BARRAGENS DE TERRA SISTEMAS DE DRENAGEM INTERNA

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1 MARIA DA PENHA NOGUEIRA DE AZEVEDO BARRAGENS DE TERRA SISTEMAS DE DRENAGEM INTERNA Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Anhembi Morumbi no âmbito do Curso de Engenharia Civil com ênfase Ambiental. SÃO PAULO 2005

2 MARIA DA PENHA NOGUEIRA DE AZEVEDO BARRAGENS DE TERRA SISTEMAS DE DRENAGEM INTERNA Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Anhembi Morumbi no âmbito do Curso de Engenharia Civil com ênfase Ambiental. Orientador: Prof. Dra. Gisleine Coelho de Campos SÃO PAULO 2005

3 i AGRADECIMENTOS Aos meus pais e irmãos, pela força, apoio e incentivo; Ao Kleber, meu esposo, pela dedicação e paciência; À minha orientadora Dra. Gisleine Coelho de Campos, que sem ela certamente não seria possível a realização deste trabalho; A CNEC Engenharia S.A, pela contribuição em meus conhecimentos e formação; minha Ao Dr. Ciro Humes pela ajuda, incentivo e material fornecido; Ao Eng João Vicente Pires pela grande ajuda oferecida; A CESP e seus colaboradores na pessoa do Eng Júlio Cesar Pínfari, Eng José Ulisses Peloso e o Sr. Ariovaldo Antônio de Araújo, pelas informações e pela oportunidade de visita técnica a obra de Paraibuna além dos materiais fornecidos que subsidiaram este trabalho; A Construções e Comércio Camargo Correa S.A., por possibilitar acesso as informações técnicas sobre a Barragem de Paraibuna; A todos que fizeram possível a realização deste trabalho.

4 ii RESUMO Este trabalho apresenta um estudo sobre barragens de terra e os sistemas de drenagem interna. Inicialmente são abordados os tipos de barragens, suas finalidades e características. Apresentam-se também os fatores que podem influenciar a escolha de cada tipo de seção (barragem homogênea, de enrocamento ou de concreto). Posteriormente são discutidos a importância e os critérios de dimensionamento dos filtros de barragens de terra, apresentando os problemas que podem ocorrer pela ineficiência deste sistema, considerado pelos especialistas a alma da barragem. A barragem de Paraibuna, localizada no rio Paraibuna, constitui o estudo de caso: abordam-se as medidas mitigadoras que foram tomadas em relação aos impactos ambientais causados pela obra e as características dos sistemas de drenagem interna. Verifica-se que não houve, ao longo do tempo, grandes avanços tecnológicos nesses sistemas; desde 1922, empregam-se os critérios de filtro de Terzaghi. Os avanços deram-se em relação à ferramenta utilizada em seu dimensionamento que é, na maioria das vezes, executado através de softwares específicos. Palavras Chave: barragens de terra; drenagem interna; filtros; impactos ambientais.

5 iii ABSTRACT This paper describes a research performed about earth dams and usual internal drainage systems. The different types of dams are also presented, with emphasys in some aspects that can influence on their behaviour. Internal drainage systems, considered by geotechnical engineers the heart of an earth dam, are discussed. Most common problems involving these systems are described and some factors of their project are presented. Paraibuna dam, located in Paraibuna river, illustrate the main theoretical aspects discussed in this paper. Environmental impacts of its construction are also presented. Finally, this paper shows that there is not great technological development in earth dams. Nowadays, engineers are using the same materials and geometries in drainage systems that Terzaghi used in the last century. Key Worlds: earth dams; internal drainage; drains; environmental impacts.

6 iv LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 5.1: Barragem de Rosana...11 Figura 5.2: Barragem do Vigário...12 Figura 5.3: Barragem de Itumbiara...14 Figura 5.4: Barragem de São Simão, leito do Rio, Barragem de enrocamento...15 Figura 5.5: Barragem de São Simão...16 Figura 5.6: Barragem de Itaúba, seção transversal na estaca Figura 5.7: Vista aérea da barragem de Campos Novos...19 Figura 5.8: Vista da UHE Americana Barragem de concreto gravidade...20 Figura 5.9: Barragem de saco Nova Olinda PB...21 Figura 5.10: Usina de Funil da Furnas Centrais Elétricas...22 Figura 6.1: Seção sem filtro...31 Figura 6.2: Seção com filtro horizontal e enrocamento de pé...31 Figura 6.3: Seção com filtro horizontal e vertical...32 Figura 6.4: Conceitos mais recentes de filtros...32 Figura 6.5: Curva granulométrica...34 Figura 6.6: Barragem de Itumbiara...35 Figura 6.7: Barragem de Passaúna...37 Figura 6.8: Esquema de Injeções de calda de cimento em rocha...39 Figura 6.9: Trincheira de vedação em fundação muito permeável...40 Figura 6.10: Esquema ilustrativo de Piping...42 Figura 7.1: Barragem de Paraibuna...46 Figura 7.2: Barragem de Paraibuna...47

