Aula sobre tipos de barragens

1. CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIFAVIP -
WYDEN
Curso de Engenharia Civil
Disciplina: Barragens e Contenções de Terra
Aula 2:Tipos de Barragens
Professor: Wendell J. S. Dos Santos
wendell.santos@professores.unifavip.edu.br
Entende-se barragens de grande porte qualquer barragem
com altura superior a 15m, ou com alturas entre 10 e 15m e
que satisfaça uma das seguintes condições:
1. Comprimento de crista igual ou superior a 500m
2. Reservatório com volume total superior a 1.000.000 m3
3. Vertedouro com capacidade superior a 2.000 m3/s
4. Condições difíceis de fundação
5. Projeto não convencional
Tipos de barragens
a) Barragem de concreto gravidade (concreto massa);
b) Barragem de concreto estrutural com contrafortes;
c) Barragem de concreto em arco;
d) Barragem de terra homogênea;
e) Barragem de terra-enrocamento;
f) Barragem de enrocamento com membrana de concreto;
g) Barragem em aterro hidráulico.
Tipos de barragens
BARRAGEM DE CONCRETO GRAVIDADE
•Funciona em função do seu peso
• Requer fundação em rocha, pela capacidade de suporte.
• Verificação da estabilidade sob dois aspectos:
quanto ao deslizamento (compara Eh com força
cisalhante T) .
quanto ao tombamento.
• Subpressões na base ocorrem em consequência da
percolação da água no maciço rochoso (fraturado e
fissurado).
Tipos de barragens

2. BARRAGEM DE CONCRETO
GRAVIDADE
Tipos de barragens
BARRAGEM DE CONCRETO GRAVIDADE
Tipos de barragens
BARRAGEM DE CONCRETO ESTRUTURAL COM
CONTRAFORTES
• Constituídas de lajes ou abóbadas múltiplas inclinadas
apoiadas em contrafortes.
• Menor volume de concreto, em compensação, exigem
mais forma e armação.
• Estabilidade quanto ao deslizamento favorecida pela
inclinação de Eh.
• Cuidados com a fundação (base pequena em contato com
maciço rochoso).
• Vantagens quanto às subpressões.
Tipos de barragens
BARRAGEM DE CONCRETO ESTRUTURAL COM
CONTRAFORTES
Tipos de barragens

3. BARRAGEM DE CONCRETO ESTRUTURAL COM
CONTRAFORTES
Tipos de barragens
BARRAGEM DE CONCRETO EM ARCO
• Forma, com dupla curvatura faz o concreto trabalhar em
compressão.
• Só possível construí-la engastada em vales fechados.
• Verificar compatibilidade de deformações entre estrutura
de concreto e maciço rochoso (conhecer módulo de
elasticidade da rocha).
• Fundações menores (espessura da casca no contato com o
maciço rochoso é de 10 a 15% da altura da barragem).
Tipos de barragens
BARRAGEM DE CONCRETO EM ARCO
Tipos de barragens
BARRAGEM DE CONCRETO EM ARCO
Tipos de barragens

4. BARRAGEM DE TERRA HOMOGÊNEA
• Tipo mais utilizado no Brasil pelas condições topográficas.
• Tolera fundações deformáveis (ex. solos moles).
• Garantir a Estabilidade: final de construção e
rebaixamento rápido do reservatório.
•Evitar Piping ou erosão regressiva tubular no corpo da
barragem ou fundação: carreamento de partículas do solo
pela água.
• Controle da percolação (filtros verticais e inclinados)
Tipos de barragens
BARRAGEM DE TERRA HOMOGÊNEA
Tipos de barragens
BARRAGEM DE TERRA HOMOGÊNEA
Variantes:
• Barragem zoneada (variação da umidade de compactação)
• Barragem úmida (umidade acima da ótima)
Tipos de barragens
BARRAGEM DE TERRA – ENROCAMENTO
• Material de enrocamento apresenta elevado ângulo de
atrito, garantindo a estabilidades de taludes.
• Núcleo argiloso imprime a estanqueidade à barragem,
permitindo o represamento da água.
• Núcleo pode ser central ou inclinado para montante.
Tipos de barragens

