Barragem de Irapê - Taludes em enrocamento e núcleo de argila

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B A R R A G E N S
Figura I-11 – Barragem de Itaipú – 196 metros de altura – 18 turbinas – 715 MW
cada
Figura I-12 – Barragem de Itaipú – Condutos forçados

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B A R R A G E N S
Figura I-11 – Barragem Hoover – USA – Construída entre 1931 e 1936 – Barragem
com 221 metros de altura e 17 turbinas – 2080 MW instalados.
Figura I-12 – Barragem de Aswan – Egito – Construída entre 1960 e 1970 –
Barragem com 111 metros de altura e 12 turbinas de 175 MW cada

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B A R R A G E N S
ÍNDICE
CAPÍTULO PÁGINA
I- INTRODUÇÃO
I-1- Introdução – Etapas do Projeto
I-2- Competência para Desenvolvimento de Projeto
I-3- Segurança de Barragens
I-4- Barragens ao Longo da História
I-5- Bibliografia Relativa a Barragens
I-6- Instituições Representativas de Profissionais
I-7- Instituições Governamentais
I-8- Observações - Capítulo I - Introdução
I-9- Questões Relativas ao Capítulo I

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B A R R A G E N S
II- PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DE BARRAGENS
III- PRINCIPAIS TIPOS DE BARRAGENS
IV- PRINCIPAIS ELEMENTOS DE BARRAGENS
IV-1- CRISTA
IV-2- BORDA LIVRE
IV-3- TALUDES DE MONTANTE E JUSANTE
IV-4- PROTEÇÃO DO TALUDE DE MONTANTE
IV-5- PROTEÇÃO DO TALUDE DE JUSANTE
IV-6- CORTINAS DE VEDAÇÃO
IV-7- DRENAGEM INTERNA
IV-8- DIMENSIONAMENTO DE FILTROS
IV-9- FILTRO VERTICAL
IV-10- FILTRO HORIZONTAL
IV-11- TRANSIÇÕES
IV-12- DRENO DE PÉ
IV-13- POÇO DE ALÍVIO
V- DESVIO DO RIO
V-1- TUBULAÇÃO DE FUNDO
V-2- ENSECADEIRAS
V-3- CANAIS DE DESVIO
V-4- TUNEIS DE DESVIO
VI- INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS

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B A R R A G E N S
VI-1- OBTENÇÃO DE AMOSTRAS
VI-2-
VII- ANÁLISE DO SOLO ATRAVÉS DE CLASSIFICAÇÕES
VIII- VOLUME DA ÁREA DE EMPRÉSTIMO

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B A R R A G E N S
Em Atualização - Maio/ 2011
PRINCIPAL SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA DA CIDADE DE SÃO PAULO - 33m3
/ seg – PARA 8,5 MILHÕES DE HABITANTES - SABESP
BARRAGENS
PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES
“O consumo de água tem crescido no último século a um ritmo
mais de doze vezes superior ao da população mundial. Por
esse motivo, a gestão sustentável, eficaz e equitativa de
recursos hídricos cada vez mais escassos será o desafio chave
para os próximos cem anos” “FAO – ONU – 1993”

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B A R R A G E N S
II- PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS
Atualmente a construção de barragens serve a diversos fins, dos quais se
destacam:
1- Abastecimento de água para consumo humano e de animais;
2- Abastecimento de água para irrigação;
3- Recreação e paisagismo;
4- Controle da qualidade da água;
5- Controle de enchentes;
6- Garantia mínima de vazão a jusante;
7- Navegação;
8- Aqüicultura;
9- Geração de energia elétrica;
10- Contenção de rejeitos.
Uma barragem com a finalidade de contenção de cheias transforma uma vazão
de pico, que ocorreria na seção do rio se o rio não fosse construído (vazão efluente),
em uma vazão atenuada (vazão efluente), que poderá escoar de maneira controlada,
sem provocar a jusante inundações em áreas habitadas, cultivadas ou utilizadas com
instalações agropecuárias.

3
B A R R A G E N S
Uma barragem, além de outras finalidades, pode servir também para garantir
uma vazão mínima à jusante, possibilitando uma vazão mínima para o rio ao longo
de todo o ano.
Uma barragem pode ser construída para possibilitar que o rio se torne
navegável, através do aumento da profundidade do reservatório. Nestes casos, se a
embarcação for passar do nível de um reservatório, ao nível de outro reservatório, é
preciso construir uma eclusa, para permitir esta operação.
A barragem para contenção de rejeitos é construída não para armazenar água,
mas sim para armazenar subprodutos de indústrias, como as de extração e
processamento, que são em grande volume de materiais que podem causar problemas
de contaminação física e/ou química se simplesmente lançados ao meio ambiente.
Sendo assim, o rompimento de uma barragem de rejeito, se torna muito mais grave,
que o de uma barragem para armazenamento de água, das mesmas dimensões.
A barragem para geração de energia elétrica é bastante utilizada e são mais
conhecidas as grandes obras. Atualmente, a tecnologia para instalação de pequenas
centrais hidrelétricas (PCH) esta bastante desenvolvida. Com relativamente pequenas
vazões e determinado desnível na topografia (∆H), é possível sua instalação.
A barragem para aqüicultura permite a produção de proteína animal, e tem
sido utilizada principalmente para a produção de peixes, com as técnicas de produção
em tanques-rede.

4
B A R R A G E N S

5
B A R R A G E N S
Figura X - PCH COM TUBULAÇÃO DE ADUÇÃO – ELETROBÁS (1985)
PCH BURITI – BARRAGEM – CANAL DE ADUÇÃO – CASA DE MÁQUINAS

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B A R R A G E N S
PCH BURITI – CANAL DE ADUÇÃO
PCH BURITI – CONDUTOS FORÇADOS

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B A R R A G E N S
PCH BURITI – CASA DE MÁQUINAS
PCH BURITI – ENTRADA DE ÁGUA NOS CONDUTOS FORÇADOS

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B A R R A G E N S
PCH COM CANAL DE ADUÇÃO – ELETROBRÁS (1985)
PCH – CANAL DE ADUÇÃO - (CERPCH - Centro Nacional de Referência em Pequenas
Centrais Hidrelétricas

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B A R R A G E N S
PCH – CONDUTO FORÇADO – CASA DE MÁQUINAS (CERPCH )
PCH – CONDUTO FORÇADO – CASA DE MÁQUINAS (CERPCH )

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B A R R A G E N S
PCH – ARRANJO TÍPICO COM CANAL DE ADUÇÃO (Prof. Geraldo L.T. F – CERPCH –
Unifei
O que são PCHs
Pequenas Centrais Hidrelétricas são usinas de geração de energia elétrica a partir do aproveitamento
do potencial hidráulico com capacidade instalada superior a 1 MW e inferior ou igual a 30 MW,
além de reservatório em área menor que 13 km².
Geralmente instaladas próximas ao local de consumo e integradas ao sistema elétrico da região, as
PCHs proporcionam uma maior estabilidade e segurança no abastecimento de energia limpa, além
de economia de investimentos relacionados à redução de perdas de transmissão.
Outra vantagem proporcionada pelas PCHs é a boa qualidade da energia que as localidades
beneficiadas passam a receber, contribuindo significativamente para o bem estar da população e o
crescimento econômico.
Além de aumentar a oferta de energia elétrica, algumas PCHs substituem o abastecimento
proveniente de usinas termelétricas que queimam óleo diesel, altamente poluente ao meio ambiente.
As usinas Garganta da Jararaca e Paranatinga II, por exemplo, geram energia limpa e evitam o
consumo de 18 milhões de litros de óleo diesel por ano, equivalente à emissão de aproximadamente
42 mil toneladas/ano de dióxido de carbono na atmosfera

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B A R R A G E N S
CONSTRUÇÃO DO CANAL DE ADUÇÃO – PCH SANTA EDWIGES I
CONSTRUÇÃO DO CANAL DE ADUÇÃO – PCH SANTA EDWIGES I

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B A R R A G E N S

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B A R R A G E N S
PCH SALTO GRANDE – CAMPINAS – JOAQUIM EGÍDEO

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B A R R A G E N S
Figura X - Hidrelétrica Henry Borden – São Paulo-Cubatão – Queda de 720m – Construção 1926
Figura X - Hidrelétrica Henry Borden – São Paulo-Cubatão – Queda de 720m – Construção 1926
Ao lado da Usina Hidrelétrica Henry Borden, dentro da montanha, existe uma outra usina, com a
mesma capacidade e em funcionamento. Assim, se a usina externa fosse destruída por um
bombardeio, o abastecimento elétrico do pólo industrial de Cubatão e da capital paulista continuaria
garantido. Mas o complexo ganhou fama internacional também pelo fato de em sua construção ter
sido invertido o curso de um rio, o Pinheiros, para formar uma represa que despejaria suas águas
montanha abaixo, permitindo a geração de energia. A primeira unidade da usina começou a
funcionar em 1926, produzindo 44.437 kw (texto extraído do site Novo Milênio).