7 v Figura 7.3: Barragem de Paraibuna...50 Figura 7.4: Barragem de Paraibuna filtro vertical...51 Figura 7.5: Poço de inspeção...52 Figura 7.6: Gráfico do medidor de Vazão MV Figura 7.7: Vista da chegada da água no medidor de Vazão MV Figura 7.8: Medidor triangular de vazão do fluxo pela fundação...56 Figura 7.9: Detalhe do medidor de vazão Figura 7.10: Gráfico do medidor de Vazão MV Figura 7.11: Material arenoso decorrente de carreamento por águas de surgência.59 Figura 7.12: Gráfico do medidor de Vazão MV Figura 7.13: Medidor de vazão da drenagem interna do dique...60 Figura 7.14: Situação do inclinômetro...63 Figura 7.15: equipamento de leitura do inclinômetro...63 Figura 7.16: leitura de piezômetro de tubo...65 Figura 8.1: Vista dos tanques de piscicultura...68 Figura 8.2: Viveiro de mudas...68

8 vi LISTA DE TABELAS Tabela 6.1: Valores típicos de coeficientes de permeabilidade...27 Tabela 7.1: instrumentos instalados, em funcionamento e danificados...61 Tabela 7.2: instrumentos em funcionamento na UHE Paraibuna...64

9 vii LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS CBDB CBGB BT OD OE DQME DQ CESP USP CCR Rip-Rap Comitê Brasileiro de Barragens Comitê Brasileiro de Grandes Barragens Barragem de terra Ombreira Direita Ombreira Esquerda Dique Margem Esquerda Dique Companhia Energética de São Paulo Universidade de São Paulo Concreto Compactado a Rolo (CCR) Proteção do talude de montante da barragem de terra com blocos de rocha

10 viii LISTA DE SÍMBOLOS k V d Permeabilidade / condutividade velocidade Dimensão

11 ix SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO OBJETIVOS Objetivo Geral Objetivo Específico METODOLOGIA DO TRABALHO JUSTIFICATIVA TIPOS DE BARRAGENS E APLICAÇÕES Classificação quanto a seção de barragens Barragens de seção homogênea Barragens Zoneadas Barragens de enrocamento Barragem de concreto Critérios de projeto Materiais disponíveis Condições climáticas e trabalhabilidade Fatores geológico-geotécnicos e topográficos DRENAGEM INTERNA DE BARRAGEM DE TERRA...26

12 x 6.1 Permeabilidade O estado do solo O Grau de saturação Estrutura e anisotropia Temperatura Filtros em barragens de terra Filtro vertical (filtro chaminé) ou inclinado Drenos horizontais (tapete drenante) Fatores de segurança em filtros Controle de fluxo Piping Erosão regressiva Saturação e instabilização de taludes Perda excessiva de água BARRAGEM DE PARAIBUNA UM ESTUDO DE CASO Características da barragem Seção tipo Drenagem interna Vazão Diques observações relevantes Dique Dique da Margem esquerda... 57

13 xi 7.5 Instrumentação ANÁLISE CRÍTICA CONCLUSÕES...70 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...73 ANEXOS...I Anexo A Ensaio de Proctor Normal...ii Anexo B Mapa com a localização da usina de Paraibuna...iii