5. BARRAGEM DE TERRA – ENROCAMENTO
Núcleo central
Núcleo inclinado
Tipos de barragens
BARRAGEM DE TERRA – ENROCAMENTO
NUCLEO CENTRAL
1. Argila e enrocamento com compressibilidade compatíveis:
Núcleo central exerce pressão maior na fundação, além de ser
mais largo na base – benefício no controle de perda d’água.
2. Argila com maior compressibilidade do que enrocamento:
• Argila tende a recalcar mais, sendo impedida pelo espaldares
mais rígidos (efeito de arqueamento).
• Pode surgir trincas no núcleo na direção do fluxo d’água.
NUCLEO INCLINADO
Vantagens:
1. não há como transferir o seu peso para espaldares.
2. pode-se levantar grande parte do enrocamento de jusante
enquanto se procede o tratamento das fundações.
Tipos de barragens
BARRAGEM DE ENROCAMENTO COM MEMBRANA DE
CONCRETO
• Placas de concreto sobre talude de montante (septo
impermeável).
• Placas ligadas por juntas especiais pois apoiam em meio
deformável (enrocamento deformável).
• Vantagem no cronograma construtivo: aterros de pedra e
membrana de concreto podem serem construídos
independente do clima.
Tipos de barragens
BARRAGEM DE ENROCAMENTO COM MEMBRANA DE
CONCRETO
Tipos de barragens

6. BARRAGEM EM ATERRO HIDRÁULICO
• Solo transportado com água por meio de tubulações.
• Ao ser despejado, o material segrega-se, separando areias
(espaldares), dos finos (núcleo).
• Baixo custo, embora grande volume de solo.
• Devido ao processo construtivo, as areais dos espaldares
apresentam-se fofa e saturada sujeitas à liquefação.
Tipos de barragens
BARRAGEM EM ATERRO HIDRÁULICO
Tipos de barragens
BARRAGEM EM ATERRO HIDRÁULICO
Tipos de barragens
BARRAGEM EM ATERRO HIDRÁULICO
Tipos de barragens

7. Tipos de barragens
Fatores que
influenciam no tipo de
barragem
• Topografia do local
• Aspectos geológicos-geotécnicos
• Natureza das fundações
• Disponibilidade de solo ou rocha
• Condições climáticas
• Tempo disponível
Fatores que influenciam no
tipo de barragem
TIPO DE VALE
Encaixado Semi-encaixado Aberto
Fatores que influenciam no
tipo de barragem

8. TIPO DE VALE
• Vale encaixado e estreito: barragens tipo arco.
• Vale semi-encaixado: barragens de concreto com
contrafortes, ou de enrocamento.
• Vale aberto: barragens de concreto gravidade ou barragens
de terras.
Fatores que influenciam no
tipo de barragem
TIPO DE VALE
Arranjo típico em vale estreito
Fatores que influenciam no
tipo de barragem
TIPO DE VALE
Arranjo típico em vale semi-encaixado
Fatores que influenciam no
tipo de barragem
TIPO DE VALE
Arranjo típico em vale aberto
Fatores que influenciam no
tipo de barragem

9. PROFUNDIDADE DA ROCHA SÃ
• Rocha à grandes profundidades:
barragens de terra homogênea (pequenas e médias
alturas)
•Rocha à pequenas profundidades:
barragens de enrocamento (grandes volumes de
escavações é um bom indicativo)
Barragens de concreto (maiores pressões nas
fundações)
Fatores que influenciam no
tipo de barragem
CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS
•Cisalhamento – resistência da fundação comparada à do
maciço
•Compressibilidade – influencia nos recalques
•Permeabilidade – influencia na perda de água e pressões
na base do talude
•Erodibilidade
Fatores que influenciam no
tipo de barragem
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
•Somente um tipo de solo disponível – Barragem
homogênea.
•Grande variabilidade de solos – Barragem zoneada
Materiais menos permeáveis (núcleo)
Materiais mais permeáveis (espaldares)
Fatores que influenciam no
tipo de barragem
Materiais “fabricados”
pela natureza
Barragens de terra e
enrocamento
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
Fatores que influenciam no
tipo de barragem
• Quando os materiais são erráticos, são utilizados
em zonas de “radom”