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B A R R A G E N S
CONTENÇÃO DE CHEIAS – BARRAGEM NORTE – JOSÉ BOITEUX - SC
~CONTENÇÃO DE CHEIAS – BARRAGEM OESTE – TAIÓ - SC

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B A R R A G E N S
CONTENÇÃO DE CHEIAS – BARRAGEM OESTE – TAIÓ - SC
CONTENÇÃO DE CHEIAS – BARRAGEM OESTE – TAIÓ -SC

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B A R R A G E N S
Tanque para Psicultura
Tanque para Psicultura

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B A R R A G E N S
Fig. X – Tanque redondo de distribuição de águra para irrigação - TERRAPLAN
Tomada de fundo para bombeamento de água para irrigação

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B A R R A G E N S
Fig. X – Lago Escavado - Em áreas onde o nível do lençol freático é elevado, a simples escavação
do terreno possibilita o acúmulo de água e a formação de um lago - Fazenda da Ressaca –
CCA/UFSC

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B A R R A G E N S

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B A R R A G E N S
Figura X – Barragem de Rejeito contendo radionuclídeos
Figura X – Rompimento de Barragem de Rejeitos

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B A R R A G E N S

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B A R R A G E N S
Fig.Tanque para decantação de dejetos de confinamento de gado -TERRAPLAN
REVESTIMENTO DE RESERVATÓRIO COM GEOMEMBRANA- é um material geosintético que possui
propriedades elástica e flexíveis. As mais comuns são o PEAD polietileno de alta densidade e o PVC. Eles servem para
ser utilizada como revestimento impermeabilizante podendo ter diversas aplicações como impermeabilização, lagoas
tanques de decantação, reservatórios de água, aterros sanitários, piscultura, lages de cobertura, tanques de decantação,
tanque de captação de água, preservando desta forma o meio ambiente evitando contaminação do solo, próximos.

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B A R R A G E N S

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B A R R A G E N S
Figura X – Barragem de terra-enrocamento para retenção de corridas detríticas em Alma-Ata –
Cazaquistão (N.N.Maslov,1982) (in Dimitry)
Figura X –– Barragem de concreto para retenção de corridas detríticas – Japão (K.Tamada, 2004) (in Dimitry)

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B A R R A G E N S
Figura X –– Barragem de concreto para retenção de corridas detríticas – Tanguarena – Venezuela
(J.Lopes – UCV,2000) (in Dimitry)
Figura X – Barragem para retenção de corridas detríticas – Barragem selecionadora vazada, tipo
“crib-wall”, construída com elementos pré-moldados de concreto armado. Rompida em agosto de
1999. Rio Gerkhozhan-Su, a montante da cidade de Tyrnyauz (I.B. Seinova, 1999) (in Dimitry)

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B A R R A G E N S
Figura X – Barragem para retenção de corridas detríticas – Vista em 2008 da barragem na cidade de
Tyrnyauz rompida em 1999, com a calha do rio Gerkhozhan-Su em processo de escavação (D.
Znamensky, 2008) (in Dimitry)
Figura X – Estrutura metálica flexível para a contenção de detritos (WSL – Geobrugg)

28
B A R R A G E N S

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B A R R A G E N S
SANTO ANTONIO ENERGIA – ARRANJO GERAL
UHE Santo Antônio, no rio Madeira, em Porto Velho (RO).

BARRAGENS
PRINCIPAIS TIPOS
- Follow through on every angle and every subtask;
- Don’t oversimplify the site model, its properties, or its
response;
- Assume the worst configuration of properties and
boundary conditions consistent with data from site
investigations;
“Karl Terzaghi”

III- PRINCIPAIS TIPOS DE BARRAGENS
Os principais tipos de barragens normalmente utilizados são os seguintes:
- Barragem de terra homogênea;
- Barragem de terra zoneada;
- Barragem de enrocamento;
- Barragem de gravidade (concreto);
- Barragem de gravidade aliviada (concreto);
- Barragem em arco (concreto armado).
No presente trabalho serão estudadas as barragens de terra homogênea e barragens
de terra zoneada. Também se apresentarão algumas informações sobre barragens de
enrocamento.
A escolha por um ou outro tipo vai depender da disponibilidade de materiais no
local da obra, a qual esta diretamente ligada ao custo final do empreendimento.
As barragens de terra homogênea são as construídas com apenas um tipo de
material. Neste caso, o material da área de empréstimo, quando compactado, deve
apresentar baixo coeficiente de permeabilidade.
As barragens de terra zoneadas são aquelas, em que por falta de área de
empréstimo com material argiloso suficiente para a construção de todo o aterro, prioriza-
se a utilização deste material, no centro (núcleo argiloso). Neste caso, havendo um
núcleo argiloso, os taludes podem ser construídos com material mais permeável.
As barragens de enrocamento são aquelas que são construídas com materiais
rochosos de diversas granulometria. Neste caso, a impermeabilização do maciço é
garantida por um núcleo argiloso impermeável, e/ou parede de concreto construída sobre
o talude de montante.
Apresenta-se nas Figuras III.1 a III.18, detalhes destes três tipos de barragem.

Figura III.1- Barragem de terra homogênea – Barragem de Chiva
(in Cruz, 1996).
Figura III.2- Barragem de terra zoneada – Barragem de Orós
(In Cruz, 1996).

Figura III.3- Barragem de enrocamento – Barragem de Lynn
(in Cruz, 1996)
Figura III.4- Barragem de terra homogênea em construção.

Figura III.5- Barragem de terra homogênea em construção.
Figura III.6- Barragem de terra zoneada. Núcleo impermeável e taludes em construção

Figura III.7- Barragem de terra zoneada. Núcleo impermeável e taludes em construção
Figura III.8- Barragem de terra zoneada. Núcleo impermeável e talude em construção.

Figura III.9- Barragem de terra zoneada. Núcleo impermeável em construção.
Figura III.10- Barragem de terra zoneada. Núcleo impermeável em construção.

Figura III.11- Barragem de enrocamento. Núcleo impermeável e taludes em construção.

Início da construção do núcleo impermeável – PCH Zé Fernando

Construção do aterro de material permeável e do núcleo impermeável – PCH Zé
Fernando

Figura III.15- Barragem de enrocamento. Núcleo impermeável e taludes em construção

Figura III.16- Barragem de enrocamento. Impermeabilização do talude de montante com
concreto.
Figura III.17- Barragem de concreto em arco.

Figura III.18- Barragem de concreto.

Usina Hidrelétrica Mauá - Paraná
Barragem de CCR terá 745 m de comprimento na crista e 85 m
de altura máxima e terá pista de rolagem em sua superfície

1
B A R R A G E N S
PRINCIPAIS ELEMENTOS
“Nature to be Commanded must be Obeyed”
“A Natureza para ser Comandada precisa ser Obedecida”
“Francis Bacon”

2
B A R R A G E N S
IV - PRINCIPAIS ELEMENTOS
São os seguintes os principais elementos de uma barragem de terra, os quais
são apresentados na Figura IV.1 e também descritos em detalhes neste capítulo:
1- Crista;
2- Borda livre;
3- Talude de montante;
4- Proteção do talude de montante (rip-rap);
5- Talude de jusante;
6- Proteção do talude de jusante (grama ou outro elemento);
7- Trincheira de vedação;
8- Filtro horizontal;
9- Filtro vertical;
10- Dreno de pé;
11- Cortina de injeção;
12- Poço de alívio;
13- Tapete impermeável;
14- Sistema de drenagem das águas pluviais.
Além destes elementos, para o perfeito funcionamento da barragem, também
fazem parte da estrutura:
1- Sistema de extravasamento (vertedouro ou sangradouro);
2- Comportas.