14 1 1 INTRODUÇÃO As barragens são utilizadas para formação de reservatórios (lagos) para atender demandas de abastecimento de água, geração de energia elétrica e para acúmulo de rejeitos industriais (Moreira, 1981). No Brasil há muitos rios que possibilitam aproveitamento hidrelétrico e isso é um incentivo para a geração deste tipo de energia. Contudo, a formação de reservatórios ocasiona grandes impactos ambientais e sociais, que precisam ser ponderados e avaliados (relação custo / benefício). As barragens de terra são amplamente utilizadas no Brasil e no mundo, pois a sua estrutura não exige muito da fundação e ela pode ser utilizada em diferentes tipos de solo; porém, vem aumentando significativamente o uso de barragens de enrocamento devido a sua esbeltez e rapidez de construção. Os principais problemas encontrados na construção de barragens são: ambientais, sociais e econômicos. O enchimento do reservatório inunda grandes regiões, podendo ocasionar danos irreparáveis para o meio ambiente e para a população. Áreas de uso agrícola deixam de existir, mudando por completo as características das regiões afetadas pelo reservatório. Entretanto, as obras de barramento trazem progresso e conforto, e são de grande importância para o desenvolvimento econômico do País.

15 2 As barragens precisam atender dois requisitos básicos que são: eficiência e segurança. Uma ruptura em um sistema de barramento traz conseqüências catastróficas e prejuízos incalculáveis, e até mesmo perda de vidas humanas, daí a importância de uma construção bem dimensionada, segura e com monitoramento constante. O papel dos sistemas de drenagem interna na estabilidade de barragens de terra é essencial, pois alivia os níveis de subpressão, disciplina o fluxo que é percolado pelo corpo da barragem a um destino seguro além de evitar o carreamento de materiais finos que pode ocasionar problemas de piping 1. A drenagem interna pode ser considerada como a alma da barragem. 1 Pipping é uma erosão regressiva, o mesmo que erosão interna, e consiste na desagregação e carreamento de partículas de solo.

16 3 2 OBJETIVOS Os sistemas de barramento são de grande importância, pois trazem benefícios e conforto ao homem. Contudo, esses sistemas precisam ser seguros e estáveis para que se consiga um aproveitamento sem riscos de ruptura. O objetivo do trabalho é estudar sistemas de drenagem interna, com foco em um caso de barragem de terra, apresentando suas características técnicas e forma de utilização. 2.1 Objetivo Geral O objetivo deste trabalho é estudar as barragens de terra, com seu foco voltado para a drenagem interna, que constitui um dos principais elementos para a segurança e eficiência de um sistema de barramento, o qual deve ser estanque e estável. Também será apresentado um breve relato sobre outras estruturas de barramento, como concreto e enrocamento. 2.2 Objetivo Específico Analisar sistemas de drenagem interna em barragens de terra, descrevendo os motivos que conduzem a escolha da drenagem. Suas principais características, finalidades e desempenho são pautados, com mais ênfase, no estudo de caso da

17 4 barragem de terra de Paraibuna, que se localiza no Município de Paraibuna, no Estado de São Paulo.

18 5 3 METODOLOGIA DO TRABALHO A elaboração deste trabalho baseou-se em pesquisas na Internet, livros técnicos, anais de congressos e seminários de geotecnia, relatórios de obras e visita técnica. A Internet foi utilizada como ferramenta de busca de livros atualizados, dos quais foram obtidas informações conceituais básicas sobre geotecnia e mecânica dos solos; dos anais de congresso, que também tratam dos temas acima, dados mais específicos e objetivos sobre casos de obras foram extraídos. Fez-se uma enriquecedora visita técnica à Barragem de Paraibuna, com acompanhamento de técnicos da Companhia Energética de São Paulo CESP, que forneceram relatórios técnicos e informações de grande importância e aplicabilidade para o estudo de caso discutido no presente trabalho.

19 6 4 JUSTIFICATIVA Barragens são em geral obras de grande porte e conseqüentemente obras de grande impacto ambiental e social. Para a construção de uma barragem de terra que tenha um desempenho seguro e eficiente, a drenagem interna deve ser dimensionada adequadamente, a bem da verdade ela é a alma da barragem, pois ela é controladora de fluxo, retém partícula de solo que poderiam ser carreadas, minimiza os níveis de pressão neutra e por conseqüência, resulta em maior segurança na estabilidade da barragem. Uma drenagem interna com dimensionamento criterioso conduz a um sistema seguro e estável. O assunto ao qual o trabalho se refere deve ser tratado com seriedade pois há histórico de casos catastróficos que ocorreram em barragens de terra, trazendo mortes e prejuízos à população, como é o caso da barragem de Teton, E.U.A., que rompeu em junho de 1976, ocasionando a morte de 14 pessoas, além de altos prejuízos materiais. O rompimento da barragem de Teton deu-se devido a formação de piping ou erosão regressiva, que teria se iniciado no contato solo-rocha (Massad, 2003). Ocorreu recentemente, no Brasil, o rompimento da barragem de Camará na Paraíba, fato que foi amplamente divulgado pelos meios de comunicação. O rompimento da barragem inundou as cidades de Alagoa Grande e Mulungu, destruiu plantações e