10. TEMPO DISPONÍVEL PARA CONSTRUÇÃO E CLIMA
•Uma vez definida a construção, cada ano gasto
representam perdas de rendimentos.
•Lugares com pluviosidade elevada:
Barragens homogêneas são antieconômicas
Indicadas barragens de enrocamento:
Núcleo de argila inclinado à montante
Face de concreto ou asfalto
Fatores que influenciam no
tipo de barragem
Tempo limitado
Projeto menos
econômico
• No Brasil, os vales são bastantes abertos, exigindo
barragens de grande extensão.
• Por economia, recorre-se à barragens de terra ou terra-
enrocamento, as estruturas anexas são construídas em
concreto.
• Locais com afloramentos de rochas podem servir como
pedreiras: barragens de enrocamento com núcleo argiloso
ou membranas de concreto.
• Barragens em aterro hidráulico são de menor custo,
apesar do maior volume, quase o dobro da barragem de
terra homogênea.
• Barragens de concreto são mais caras.
Brasil
• Custo relativo de alguns tipos de barragens, levando
em conta só os materiais e seus volumes
Considerações de custo
Tipo de Barragem Base Volume (m3/m) Custo relativo
Terra homogênea 5,5 H 2,75 H2 1
Enrocamento 3,7 H 1,8 H2 1,5
Aterro hidráulico 10 H 5 H2 0,7
Concreto massa 0,8 H 0,4 H2 5
Exemplo
BARRAGEM RIO VERDE, CURITIBA.
• Deveria ter 15m de altura.
•Camada de argila mole, com cerca de 4m de espessura,
sobreposta a solo de alteração e rocha fissurada.
• Havia solos de empréstimo em abundância, mas com
teores de umidade de até 10% acima da ótima de Proctor.
• Região com elevada pluviosidade.
• Uma barragem próxima levou quase 5 anos para ser
construída em aterro compactado convencionalmente.
• Dispunha-se de 2 anos para construção.

11. Exemplo
BARRAGEM RIO VERDE, CURITIBA.
Exemplo
BARRAGEM RIO VERDE, CURITIBA.
OPÇÃO FINAL: Aterro úmido, com núcleo compactado
5% acima da umidade ótima e bermas de equilíbrio até
10% acima da ótima, necessárias pela presença do
solo mole nas fundações.
RACIOCÍNIO:
a) Barragem de concreto resolveria o problema clima-
prazo, mas exigiria fundação em rocha, portanto
escavações de 10 a 20m, onerando a obra.
b) Barragem de terra homogênea poderia ser
construída em solo mole, com bermas de equilíbrio:
descartada devido ao clima. A compactação
convencional (umidade ótima), seriam prejudicadas
pela chuva, afetando o prazo.
Exercícios
1. Dispõe-se de apenas um tipo de solo, uma argila
siltosa, para a construção de uma barragem de terra
homogênea. Como você dividiria a seção dessa
barragem em zonas, variando os parâmetros de
compactação para tirar o máximo proveito do solo
compactado?
2. Porquê numa barragem de terra “homogênea”
emprega-se os filtros verticais para drenagem interna?
Exercícios
3. Prevê-se a construção de uma barragem agrícola, com
8 metros de altura máxima, conforme a seção
transversal indicada abaixo. Que tipos de problemas
você pode prever?

12. PCHs INDAIAZINHO E INDAIÁ
GRANDE
1. Por quê houve mudanças na concepção dos projetos
básicos das PCHs Indaiazinho e Indaía Grande?
2. Qual a implicação nos projetos civis em relação a
posição das casas de força?
3. O que ocorreu com algumas usinas anteriormente
implantadas em cenários semelhantes?