3
B A R R A G E N S
Figura IV.1 – Principais elementos de uma barragem de terra – Barragem Zoneada
Figura IV.2 – Principais elementos de uma barragem de terra – Barragem Homogênea

4
B A R R A G E N S
Figura X – Sangradouro – Caixa de Nível (Monje) - Tubulação de Fundo
Figura X – Barragem de Carpina – Caixa de Nível (Monje) – Tubulação/Descarga de Fundo

5
B A R R A G E N S
Figura X - Sangradouro – Barragem de Bocainas
Figura X – Sangradouro – Barragem de Nova Olinda

6
B A R R A G E N S
Figura X – Controle do Nível através de Comporta – Mágino

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B A R R A G E N S
Figura X – Comporta de Itaipú (→ Operários)

8
B A R R A G E N S
Figura X – Barragem de Engenheiro Ávidos
Figura X – Comportas – Barragem Engenheiro Ávido

9
B A R R A G E N S
Figura X – Samgradouro da Barragem de Estreito em tempo de seca
Figura X – Barragem de Pindobaçu

10
B A R R A G E N S
Figura X - Barragem de Aimorés – Main Braziliam Dams III – CBDB

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B A R R A G E N S

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B A R R A G E N S
Sangradouro de Pequena Barragem
Sangradouro de Pequena Barragem

IV .1- CRISTA
A largura da crista é determinada pelas necessidades de tráfego sobre ela, não
devendo ser inferior a 3 metros, mesmo para pequenas barragens. Esta largura
mínima garante condições de acesso para serviços de manutenção e também
colabora na estabilidade do maciço de terra. Em barragens de maior porte, onde há
tráfego freqüente de veículos esta largura geralmente varia entre 6 e 12 metros.
Bureau of Reclamation (2002), recomenda que a largura mínima da crista para
pequenas barragens seja calculada pela fórmula: L = Z/5 + 3 metros, onde Z é a altura
máxima da barragem e L, a largura mínima da crista. Caso seja prevista uma estrada
sobre a crista, a dimensão mínima sempre deverá ser de 5 metros.
São apresentadas na Figura IV.1.1 a crista de uma pequena barragem de terra e
nas Figuras IV.1.2 e IV.1.3 a cristas de duas barragens de maior porte.
A altura da barragem, ou cota da crista, deve ser igual ao nível “máximo
maximorum” da lâmina d’água, acrescido da borda livre (Capítulo V.2) definida
para o reservatório ( cota da crista = NAmáx Max + borda livre ) . O nível “máximo
maximorum” ou “máximo dos máximos” (NAmáx max) é o nível da lâmina d’água
mais elevada que deverá e poderá atingir o reservatório na ocorrência da cheia de
projeto.
Na crista deve haver um sistema de drenagem que permita o escoamento das
águas de chuva de maneira segura, objetivando-se evitar erosões e empoçamento de
água. Pode-se construir canaletas de drenagem, ou construir a crista com uma
inclinação para montante, evitando que as águas de chuva escoem sobre o talude de
jusante. Na Figura IV.1.4 apresenta-se a erosão de um talude de jusante, causada pelo
escoamento de águas de chuva vindas principalmente da crista. Nas Figuras IV.1.5 e
IV.1.6 apresentam-se detalhes de um sistema de drenagem bem executado nos taludes
de uma barragem de terra.
Não havendo tráfego de veículos sobre a pista, a mesma pode ser protegida
com a plantação de grama. Havendo tráfego freqüente de veículos a crista deve ser
protegida de maneira adequada, com a construção de um pavimento. Não havendo
nenhuma proteção superficial na pista, pela ação das águas de chuva e mesmo pela
passagem de poucos veículos, pode haver o desgaste da superfície. Apresenta-se na
Figura IV.1.1 um exemplo deste fato.
Para pequeno volume de tráfego pode-se executar sobre a crista um
Revestimento Primário, como é feito em estradas vicinais. IPT (1988), em seu
trabalho “Estradas Vicinais de Terra”, apresenta: “ O Revestimento Primário
constitui-se em uma camada colocada sobre o reforço do subleito ou diretamente
sobre o subleito. Esta camada é obtida pela compactação de uma mistura (natural ou
preparada) de material argiloso com material granular. A espessura desta camada
deve levar em conta a quantidade e tipo de tráfego do local e as condições de suporte
do subleito, variando, geralmente entre 10 e 20 cm. O objetivo da adição de argila no

material granular é o de atuar como ligante e regularizar a superfície final de
rolamento. O objetivo do uso de material granular é aumentar o atrito da pista com as
rodas dos veículos. A dimensão máxima ideal do material granular é de 2,5 cm. Na
natureza há jazidas que podem ser utilizadas diretamente para a execução do
Revestimento Primário, pois são compostas de uma mistura já em proporções
satisfatórias de materiais granulares e de argila. É o caso das cascalheiras de cava. No
entanto, é mais comum aparecer a necessidade de se proceder a uma mistura
adequada, uma vez que a maior parte das jazidas de materiais granulares é pobre em
argila, como é o caso de cascalhos e pedregulhos de rio e saibros grosseiros de rochas
alteradas. A mistura pode ser executada na própria jazida, no trecho em obras, ou em
qualquer pátio que se mostre adequado. As operações para que a mistura atinja a
necessária homogeneidade são: -secagem e destorroamento da argila; cálculo das
proporções em volume (em torno de 1 de argila para 2,5 de material granular);
mistura com grade de disco, motoniveladora ou pá carregadeira. - - -; regularização e
compactação da camada do subleito ou camada de reforço; escarificação
(arranhamento) do leito; lançamento e espalhamento do material; umedecimento, ou
secagem, se necessário; - - - ; compactação - - -.” Apresentam-se nas Figuras IV.1.7 a
IV.1.14 detalhes deste procedimento. É necessário que durante a compactação se faça
um controle da umidade do material para que o mesmo tenha a umidade de
compactação especificada no projeto. Também é necessário um controle do grau de
compactação do aterro para que o solo alcance a densidade especificada no projeto.
Tanto a umidade ótima de compactação, como a densidade que o solo deve ter após
compactado, são determinadas através do ensaio de compactação Proctor. Este ensaio
é descrito em detalhes no capítulo VI.
Para grande volume de tráfego, deve ser executado um pavimento sobre a
crista que suporte a solicitação imposta. Este pavimento deve ser projetado de acordo
com critérios específicos para estradas. O dimensionamento de pavimentos não é
objetivo deste trabalho, podendo-se obter informações técnicas a respeito em manuais
do DNIT (Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes) e em livros,
sugerindo-se: “Manual de Técnicas de Pavimentação – Volumes I e II – De Senço,
W. – Editora Pini.”
É importante observar, antes do enchimento do reservatório e antes da
construção do pavimento, se a altura da crista esta condizente com o estabelecido em
projeto, pois dependendo dos tipos de materiais do aterro e da fundação, os recalques
(deslocamentos verticais) podem variar entre 0,2 e 0,4% da altura da barragem, isto
ocorrendo durante e após a construção do aterro. Os recalques que ocorrem após a
construção do maciço, devido às deformações do aterro e da fundação, devem ser
estimados, para que se construa a crista com a devida sobrelevação, evitando-se
assim que a crista fique com altura inferior à projetada. Estes cálculos podem ser
efetuados através do resultado de ensaios de adensamento (Capítulo XX) feitos com
material indeformado da fundação e com solo compactado do aterro, ou, caso haja
esta possibilidade, com base em dados de instrumentação (Capítulo XX) obtidos, em
uma seção da barragem construída antecipadamente.

Figura IV.1-1 – Crista de uma barragem de terra.
Figura IV.1-2 – Crista de uma barragem de terra.

Figura IV.1.3 – Construção do pavimento da crista de uma barragem.
Figura IV.1.4- Erosão no talude causada pelas águas vindas da crista.

Figura IV.1.5- Sistema de drenagem nos taludes.

Figura IV.1.6- Sistema de drenagem nos taludes.

Figura IV.1.7 – Revestimento Primário.
Figura IV.1.8 – Proporção da Mistura.

Figura IV.1.9 – regularização da superfície do aterro.
Figura IV.1.10 – Escarificação (“arranhamento”) do leito.