20 7 imóveis rurais, causando a morte de pelo menos 5 pessoas e deixando centenas de pessoas desabrigadas. Fatos como estes ocorridos na Barragem de Teton, E.U.A., e da Barragem de Camará na Paraíba, ilustram o quanto é desastroso o rompimento de uma barragem e a enorme responsabilidade de quem a projeta, de quem a constrói, bem como de quem a opera e mantém.

21 8 5 TIPOS DE BARRAGENS E APLICAÇÕES Segundo Caputo (1987), barragens são estruturas construídas para se represar água de um vale; não se deve confundir com diques que são obras executadas ao longo de um curso d água com a finalidade de se evitar o transbordamento para terrenos mais baixos. As Barragens são estruturas construídas em vales e destinadas a fechálos transversalmente, proporcionando assim um represamento de água, (Caputo, 1987). As barragens podem ser resumidas quanto a sua finalidade em dois grupos que são descritos a seguir: Barragens de regularização As barragens de regularização são barragens que têm como objetivo regularizar o regime hidrológico dos rios, ou seja, equilibrar a demanda com o consumo de água. Estas barragens possuem diversas finalidades, entre elas o uso para aproveitamento hidroelétrico, que consiste em transformar a energia potencial hidráulica em energia elétrica, devido ao desnível criado pela estrutura de barramento.

22 9 A formação de reservatório para abastecimento de água constitui uma outra finalidade das barragens de regularização. Outro uso específico destas barragens é para represar a água de forma a se ter a possibilidade de navegação (Moreira, 1981). Barragens de retenção As barragens de retenção são estruturas que são construídas com a finalidade de reter água, na maioria das vezes para controle de cheias (Moreira, 1981). É o caso da barragem de Taiaçupeba, que foi construída com a finalidade de reservatório para abastecimento público e que também é utilizada para controle de cheias. Outro exemplo de barragem de retenção é a sua utilização para contenção de resíduos industriais ou sedimentos, amplamente utilizada na mineração entre outros. 5.1 Classificação quanto a seção de barragens Para se obter a melhor solução em sistema de barramento, a barragem nunca deve ser analisada isoladamente. A melhor solução, tanto relacionada à eficiência quanto à economia, deve levar em consideração todo o conjunto na etapa de otimização.

23 10 As barragens podem ser classificadas quanto ao tipo de seção, como barragens homogêneas (terra), barragens zoneadas, barragem de enrocamento, barragens de concreto, entre outras. O que predomina na seleção do tipo de barragem está associado diretamente ao arranjo geral do empreendimento, e também a disponibilidade dos diversos materiais de construção empregados na execução da barragem (Moreira, 1981) Barragens de seção homogênea Barragens homogêneas são aquelas executadas com solo compactado. Apesar da denominação de homogênea, a seção destas barragens não são executadas com a utilização exclusiva de um único material; podem ser executadas também com o emprego de solos compactados com diferentes características. Essas barragens possuem na realidade o solo compactado como predominante, pois além do maciço a seção possui também filtro drenante e proteção de taludes de montante e jusante. É considerado como Montante o que está acima de um eixo de referência que corta a seção transversal do rio e Jusante é o que está abaixo deste mesmo eixo (CPFL, 2001). As barragens homogêneas, executadas em solo compactado, possuem no seu interior filtro drenante, e na sua fundação a jusante tapete drenante para controle de fluxo, subpressões e intercepto de fluxo pelo corpo da barragem.