Figura IV.1.11– Lançamento do material.
Figura IV.1.12 – Espalhamento do material.
Figura IV.1.13 – umedecimento do material.

Figura IV.1.14 – Compactação com rolo compactador.

BORDA LIVRE
“The freeboard must be sufficient to prevent overtopping by waves and
include an allowance for settlement of the foundation and embankment”
“US Army Corps of Engineers-2004”
IV .2- BORDA LIVRE

A borda livre (ou “folga”, “revanche”, “freeboard”) é a distância vertical entre
a crista da barragem e o nível das águas do reservatório e objetiva a segurança contra
o transbordamento, que pode ser provocado pela ação de ondas formadas pela ação
dos ventos, evitando danos e erosão no talude de jusante. Apresenta-se na Figura
IV.2.1 a borda livre de um reservatório.
A borda livre deve ser calculada considerando-se o reservatório com seu nível
máximo de água. Sua determinação baseia-se na previsão da altura e ação das ondas.
A ação das ondas no seu encontro com o paramento da barragem depende do ângulo
de ataque da onda, da inclinação do paramento e da textura da superfície do talude.
A altura das ondas depende da velocidade e da duração do vento, da extensão
do reservatório na direção do vento considerada (“fetch”) e da profundidade do
reservatório.
Figura IV.2.1- Soil-cement Protection and Wave Deflector Concrete
Wall - Barragem de Porto Primavera
Recomenda-se que a borda livre de um barramento, mesmo de pequenas dimensões,
não seja inferior a 0,5 metro. No mínimo, o valor da borda livre deve ser igual à
altura da onda máxima, acrescida de 50%, para compensar a sua corrida sobre o
talude da barragem e, ainda, de um valor correspondente a um fator de segurança,
variável entre 0,60 e 3,00 metros, dependendo da importância da barragem (Gaioto,
2003).
O cálculo da borda livre de uma barragem de terra dever ser realizado de
acordo com a seguinte metodologia:
1- Determinação do nível de água do reservatório que servirá de referência para
o cálculo da borda livre;
2- Análises dos registros de ventos;

3- Como a linha do reservatório pode ser muito irregular, deve-se calcular o
“fetch” efetivo, F, através da fórmula: F = Σ xi cos αi / Σ cos αi, onde αi = ângulo
entre a direção considerada e a direção principal do vento, e xi = extensão do
reservatório na direção αi ; os valores de αi devem ser tomados a cada 30
, até 450
, em
ambos os lados da direção principal;
4- cálculo das características das ondas;
5- seleção final da borda livre em função dos resultados obtidos em (4), da
declividade do talude da barragem e do tipo de paramento.
Para o cálculo da altura da onda máxima podem ser utilizados ábacos, como o
da Figura IV.2.2 (U.S. Bureau of Reclamation), e tabelas, como a Tabela IV.2.1
(Bordeuax, G.H.R.M. 1980), que foi estabelecida pela análise de diversas fórmulas
empíricas relacionando a altura da onda, o “fetch” efetivo e a velocidade do vento. O
U. S. Bureau of Reclamation recomenda os valores de borda livre para taludes
protegidos com rip-rap apresentados na Tabela IV.2.2 ( in Bordeuax, G.H.R.M.
1980). Para pequenas barragens de terra, o Bureau of Reclamation (2002) recomenda
folgas normalmente aceitáveis, apresentadas na Tabela IV.2.3. Para “fetch” com até
5,0 km e profundidade de água junto à barragem de até 9,0, Eletrobrás (1982) sugere
os valores de borda livre apresentados na Tabela IV.2.4.
Na Tabela IV.2.5 são apresentados valores de borda livre em regime de nível
de água normal e em regime de água em seu nível máximo, de alguns reservatórios
brasileiros de grande porte.

Figura IV.2.2- Determinação da altura máxima da onda (U. S. Bureau of
Reclamation, in Gaioto,N., 2003)
Tabela IV.2.1 – Altura da onda em função do “fetch” e da velocidade do vento
(Bordeuax, G.H.R.M. 1980).
“fetch”
(quilômetros)
Altura da onda
(metros)
Vento: 80 km/h
Altura da onda
(metros)
Vento: 120 km/h
Altura da onda
(metros)
Vento: 160 km/h
1,6 0,81 0,9 -
4,0 0,96 1,08 1,17
8,0 1,11 1,29 1,44
16,0 1,35 1,62 1,83
Tabela IV.2.2 – Borda livre em função do “fetch” e da velocidade do vento ( U.S.
Bureau of Reclamation , in Bordeuax, G.H.R.M. 1980).
“fetch”
(quilômetros)
Borda livre mínima (metros) com
reservatório no N.A. Máx.
Maximorum, para ventos de 80 km/h
< 1,6 0,9
1,6 1,2
4,0 1,5
8,0 1,8
16 2,1
Tabela IV.2.3- Borda livre normalmente aceitáveis (Bureau of Reclamation, 2002).
Fetch
(quilômetros)
Borda livre mínima
(metros)
< 1,5 1,0
1,5 1,2
5,0 1,5
7,5 1,8
15,0 2,0
Tabela IV.2.4- Borda livre em função da extensão do espelho d’água do reservatório
na cota do NA máximo (“fetch”) e da profundidade de água junto à barragem (
Eletrobrás, 2000 ).
Profundidade da
água (P) junto à
barragem (m)
“fetch”
0,2 m
“fetch”
0,5 m
“fetch”
1,0 m
“fetch”
2,0 m
“fetch”
3,0 m
“fetch”
4,0 m
“fetch”
5,0 m
P ≤ 6,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,05 1,15 1,25
6,00 < P ≤ 10,00 1,00 1,00 1,00 1,05 1,15 1,25 1,35

Tabela IV.2.5 – Dimensão da Borda Livre de barramentos de grande porte
(Bordeuax, G.H.R.M. 1980)
BARRAGEM Borda Livre (metros)
N.A. Normal
Borda Livre (metros)
N.A. Máximo
Água Vermelha 4,00 2,70
Atibainha 4,00 2,00
Cachoeira 5,50 2,00
Capivara 5,00 3,00
Emborcação 3,00 2,65
Estreito 6,50 2,36
Foz de Areia 5,00 3,50
Ilha Solteira 4,00 3,00
Itaipu 5,00 2,00
Tucuruí 6,00 4,00
Itumbiara 3,00 1,80
Jaguará 3,50 2,50
Marimbondo 4,20 3,14
Paraíbuna 5,00 2,50
Passo Real 4,00 2,90
Promissão 3,50 2,20
Salto Santiago 4,00 3,00
São Simão 3,00 2,20
Sobradinho 5,00 4,00
Figura IV.2.3- Wave Deflector Wall on the Dam Crest – Section - Barragem de
Porto Primavera

Figura X – Barragem de Rejeito – Borda livre de 1,20m. Dimensionada considerando
os recalques totais previstos e a onda máxima para uma velocidade máxima de
70km/h na direção do fetch máximo

TALUDES DE MONTANTE
E JUSANTE
“Karl Terzaghi em seu discurso de abertura, referindo-se aos
solos residuais brasileiros, disse que os nossos técnicos estavam em
condições de pesquisar e experimentar nas construções tal tipo de
solo, em proveito da técnica universal. No discurso de
encerramento, Terzaghi voltou a referir-se aos engenheiros
brasileiros dizendo que lhes cabia a grande missão de investigar e
descobrir as intrincadas propriedades dos solos residuais, que
ocorriam no Brasil em escala muito maior do que em outros países
onde se praticava a Mecânica dos Solos.“
“II Congresso Internacional de Mecânica dos Solos”
“Rotterdam, 1948”