24 11 Como exemplo de barragem com seção homogênea cita-se a Usina Hidroelétrica (UHE) Rosana: é uma barragem com metros de comprimento, construída com a finalidade de geração de energia elétrica. Essa UHE é um bom exemplo de adoção de barragem de seção homogênea empregada, principalmente, em regiões onde o vale é aberto, como é ilustrado pela figura 5.1. Figura 5.1: Barragem de Rosana (CBDB, 2005)

25 12 As seções destas barragens homogêneas requerem taludes mais abatidos para que se garanta a estabilidade do maciço, e como o nível de solicitação da fundação é menor em relação aos outros tipos de seções, ela é a mais adaptável a qualquer tipo de fundação, resultando em um menor custo em sua execução (considerando apenas a barragem), desde que se disponha material para a sua construção em distância economicamente viável. A figura 5.2 apresenta uma seção típica de barragem homogênea. Dreno Chaminé 10 N.A , Terreno natural 3,8 1 Argila Compactada 2,5 1 2,5 1 Enrocamento 2,5 1 Filtro de Areia (0,6 Mínimo) 370 Rocha Linha de Escavação Drenos da Fundação Figura 5.2: Barragem do Vigário (Cruz, 1996) Mesmo sendo barragens executadas em solo, apenas com filtros e proteção de taludes empregando outro tipo material, essas seções podem ter zoneamentos com diferentes tipos de solo. Esse zoneamento se dá em função dos materiais

26 13 disponíveis na região e do seu melhor aproveitamento, e ainda, as condições de trabalhabilidade no espaldar de montante 2. No espaldar de montante, até a zona central, é necessário a utilização de um material com característica mais impermeável para que se garanta a estanqueidade da barragem. Já a jusante esse material pode possuir características de permeabilidade menos rigorosas, portanto na indisponibilidade de materiais com características tecnológicas ideais de impermeabilidade, recorre-se a um zoneamento de forma a se otimizar a seção. Em termos de estabilidade das barragens, a compactação do maciço é fator fundamental para se conseguir tal resultado, uma vez que a compactação dos solos, por meios mecânicos, conduz a redução rápida do seu índice de vazios. A finalidade dessa compactação é melhorar as propriedades destes solos como: resistência ao cisalhamento, redução de recalques e resistência a erosão (Massad, 2003). A permeabilidade está relacionada com a umidade dos solos, por isso geralmente nas barragens de terra, costuma-se criar um núcleo mais impermeável, utilizando uma compactação acima da umidade ótima, porém essa umidade deve ser limitada para que se evitem problemas como laminações que podem levar a um caminho preferencial de percolação. 2 Espaldar de montante: Região entre o talude de montante e o núcleo da barragem

27 14 A umidade acima da ótima pode também levar a formação de solo borrachudo, que é o fenômeno que ocorre quando se tenta compactar o solo e ele se comprime com a passagem do equipamento, porém em seguida volta a se dilatar como se fosse mesmo uma borracha. Na realidade o que se consegue comprimir são as bolhas de ar ocluso (Pinto, 2000). A compactação ótima está diretamente ligada a energia de compactação e ao teor de umidade do solo. Para se estabelecer estes fatores faz-se uso do ensaio de Proctor, que é descrito no Anexo A. A figura 5.3 ilustra o caso de uma barragem utilizando uma compactação do núcleo com umidade acima da ótima. Enrocamento de proteção Enrocamento fino compactado (transição) 1 3 Cascalho argiloso compactado 523,00 2,5 1 Argila Compactada (Wot-3%<W<Wot+1,5%) canaleta Argila Compactada (Wot-3%<W<Wot+1,5%) Argila Compactada (Wot-1%<W<Wot+1,5%) Dreno vertical de areia natural 2,5 1 Filtro "sanduíche" Solo residual de Gnaisse Rocha alterada Figura 5.3: Barragem de Itumbiara ABMS/ABGE, 1983 (Cruz, 1996)

28 Barragens Zoneadas A denominação de barragem zoneada se dá quando na seção da barragem não apresenta a predominância de um único material, como é o caso das barragens de seção de terra já citadas anteriormente. A escolha desta seção se dá em função da otimização dos materiais disponíveis na região. Barragens zoneadas devem sempre conter um núcleo impermeável para se garantir a estanqueidade do barramento (ELETROBRÁS, 2003). A seção da barragem de São Simão, no leito do rio, é um exemplo didático de barragem zoneada. Observa-se na figura 5.4 a otimização máxima do emprego dos materiais. Figura 5.4: Barragem de São Simão, leito do Rio, Barragem de enrocamento (Moreira 1981)

29 16 A barragem de São Simão localiza-se no Rio Paranaíba, na Bacia do Paranaíba. Tem como finalidade geração de energia elétrica e possui mais de quatro quilômetros de extensão. Nesta seção empregaram-se diferentes materiais como cascalho, argila compactada, areia, material de transição, material para rip-rap e random que é um material não selecionado que pode ser composto por solo, enrocamento e cascalho. Enrocamento é um material formado por blocos de rocha, lançados em camadas e compactados com equipamentos adequados, resultando em uma estrutura resistente e permeável. Na figura 5.5 é mostrada uma foto aérea da barragem em operação. Figura 5.5: Barragem de São Simão (CBDB, 2005)

30 Barragens de enrocamento Barragens são denominadas como de enrocamento quando na sua seção há a predominância de material rochoso. Em épocas anteriores, quando do início da utilização de enrocamento nas estruturas de barragens, os blocos de rochas eram simplesmente espalhados sem nenhuma compactação. Por serem só espalhados, com o primeiro enchimento do reservatório, poderia ocorrer um amolecimento nos contatos entre rochas, no caso de rochas sedimentares, havendo acomodação entre blocos, resultando em recalques elevados e imediatos. Com o desenvolvimento de novas tecnologias, descobriu-se que a compactação deste material rochoso com rolos lisos de aço vibratórios seria bastante eficiente, reduzindo-se deste modo o recalque por molhagem. Durante a compactação o expediente de molhar o enrocamento tornou-se também um método eficiente de se conseguir densidades mais elevadas. De acordo com Massad (2003), as estruturas de enrocamento (pedras) são mais estáveis, em função do elevado ângulo de atrito do material, não havendo relatos de ruptura de seus taludes. Para a formação do reservatório é necessário uma estanqueidade do barramento, que é garantida com o uso de um núcleo argiloso ou com membrana externa impermeável.

31 18 Apresenta-se na figura 5.6 um exemplo de barragem de enrocamento com núcleo argiloso, a seção da barragem de Itaúba. 183,00 N.A. Norm. 184,00 N.A. MÁX. 182,00 N.A. Mín. Eixo da barragem 187,00 A Enrocamento A + B A Enrocamento Enrocamento A + B 170,00 Argila compactada Núcleo Transição de GM Areia Artificial A + B A C Enrocamento A + B Fino Enrocamento Enrocamento C Enrocamento A + B A C Enrocamento A + B Enrocamento Figura 5.6: Barragem de Itaúba, seção transversal na estaca 11 (Cruz, 1996) O uso de barragens de enrocamento vem aumentando a cada dia no Brasil e no mundo. Isso se deve a sua capacidade de tolerar taludes bem mais íngremes que as barragens de seção homogênea, e pela sua rapidez de execução. Cabe ressaltar que as barragens de enrocamento com taludes mais inclinados só se aplicam em fundação rochosa ou com boa capacidade de suporte. Cresce também interesse em estudos de novas tecnologias na sua execução, como é o caso do uso de núcleo asfáltico para servir como material impermeável, já utilizado em barragens

32 19 Européias, substituindo o emprego de argila compactada como núcleo. No Brasil esta tecnologia nunca foi empregada. A topografia e a geologia muitas vezes favorecem o emprego de barragens de enrocamento. A UHE Campos Novos é um outro exemplo de barragem que está utilizando enrocamento em toda a sua seção, figura 5.7. Trata-se de uma barragem de enrocamento com face de concreto encontrando-se, atualmente, em fase final de construção (2005). Figura 5.7: Vista aérea da barragem de Campos Novos (CNEC, 2004)

33 Barragem de concreto O concreto também é um material amplamente utilizado na construção de barragens no país. Concreto gravidade Essas barragens são denominadas de barragens de concreto gravidade por serem executadas de tal forma que resistem, apenas por peso próprio, aos esforços (empuxo) que são aplicados pela água do reservatório (CPFL, 2001). A figura 5.8 apresenta barragem de gravidade concluída. Figura 5.8: Vista da UHE Americana Barragem de concreto gravidade (CBDB, 2005)

34 21 Barragem CCR As barragens de Concreto Compactado a Rolo (CCR) também são de gravidade porém o seu processo construtivo é diferente; neste caso o concreto é lançado em camadas pequenas e em seguida compactados com a utilização de um equipamento especial, geralmente um rolo compressor pesado (CPFL, 2001). Segundo a Associação Brasileira de Cimento Portland ABCP (2002), a primeira barragem construída totalmente utilizando a tecnologia de concreto compactado a rolo foi a barragem de Willow Creeck nos Estados Unidos no ano de Já no Brasil a primeira barragem construída totalmente em CCR foi a Barragem de saco Nova Olinda na Paraíba (figura 5.9) e foi finalizada no ano de Figura 5.9: Barragem de saco Nova Olinda PB (ABCP,2002)