IV .3- TALUDES DE MONTANTE E JUSANTE
O talude de montante é a parte do maciço que vai ficar diretamente em contato
com a água do reservatório, o que vai exigir considerações especiais na fase de
projeto, no cálculo de sua estabilidade, e cuidados especiais para sua manutenção
durante a fase de operação do reservatório.
A sua inclinação deve ser definida através de cálculos de estabilidade,
considerando-se:
1- As propriedades geotécnicas de resistência (Capítulo XX) e deformabilidade
(Capitulo XX) do solo utilizado em seu estado compactado, em sua condição de
umidade natural e também saturado (fase de enchimento e operação do reservatório);
2- As fases a que o aterro vai ser submetido, que são a fase de construção, a
fase de final da construção, a fase de operação (solo saturado) e, caso venha a
ocorrer, fase de rebaixamento rápido do nível de água do reservatório. O
rebaixamento rápido é uma situação crítica para o talude de montante de uma
barragem, sendo importante sua consideração nos cálculos de estabilidade.
Consideram-se esvaziamentos rápidos para pequenas barragens os que apresentam
velocidades mínimas de descida do nível, de 0,15 metros por dia (Bureau of
Reclamation, 2002).
Os valores das inclinações dos taludes podem ser necessários, como em
anteprojetos para estimativas de custos, quando ainda não se dispõe dos dados
geotécnicos para a realização dos cálculos de estabilidade. Nestes casos é costume se
adotar inclinações para os taludes, com base em dados de experiência de obras
executadas. Diversos autores apresentam sugestões de inclinação, considerando-se
diferentes tipos de solo. Para maciços de pequenas barragens a serem construídos
com solos que dêem uma “boa” compactação e em fundações “estáveis” pode-se
adotar em um anteprojeto a inclinação de 1 na vertical, para 3 na horizontal ( 1 : 3
), para o talude de montante. Para o talude de jusante, considerando-se que o
mesmo não vai estar diretamente em contato com a água do reservatório, razão pela
qual é conhecido como o talude “seco”, para as mesmas condições citadas acima,
pode-se adotar em um anteprojeto a inclinação de 1 na vertical para 2,5 na
horizontal (1: 2,5 ). Por exemplo, para uma barragem com 10 metros de altura, a base
do talude de montante deverá ter 30 metros de largura. Para a largura total da
barragem deve-se acrescentar a largura da crista e a largura do talude de jusante.
Neste exemplo, a base do talude de jusante deverá ter 25 metros de largura. Se
considerarmos uma crista com 5 metros de largura, a largura total da barragem vai ser
de 60 metros.
Para aterros devidamente compactados de acordo com o estabelecido pelas
normas de compactação, Eletrobrás (2000) recomenda para utilização em
anteprojetos de pequenas barragens as inclinações de taludes, apresentadas na Tabela
IV.3.1.

Tabela IV.3.1- Inclinação de taludes ( Vertical : Horizontal ) em função do tipo de
solo e altura da barragem (Eletrobrás, 2000 ). (Valores usuais considerando-se um
adequada compactação do aterro e que o material da fundação não condiciona a
estabilidade do talude – casos nos quais as fundações são mais resistentes que os
maciços compactados das barragens ).
Material do Aterro H ≤≤≤≤ 5,00 metros 5,00 <<<< H ≤≤≤≤ 10 metros
Solos Argilosos Montante - 1 : 2
Jusante – 1 : 1,75
Montante – 1 : 2,75
Jusante – 1 : 2,25
Solos Arenosos Montante - 1 : 2,25
Jusante – 1 : 2,00
Montante - 1 : 3,00
Jusante – 1 : 2,25
Areias e Cascalhos Montante - 1 : 2,75
Jusante – 1 : 2,25
Montante - 1 : 3,00
Jusante – 1 : 2,50
Pedras de mão (barragens
mistas)
Jusante – 1 : 1,30
Jusante – 1 : 1,40
Para a sua construção deve-se procurar uma jazida (Capítulo VI) que forneça
material adequado para o processo de compactação (Capítulo VI) e que após
compactado apresente boas características de impermeabilidade (Capítulo IX),
resistência (Capítulo XX) e de deformabilidade (Capítulo XX).
Para a proteção da parte não submersa do talude de montante, contra a ação das
ondas e da natureza, deve-se adotar procedimentos especiais, os quais são
apresentados no Capítulo IV.4. Para a proteção do talude de jusante também se deve
adotar procedimentos, os quais são apresentados no Capítulo IV.5.
Apresenta-se na Figura IV.3.1 o talude de montante de uma barragem, e na
Figura IV.3.2 o talude de jusante de uma barragem.

Figura IV.3.1- Talude de montante de uma barragem.
Figura IV.3.1- Talude de jusante de uma barragem.

PROTEÇÃO DO TALUDE
DE MONTANTE
IV.4- PROTEÇÃO DO TALUDE DE MONTANTE
Devido à ação das ondas que se formam no reservatório, e também das águas
de chuva que podem vir da crista, o talude de montante deve ser protegido contra a
erosão.

Esta proteção, geralmente é feita com rochas com tamanho suficiente para não
serem arrastadas pelas ondas, denominadas de “rip-rap”. A proteção deve cobrir todo
o trecho do talude, desde o seu topo, até cerca de 1m abaixo do nível de operação do
reservatório. O “rip-rap” pode ser de dois tipos: “rip-rap” lançado ou “rip-rap”
com pedras arrumadas. Apresenta-se na Figura IV.4.1 o talude de montante de uma
barragem protegido por “rip-rap”. Apresenta-se na Figura IV.4.2 a colocação do “rip-
rap” em uma barragem de terra em construção.
Quando não há rocha suficiente para a construção do “rip-rap”, a proteção do
talude pode ser feita através de:
- Solo-cimento;
- Revestimento de concreto;
- Pedras rejuntadas
IV.4.1- RIP-RAP LANÇADO
O “rip-rap” lançado “consiste de uma camada dimensionada de blocos de pedra,
lançada sobre um filtro de uma ou mais camadas, de modo que este atue como zona
de transição granulométrica, servindo como obstáculo à fuga dos materiais finos que
constituem o maciço (Figura IV.4.2). A rocha a ser utilizada deve possuir dureza
suficiente para resistir à ação dos fatores climáticos. As pedras ou blocos utilizados
na construção do “rip-rap” devem ter de preferência o formato alongado, evitando-se,
tanto quanto possível, os blocos de formato arredondado. Assim, as possibilidades de
deslizamentos são menores. A espessura da camada e o tamanho dos blocos é função
do “fetch”. O dimensionamento recomendado do “rip-rap” é apresentado na Tabela
IV.4.1. (Bureau of Reclamation, 2002)”. No Capítulo IV.7 apresentam-se noções de
granulometria, filtros e transições. Na Tabela IV.4.2, apresentam-se as sugestões do
U.S. Army Corps of Engineers, para o diâmetro médio (D50) e espessura da camada
de “rip-rap”, mínimos, em função da altura máxima das ondas. Sob o enrocamento,
deve ser colocada uma camada de transição, de material granular, cuja espessura
também é função da altura da onda (Tabela IV.4.3).
IV.4.2- RIP-RAP COM PEDRAS ARRUMADAS
No “rip-rap” com pedras arrumadas, “as pedras são arrumadas de modo a
constituírem uma camada de blocos bem definida, preenchendo-se os vazios com
pedras menores (Figura IV.4.3). A qualidade da pedra dever ser excelente. A
espessura da camada pode ser a metade da dimensão recomendada no caso de “rip-
rap” lançado. (Bureau of Reclamation, 2002)”.

Figura IV.4.1- Talude de montante protegido por “rip-rap”.
Figura IV.4.2- Construção do “rip-rap” em talude de montante.

Figura IV.4.3- “rip-rap” lançado (Bureau of Reclamation, 2002).
Figura IV.4.4 - “rip-rap”- pedra arrumada (Bureau of Reclamation, 2002).
Tabela IV.4.1- Dimensionamento do “rip-rap” (Bureau of Reclamation,
2002).(inclinação – Horizontal : Vertical).
Inclinação
Hor. : Vert.
Fetch
(km)
Espessura
(metros)
Pedra (kg)
Máximo
Pedra (kg)
40 a 50%
Pedra (kg)
50 a 60%
Pedra (kg)
0 a 10%
3 : 1 < 4 0,80 1.000 > 600 35 a 600 < 35
3 : 1 > 4 1,00 2.000 > 1.000 45 a 1.000 < 45
2 : 1 qualquer 1,00 2.000 > 1.000 45 a 1.000 < 45

Tabela IV.4.2- Dimensionamento do “rip-rap” (U.S. Army Corps of Engineers, in
Gaito,N. 2003)
Altura máxima da onda
(metros)
Diâmetro médio – D50
(metros)
Espessura da camada
(metros)
0 – 0,60 0,25 0,30
0,60 – 1,20 0,30 0,46
1,20 – 1,80 0,38 0,61
1,80 – 2,40 0,46 0,76
2,40 – 3,00 0,53 0,91
Tabela IV.4.3- Camada de transição sob o “rip-rap” (U.S. Army Corps of Engineers,
in Gaito,N. 2003)
Altura máxima da onda
(metros)
Espessura da camada de transição
(metros)
0 – 1,20 0,15
1,20 – 2,40 0,23
2,40 – 3,00 0,30
IV.4.3- PROTEÇÃO COM SOLO-CIMENTO
O solo-cimento normalmente é colocado em camadas com largura de 2,5m, em forma
de escada. A espessura mínima recomendada para cada camada é de 0,15m. Para sua
construção devem ser utilizados solos arenosos, com cerca de 10 a 15% passando na
peneira de número 200, com índice de plasticidade menor que 8% (Fell et al, 1992).
Apresenta-se na Figura IV.4.5 um desenho de um revestimento com solo-cimento e
na Figura IV.4.6 a foto do talude de uma barragem, protegido com solo-cimento.
Figura IV.4.5- Revestimento de Solo-Cimento.