35 22 Barragem em arco Também é uma barragem construída em concreto, curvada para montante e na direção do reservatório. A estrutura consegue transferir os esforços da água do reservatório (empuxo) para as ombreiras ou margens, isso é possível devido a sua geometria. Neste caso não é o peso próprio que resiste aos esforços o que possibilita uma redução significativa no volume de concreto a ser utilizado, porém essa estrutura é utilizada em vales profundos e estreitos e quando o material de apoio nas margens (rocha) é de excelente qualidade (CPFL, 2001). A barragem de Funil é um exemplo clássico de barragem em arco no Brasil, de Furnas Centrais Elétricas, ilustrado na figura Sua concepção é de arcogravidade (ABCP, 2002). Figura 5.10: Usina de Funil da Furnas Centrais Elétricas (ABCP, 2002)

36 Critérios de projeto Ao se pensar no arranjo geral de uma barragem, independente da finalidade, devese equilibrar ao máximo o uso de materiais resultantes da movimentação de volumes de corte de solo e rocha da própria obra. Quando os materiais disponíveis, resultantes das escavações obrigatórias, não satisfazerem às exigências quanto a características tecnológicas adequadas e volumes, se faz necessário o uso de áreas de empréstimo e bota-fora (ELETROBRÁS, 2003) Materiais disponíveis As características dos materiais disponíveis é um dos fatores de grande influência na escolha do tipo de seção a utilizar. A princípio todos os materiais são potencialmente úteis para o emprego na seção da barragem, incluindo solos e rochas. Porém os materiais provenientes de escavação nas proximidades da barragem serão os primeiros a serem analisados e eventualmente utilizados, pois são, geralmente, mais econômicos (ELETROBRÁS, 2003).

37 Condições climáticas e trabalhabilidade Condições climáticas e de trabalhabilidade também são fatores limitantes na escolha da seção da barragem, pois as condições dos materiais quanto a umidade, em loco, influenciam na trabalhabilidade, podendo colocar assim alguns materiais em vantagens ou desvantagens. Regiões com grande intensidade de chuvas podem diminuir dias úteis trabalhados, podendo assim atrasar os cronogramas. Para compensar a perda de horas trabalhadas pode ser exigido um número maior de equipamentos, ou que possam ser utilizados em condições climáticas adversas. E assim, nestas regiões, os materiais que necessitam de menos compactação podem ser mais competitivos, como é o caso do emprego de enrocamento Fatores geológico-geotécnicos e topográficos A geologia e a topografia da região onde será implantada a obra de barramento também é um dos fatores limitantes a que tipo de seção será utilizado. A escolha do projeto se dá, principalmente, em função das condições geológicas da fundação e da conformação da região onde será implantado o barramento.

38 25 Para se conhecer as condições da fundação e se caracterizar os materiais é necessário a realização de sondagens investigatórias. É muito importante essa investigação, pois as seções de barragens homogêneas são menos exigentes em relação à fundação; em compensação, necessitam de taludes mais abatidos para que fique estável, enquanto que as barragens de enrocamento, que exigem mais da fundação, podem ser executadas sem problemas utilizando taludes mais íngremes (ELETROBRÁS, 2003).

39 26 6 DRENAGEM INTERNA DE BARRAGEM DE TERRA O sistema de drenagem interna é um dos fatores predominantes para o bom funcionamento de uma barragem. Estatisticamente verifica-se que a maioria dos acidentes com barragens de terra deram-se devido a falta de um sistema eficiente de controle de fluxo (Massad, 2003). Por mais compactado que seja o material que compõe a estrutura de uma barragem de terra, sempre haverá fluxo pelo seu maciço. Este fluxo deve ser conhecido, quanto à vazão e ao caminho preferencial (redes de fluxo), e deve ser direcionado de forma a não ocasionar problemas. 6.1 Permeabilidade A permeabilidade de um meio poroso pode ser descrita como a facilidade ou a dificuldade que os vazios ou poros oferecem à passagem da água. Uma permeabilidade alta significa facilidade de percolação. Essa facilidade depende das características tecnológicas de cada material (Cruz, 1996).

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