Figura IV.4.5- Revestimento do talude de montante com Solo-Cimento.
IV.4.4- PROTEÇÃO COM PEDRAS REJUNTADAS
A colocação de uma camada de pedras rejuntadas com argamassa de cimento
ou asfalto tem sido utilizada como proteção do talude de montante, apesar de não ser
recomendável sua utilização. Não se recomenda esta prática porque a rigidez do
sistema constituído pelas pedras rejuntadas não acompanha as deformações do
maciço de terra. Caso seja utilizada, deve-se prever uma constante vistoria do sistema
para se corrigir possíveis falhas. Optando-se por este sistema, “a camada de pedra é
construída sobre um colchão de areia com características de filtro, possuindo ambas,
no mínimo, espessuras de 0,30m (Bureau of Reclamation, 2002)”.
IV.4.5- PROTEÇÃO COM REVESTIMENTO DE CONCRETO
Em obras de pequeno porte, onde não ocorra um controle rigoroso de sua
construção, em geral, o revestimento de concreto não é recomendável, porque a baixa
elasticidade do material não acompanha os recalques diferenciais que podem ocorrer
no maciço, havendo uma necessidade constante de manutenção do revestimento.
Optando-se por este sistema, “ a espessura mínima recomendada é de 0,15m. A
preferência é para a construção monolítica, embora placas de 2 por 2m venham sendo
utilizadas (Bureau of Reclamation,2002)”. Apresenta-se na Figura IV.4.6, Figura
IV.4.7 e Figura IV.4.8, o revestimento de concreto realizado em uma barragem de
grande porte. Neste caso o revestimento, além da proteção contra as ondas, teve a
função de impermeabilizar a face de montante da barragem.
Apresenta-se na Figura IV.4.9 e Figura IV.4.10 uma barragem em operação, na
qual a proteção com rip-rap foi feita parcialmente e ainda sem obedecer a espessura
mínima necessária de camada de pedras.

Apresenta-se na Figura IV.4.11 e Figura IV.4.12 um pequena barragem na qual
a proteção do talude foi feita com pedras rejuntadas.
Figura IV.4.6- Revestimento do talude de montante com concreto.

Figura IV.4.9- Revestimento inadequado.

Figura IV.4.10- Revestimento sem obedecer a espessura mínima.
Figura IV.4.11- Revestimento com pedras rejuntadas.

Figura IV.4.8- Revestimento com pedras rejuntadas.
TERRAPLAN

Rip rap coberto pela vegetação + árvore nascendo

Preparação do talude de montante

Geotextil + rip – rap
Geotextil + rip-rap
Porto Primavera –
Photo 11 - Soil-cement Protection and Wave Deflector Concrete
Wall

PROTEÇÃO DO TALUDE
DE JUSANTE
IV .5- PROTEÇÃO DO TALUDE DE JUSANTE
O talude de jusante de uma barragem de terra deve ser protegido contra a
erosão, causada pelas águas de chuva, que podem adquirir grandes velocidades, ao
percorrer a distância entre o topo e o pé do talude. Geralmente, utiliza-se a grama
para proteção do talude, podendo também ser usado outro material, como
enrocamento, desde que este material seja economicamente viável. Aliado a esta

proteção, devem ser construídas canaletas de drenagem, para coletar adequadamente
a água. Estas canaletas devem ser dimensionadas de maneira a dar vazão ao máximo
volume de água previsto para a região da implantação da obra. São apresentados nas
Figura IV.5.1 e IV.5.2 o talude de jusante de uma barragem, protegido por grama, e o
talude de jusante de uma barragem protegido por enrocamento. São apresentados nas
Figuras IV.5.3 e IV.5.4 a erosão no talude de jusante de uma barragem causada pelas
águas de chuva.
Nas barragens de terra, a primeira providência consiste em subdividir o talude
em trechos, de altura não superior a 10 metros, por meio da intercalação de bermas,
com cerca de 3 a 5 metros de largura. A superfície das bermas deve apresentar
pequena declividade para montante, a fim de evitar que as chuvas que nelas caem
desçam para o talude inferior. Nessas bermas são instaladas canaletas de concreto,
para coletar as águas que caem no talude do trecho superior e na própria berma,
conduzindo-as, com declividade da ordem de 0,5%, para caixas, também dispostas
nas bermas, a cada 100 metros, aproximadamente. As águas que chegam a essas
caixas são conduzidas através de tubos de concreto, até outras caixas, construídas na
berma inferior e, assim, sucessivamente, até o pé da barragem. No contato da saia do
aterro da barragem com as ombreiras, também deve ser prevista a construção de uma
canaleta de concreto, para captar águas provenientes do talude e das ombreiras
(Gaito, 2003).
Para a preservação do bom estado do talude de jusante, deve ser evitada a
plantação de árvores sobre eles, pois as raízes das mesmas, se as árvores morrerem,
apodrecem e a abertura deixada por elas podem ser a causa de erosões internas, que
podem causar a ruptura da barragem. São apresentadas nas Figuras IV.5.5 e IV.5.6,
árvores nos taludes de jusante de pequenas barragens.
Durante a fase de operação da barragem, periodicamente devem ser feitas
vistorias ao talude de jusante, com o objetivo de sua preservação e observação de
possíveis irregularidades na obra, com trinca nos taludes, afloramento de água, etc.
Nestas vistorias deve-se observar também se animais como formigas, tatu, etc., estão
se instalando no talude, pois, devido aos buracos que fazem, pode-se instalar um
processo de erosão interna do maciço, com possibilidade de ruptura da barragem.
Apresenta-se na Figura IV.5.7 um buraco de tatu no maciço de uma barragem. A
construção de uma cerca é importante para impedir que o gado circule pelo talude de
jusante da barragem, o que pode danificar a grama e também criar caminhos
preferenciais de erosão. Também é importante, deixar um espaço livre no pé do
talude, de maneira que seja possível a circulação de pessoas e de um veículo.

Figura IV.5.1- Proteção do talude de jusante com grama.
Figura IV.5.2- Proteção do talude de jusante com enrocamento.

Figura IV.5.3- Erosão causada pelo escoamento de águas de chuva.
Figura IV.5.4- Erosão causada pelo escoamento de águas de chuva.

Figura IV.5.5- Árvores no talude de jusante.

Figura IV.5.6- Árvores no talude de jusante.
Figura IV.5.7- Buraco de tatu no maciço de uma barragem

INICIO DE EROSÃO NO TALUDE DE JUSANTE

LOCAL POR ONDE A ÁGUA PASSA SOBRE O MACIÇO

Figura X – Talude de jusante - Proteção com enrocamento

CORTINAS DE VEDAÇÃO
“There is no Glory Attached to the Foundations”
“Karl Terzaghi”
IV .6- CORTINAS DE VEDAÇÃO

Uma barragem de terra nunca fica apoiada sobre um maciço perfeitamente
estanque, existindo sempre um fluxo de água subterrâneo.
Em grandes extensões de área do sul do Brasil, os solos superficiais, até vários
metros de profundidade são não saturados, apresentando um valor de porosidade e
coeficiente de permeabilidade que possibilitam o fácil fluxo de água. Por exemplo, na
região de Campinas - SP, encontram-se solos argilosos com 70% de porosidade (
Volume de vazios / Volume total ) até 6 metros de profundidade. Em cerca de 50%
do interior do Estado de São Paulo, encontram-se solos arenosos com 50% de
porosidade até pelo menos 6 metros de profundidade.
Aliado a esse fato, o solo superficial, até certa profundidade, que pode chegar
a metros, apresenta certa quantidade de matéria orgânica e presença de raízes. É
comum também a presença de buracos de animais, que podem ser de canais menores,
como o de formiga, a buracos maiores, como o de tatu, etc. Esta alta porosidade do
solo superficial, aliada a presença de buracos, facilita a percolação de água sobre a
barragem, podendo conduzir à sua ruptura, devido a subpressões e à erosão interna da
fundação. Mesmo que a barragem seja apoiada em rocha, dependendo do grau de
fraturamento da rocha, pode haver grande volume de fluxo sobre a barragem.
Também pode ocorrer a presença de solos de baixa resistência na fundação da
barragem (“solos moles”, como argilas orgânicas saturadas), exigindo sua remoção
total ou parcial.
Apresenta-se nas Figuras IV.6.1 a IV.6.4 cortes em terrenos onde pode-se
observar o buraco de animais no subsolo. Apresenta-se na Figura IV.6.5, detalhes da
rocha fraturada na fundação de uma barragem.
Havendo um fluxo de água sobre a barragem deve-se analisar pelo menos os
aspectos:
- A vazão, que significa uma perda de água do reservatório, cujo volume
pode ser importante, dependendo da região do país de sua localização;
- O gradiente hidráulico de saída que condiciona a pressão
hidrodinâmica suscetível de provocar a erosão interna do subsolo;
- As subpressões, que estão associadas à estabilidade do maciço de terra.
- As ações físico-químicas, que dependendo do tipo de solo, podem
condicionar a estabilidade do maciço. São exemplos destes solos, os solos colapsíveis
(são solos que sobre a ação de carga e com variação de umidade sofrem colapso de
sua estrutura), os solos expansivos ( com aumento da umidade sofrem aumento de
volume), argilas dispersivas ( sobre a ação do fluxo perdem sua estrutura e são
carreadas pela água), etc.
É necessário garantir que esses quatro aspectos que estão associados ao fluxo
subterrâneo sejam aceitáveis, já que a vazão determina a perda de água que
condiciona a rentabilidade do aproveitamento, o gradiente e as subpressões estão
diretamente associados à segurança, e as ações físico-químicas podem causar efeitos
prejudiciais a longo prazo. De acordo com os tipos de problemas enfrentados, deve-
se geralmente procurar modificar as condições de escoamento de fluxo subterrâneo.

Isto pode ser feito através de um tapete impermeável à montante e/ou um sistema de
drenagem à jusante e/ou uma cortina de vedação sob o corpo da barragem. A
construção da cortina de vedação sobre o corpo da barragem e a construção do tapete
impermeável são objetos deste capítulo sendo a construção do sistema de drenagem
objeto dos capítulos IV.7 (Drenagem Interna), IV.8 (Dimensionamento de Filtros),
IV.9 (Filtro em Chaminé), IV.10 (Filtro Horizontal), IV.11 (Transições), IV.12
(Dreno de Pé) e IV.13 ( Poços de Alívio).
A cortina de vedação sob o corpo de uma barragem visa, portanto a interrupção
do fluxo sobre a mesma, através da construção de uma barreira impermeável. A
cortina pode ser construída de diversas maneiras, das quais destacam-se:
- Cortina preenchida com material argiloso compactado, conhecida
como trincheira de vedação (“cut-off”);
- Diafragama plástico;
- Cortina de concreto;
- Cortina de injeção.
São apresentados nos itens IV.6.1 a IV.6.4 deste capítulo, detalhes deste elementos
Também com o objetivo de diminuir a percolação de água através da fundação
pode ser construído um tapete impermeável à montante conectado à seção
impermeável da barragem. É apresentado no item IV.6.5, detalhes deste elemento.
IV.6.1- TRINCHEIRA DE VEDAÇÃO (“CUT-OFF”)
Mesmo para barragens pequenas e solo da fundação com baixa permeabilidade,
sempre é importante a construção de uma cortina de vedação. Isto porque, sempre
ocorre nesta camada a presença de material orgânico e buracos deixados por raízes e
animais. A escavação de trincheiras atravessando as camadas superficiais, e o seu
preenchimento com materiais argilosos compactados é a forma mais utilizada para
interromper o fluxo de água sob a fundação da barragem.
Apresenta-se nas Figuras IV.6.6 a IV.6.19 detalhes da construção de trincheiras
de vedação.
A execução das trincheiras com solos argilosos compactados têm as seguintes
vantagens:
- “permite uma inspeção visual das paredes de escavação, bem como do
fundo da trincheira;
- permite a boa execução de um preparo superficial da base da trincheira;
- permite o preenchimento da trincheira por materiais impermeáveis
selecionados, compactados em camadas sob controle tecnológico;
- permite o uso dos equipamentos convencionais de escavação e
terraplenagem;
- é relativamente econômica principalmente quando os materiais
escavados da trincheira são utilizáveis para a construção do maciço da barragem
(Bordeaux, 1980).”

A trincheira de vedação deve ser posicionada sob a crista da barragem ou a
montante da mesma, observando-se que:
- em barragens em que há um núcleo impermeável, a trincheira deverá ser
construída diretamente abaixo do núcleo, independentemente de onde este núcleo se
localize;
- em barragens homogêneas (construídas com um tipo apenas de solo), a
trincheira geralmente é construída na parte central da mesma;
- em situações em que a configuração das camadas permeáveis do subsolo é
bastante variável, por razões econômicas, deve-se procurar construir a trincheira o
mais próximo possível da superfície do terreno.
A profundidade da trincheira vai depender do subsolo local, identificado
através de sondagens, e da altura da lâmina de água do reservatório. Esta trincheira
pode ter, desde pequena espessura, até a vários metros de profundidade, dependendo
da condição do subsolo local. A profundidade fica limitada pela viabilidade da
escavação ser executada mecanicamente, por meio de tratores, escavadeiras, etc. A
presença de nível de água no subsolo limita a facilidade de escavação, e caso seja
necessário prosseguir a escavação e necessário realizar o rebaixamento do lençol
freático, com seu conseqüente custo financeiro. Caso seja necessária a utilização de
explosivos para remoção de materiais mais resistentes, isto só pode ser feito em casos
especiais, por meio de fogo controlado, em pontos localizados, de forma a não
danificar o maciço subjacente.
A base da trincheira deve ter, no mínimo, a largura da lâmina do trator de
esteira, devendo-se iniciar a escavação numa largura maior para levar em conta a
inclinação do talude. Esta inclinação deve ser adequada à estabilidade do talude,
sendo que nos casos que trincheira alcance profundidades maiores, um cálculo de
estabilidade deve ser realizado. Não se recomenda a utilização de tabelas, que não
considerem as condições do subsolo local e as características geométricas da
barragem, para a determinação da largura da base, topo e profundidade da trincheira.
A trincheira de vedação deve ser preenchida por aterro, compactado nas
mesmas condições em que o núcleo impermeável da barragem, no caso de barragens
zoneadas. No caso de barragens homogêneas, o material de preenchimento da
trincheira deve ser compactado nas mesmas condições que o maciço compactado da
barragem.
IV.6.2- DIAFRAGMA PLÁSTICO
O diafragma plástico tem a vantagem de poder ser construído até grandes
profundidades, podendo ser construído abaixo do lençol freático. Também tem a
vantagem de não ser um elemento rígido na fundação, o que poderia dar origem a
tensões na zona do aterro sobre o topo da parede. Estas tensões podem ser provocadas
por deslocamentos (recalques) diferenciais, entre o diafragma e a fundação. Camadas
aluvionares de fundação, de até 100 metros de espessura, já foram impermeabilizadas
por paredes diafragama (Gaioto, 2003).

Deve ser executado por empresa especializada e se constituí da escavação de
uma vala com largura pré-determinada (por exemplo, 1 metro) e seu preenchimento
com material plástico (solo-cimento). A estabilidade da escavação é mantida, pois
fica cheia com uma suspensão de argila bentonítica denominada usualmente de lama
de perfuração, com composição e dosagem especificada para cada caso. Esta lama é
progressivamente introduzida dentro da trincheira para compensar o volume de
material retirado bem como as perdas suscetíveis de se produzirem através das
paredes e do fundo da escavação. O material é retirado juntamente com a lama
através de corrente de suspensão que penetra pelas bordas do equipamento de
perfuração (trépano) e sobe no interior de tubos de sucção. Uma vez transportado o
material escavado para a superfície, ele é separado da lama de perfuração que é
retificada e reenviada à trincheira. O material de preenchimento da trincheira deve ser
especificado para cada caso, para que se conseguir uma mistura econômica, que deve
ser essencialmente estanque para impedir a percolação, e deformável para
acompanhar sem fissuração os movimentos verticais e horizontais do terreno
encaixante.
São apresentados nas Figuras IV.6.20 a IV.6.24 detalhes da execução de um
diafragma plástico.
IV.6.3 - CORTINA DE CONCRETO
Cortinas de concreto podem ser utilizadas para a vedação da fundações de
barragens. É importante que se faça as seguintes observações sobre sua utilização:
- a ligação de uma cortina de concreto apoiada sobre rocha sã, com o
núcleo impermeável de uma barragem constitui uma condição delicada a ser
examinada, pois ela é um elemento rígido que pode puncionar a base do núcleo e
criar zonas de tração com eventuais fissuras dentro do mesmo;
- para uma melhor distribuição das solicitações a que é submetida, uma
cortina de concreto só é recomendável quando posicionada ao longo do eixo da
barragem e quando não é muito profunda. Isto para não ser esmagada sob os esforços
criados pelas deformações dos solos adjacentes devido ao efeito do peso da
barragem; uma cortina de concreto construída fora do eixo da barragem irá ser
submetida a momentos fletores de eixo horizontal capaz de rompe-la, a não ser que a
mesma seja fortemente armada;
- acima do lençol freático a cortina de vedação pode ser construía com
facilidade, enquanto que abaixo do lençol freático deve-se recorrer a processos
executivos mais sofisticados, com a utilização de concretagem submersa.
IV.6.4- CORTINA DE INJEÇÃO
Se abaixo da trincheira de vedação a fundação ainda apresentar permeabilidade
elevada para determinado tipo de reservatório, o tratamento pode ser feito por meio
de injeção de nata de cimento ou de outros materiais impermeabilizantes, tais como,
silicatos ou resinas. A cortina de injeção deve ser realizada por empresa especializada
e é constituída por uma ou mais linhas de furos, executados no maciço rochoso por
meio de equipamento rotativo ou roto-percurssivo.

O tratamento do maciço de fundação através de injeção consiste em introduzir
sob pressão, em furos, um líquido capaz de se solidificar nas fissuras, fendas ou
vazios do maciço. Forma-se assim uma cortina capaz de provocar perda de carga
hidrostática e reduzir a percolação d’água. É importante ressaltar que uma cortina de
injeção não é totalmente estanque, pois é praticamente impossível se conseguir
preencher todos os vazios e/ou descontinuidades presentes em um maciço de
fundação.
“As cortinas de injeções conseguem reduzir substancialmente as vazões de
percolação, mas são, muitas vezes, pouco eficientes na redução das subpressões.
Casagrandre, 1961, demonstra que as injeções realizadas em várias barragens de
concreto não conseguiram reduzir substancialmente tais subpressões, chamando a
atenção dos técnicos sobre a importância da drenagem em fundações de barragens, na
luta contra as subpressões, e alertando-os, contra uma confiança demasiada nas
cortinas de injeção. Portanto, é indispensável lembrar que as injeções e a drenagem
são intimamente associadas quando se estuda o tratamento da fundação de uma
barragem; a adoção de um tipo (injeções) ou de outro (drenagem) ou de ambos tipos
de tratamento exige amplos conhecimentos teóricos e experiências práticas da equipe
encarregada de estudos, bem como requer um domínio profundo do condicionamento
geomecânico e geo-hidráulico do maciço a ser tratado e, principalmente, um
percepção intuitiva das eventuais descontinuidades e anomalias presentes, as quais
geralmente comandam toda a tratabilidade do maciço. Tendo em vista que a
percolação em maciços rochosos ocorre através de fissuras e juntas, a eficiência de
uma cortina de injeção dependerá da natureza do sistema de juntas (abertura,
espaçamento, preenchimento) bem como das caldas utilizadas, dos tipos de
equipamentos escolhidos e dos processos tecnológicos adotados.
Existem numerosos fatores a serem levados em consideração na hora de se
decidir se injeções são necessárias e, em caso positivo, até qual nível de intensidade
as mesmas devem ser realizadas. Os principais fatores a serem analisados são:
1- natureza do maciço rochoso, suas fraturas e sua permeabilidade;
2- valor da água: a quantidade de água perdida por percolações
representa um valor tal que justifica despesas de injeções para eliminar ou reduzir tal
percolação?
3- erosão interna: existem riscos de “piping” pela fundação e/ou pelo
material do núcleo em contato com o maciço de fundação, os quais devem ser
eliminados?
4- no caso da barragem ser de terra e enrocamento, qual será o efeito das
injeções sobre as pressões intersticiais dentro do núcleo argiloso?
5- se existe a probabilidade de ocorrência de eventuais defeitos
construtivos dentro do núcleo e/ou dentro dos filtros de transição, deve se prever
injeções na fundação para compensar tais deficiências?
6- quais são as preocupações a serem tomadas para impedir o eventual
carreamento dos finos do núcleo através de fissuras do maciço da fundação?
7- no caso de uma barragem de concreto, as injeções deverão
desempenhar o papel de aliviar o sistema de drenagem profunda a fim de reduzir as

subpressões no maciço da fundação? As injeções são necessárias para consolidar e
reforçar o maciço de fundação?
8- para uma barragem de enrocamento com face de concreto, os
caminhos de percolação reduzidos sob o plinto exigem cuidados especiais?
(Bordeaux, 1980).
São apresentadas nas Figuras IV.6.25 e IV.6.28 a execução de injeções em
fundações de barragens.
IV.6.5- TAPETE IMPERMEÁVEL À MONTANTE
O tapete impermeável à montante é construído com o objetivo de reduzir o
gradiente hidráulico através da fundação, diminuindo assim a vazão, pelo aumento do
caminho que a água tem que percorrer sob a barragem. Como é visto no Capítulo IX,
referente a permeabilidade de solos:
Q = K.i.A, sendo,
Q = vazão;
A = área normal (secção) ao escoamento;
i = gradiente hidráulico = ∆∆∆∆ H / L; representando a perda
de carga que decorreu da percolação da água na distância L.
Desta maneira, aumentando-se a distância L, diminui-se a vazão Q.
Em geral, o tapete é construído com o mesmo material e nas mesmas condições
de compactação da barragem, para barragens homogêneas e com o mesmo material
do núcleo impermeável, para barragens zoneadas.
A espessura e o comprimento do tapete dependem da sua permeabilidade, da
estratificação e da espessura da camada permeável da fundação e da carga do
reservatório. São freqüentes espessuras variando entre 0,60 e 3,00 metros, podendo
alcançar maiores valores na região logo a montante do núcleo, para aumentar a sua
eficiência.
São apresentados nas Figuras IV.6.29 e IV.6.30 tapetes impermeáveis de 2
barragens.

Figura IV.6.1- Buracos de animais no subsolo

Figura IV.6.2- Buracos de animais no subsolo (MAGINO)

Figura IV.6.3- Buracos de animais no subsolo
Figura IV.6.4- Buracos de animais (canalículos) dentro da trincheira de vedação
(marcados em branco)

Figura IV.6.5- Rocha fraturada na fundação de uma barragem.(MAGINO)
CANALÍCULOS EM SOLO ELUVIAL (S1)
SP-99 - KM 72+100
(VAZ,2011)

SP-255, KM 260, AVARÉ, SP
(VAZ,2011)
SP-99 - KM 72+100
(VAZ, 2011)

Figura IV.6.6- Início da construção de uma trincheira de vedação. (MAGINO)
Figura IV.6.7- Trincheira de vedação em construção.

Figura IV.6.8- Trincheira de vedação em construção.(MAGINO)
Figura IV.6.9- Limpeza da base de uma trincheira de vedação.(MAGINO)

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