ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP DEPARTAMENTO DE

Transcrição

1 ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

2 PEQUENAS BARRAGENS DE TERRA As barragens de terra apresentam um elevado número de finalidades, e é comum justificar suas construções com base em uma ou mais finalidades. obtenção de energia elétrica; controle de cheias e regulação de vazões; navegação; abastecimento doméstico; bebedouro para animais; piscicultura; recreação, e outros. 2

3 PEQUENAS BARRAGENS DE TERRA Em virtude do aumento da produtividade agrícola, o aumento da quantidade de proteína animal na dieta humana e o incentivo dos órgãos competentes, a construção de pequenas barragens de terra nas propriedades agrícolas tem se tornado cada vez mais comuns. O número de barragens construídas nos últimos anos atingiu valores muitos elevados, seja em grandes obras do Governo ou em pequenas construções pela iniciativa privada. 3

4 CLASSIFICAÇÃO DE PEQUENAS BARRAGENS DE TERRA Baseando-se nas características do material disponível, nos métodos de construção e na natureza da fundação, as pequenas barragens de terra podem ser classificadas em: SIMPLES de corpo homogêneo de corpo heterogêneo COM NÚCLEO OU DIAFRAGMA central externo misto 4

5 BARRAGENS SIMPLES Barragem de terra simples com corpo homogêneo 5

6 BARRAGENS SIMPLES Barragem de terra simples com corpo heterogêneo 6

7 BARRAGENS COM NÚCLEO OU DIAFRAGMA Barragem de terra simples com núcleo central 7

8 BARRAGENS COM NÚCLEO OU DIAFRAGMA Barragem de terra simples com núcleo externo 8

9 BARRAGENS COM NÚCLEO OU DIAFRAGMA Barragem de terra simples com núcleo misto 9

10 PROJETO DE UMA PEQUENA BARRAGEM DE TERRA Dentre os fatores que afetam o projeto de uma pequena barragem de terra, serão discutidos nesta aula somente os mais importantes: Bacia de contribuição; Regime do corpo d água; Escolha do local; Volume de água a armazenar e altura da barragem; Perfil da barragem. 10

11 BACIA DE CONTRIBUIÇÃO É o conjunto de áreas com declividade tais que toda precipitação pluviométrica tombada sobre elas é drenada para uma seção do curso de água. Bacia de contribuição Bacia de acumulação 11

12 REGIME DO CORPO D ÁGUA As chuvas tombadas sobre uma bacia seguem diferentes caminhos, constituindo dessa maneira, diferentes tipos de escoamento: Escoamento superficial; Escoamento hipodérmico; Escoamento subterrâneo. Quando a superfície do solo está muito seca, a água que cai aí infiltra totalmente, exceto quando a chuva cai numa intensidade que ultrapassa a capacidade máxima de infiltração do solo. Importante: a infiltração de água no solo não cessa com o início do escoamento superficial. 12

13 REGIME DO CORPO D ÁGUA Os cursos d água são classificados em perenes, intermitentes e efêmeros. Perenes: as fontes ou nascentes mantém durante todo o ano, o curso d água. Intermitentes: as fontes ou nascentes, neste caso, são insuficientes para manter o curso de água durante o ano todo. O nível do lençol freático varia conforme a estação climática. Efêmeros: o escoamento superficial, que ocorre durante ou imediatamente após os períodos de precipitação, é que mantém estes cursos d água. Cessado o escoamento superficial, cessa também o curso d água. 13

14 ESCOLHA DO LOCAL Deve haver uma conjugação de ponderações, de maneira tal que o local selecionado satisfaça, do melhor modo possível, à barragem, à represa e ao ladrão (extravasor) gramado. 14

15 ESCOLHA DO LOCAL As principais características do local para o assentamento de uma barragem, são: possuir solo estável; não apresentar afloramentos rochosos; ser um estreitamento ou garganta do curso d água; possuir pequena declividade a montante; ter a montante mais espraiada possível; não possuir nascentes; não possuir estratificações salinas no leito da represa; possibilitar o uso da água por gravidade; estar próximo do ponto do solo a ser utilizado no aterro 15

16 ESCOLHA DO LOCAL 16

17 VOLUME DE ÁGUA A ARMAZENAR E ALTURA DA BARRAGEM O volume de água a armazenar depende das necessidades a serem atendidas com o volume acumulado. Qualquer modificação posterior na barragem, visando aumentar a represa, ou melhor, o volume de água acumulado, é muito difícil ou mesmo impossível de ser executada. As barragens podem ser executadas para reter toda a água que atravessa determinada seção do corpo d água ou para reter somente parte do volume que ali passa. Reter toda a água: é usado quando a fonte abastecedora apresenta vazões muito pequenas durante todo o ano, em geral acumula-se água durante a noite para utilizar durante o dia; Reter parte do volume: é usado geralmente como reforço na hora de utilização máxima do recurso hídrico 17

18 VOLUME DE ÁGUA A ARMAZENAR E ALTURA DA BARRAGEM O volume de água que anualmente atravessa a seção de um rio pode ser calculado usando-se as expressões: Ou V= a.ah V= AH Ah V= volume anual (m³/ano); A= área da bacia de contribuição (m²) H= precipitação média anual (m) h= evaporação média anual (m) a= módulo da bacia (relação entre a água que anualmente atravessa determinada seção de um rio e a tombada na bacia durante esse mesmo período) 18

19 VOLUME DE ÁGUA A ARMAZENAR E ALTURA DA BARRAGEM Tabela 1. Módulo da bacia usado na determinação do volume anual Natureza da bacia Módulo (a) Campos baixos 0,05 0,12 Planícies 0,12 0,15 Colinas 0,15 0,30 Montanhas com vegetação 0,30 0,40 Montanhas sem vegetação 0,30 0,50 19

20 VOLUME DE ÁGUA A ARMAZENAR E ALTURA DA BARRAGEM Exemplo: Qual o volume anual, proveniente do escoamento superficial, que atravessa a seção de um rio que drena uma bacia hidrográfica de 3km² de área, constituída de colinas e situada numa região que apresenta precipitação média anual de 1300mm? Solução: V= a.ah V= 0,225 x x = m³/ano 20

21 VOLUME DE ÁGUA A ARMAZENAR E ALTURA DA BARRAGEM A altura da barragem resulta da soma das alturas da lâmina de água normal, da lâmina de água dentro do ladrão gramado e da folga, que é a diferença de nível entre a crista da barragem e o nível de água por ocasião de vazão máxima provocada por enchentes. H=H n + H l + f H= altura da barragem (m) H n = altura da lâmina d água normal (m) H l = altura da lâmina d água dentro do ladrão gramado (m) f= folga (m) 21

22 PERFIL DA BARRAGEM Em se tratando de material homogêneo de boa qualidade, podem ser adotadas as dimensões mostradas na figura a seguir: f H l c H n 3:1 H 2:1 b1 b2 b 22

23 PERFIL DA BARRAGEM Em se tratando de material homogêneo de boa qualidade, podem ser adotadas as dimensões mostradas na figura a seguir: H n f H l 3:1 H c 2:1 A largura da crista, c, nunca deve ser inferior a 3m e quanto mais larga, maior será o volume do aterro e, consequentemente, a estabilidade da barragem b1 b2 b 23

24 PERFIL DA BARRAGEM Em se tratando de material homogêneo de boa qualidade, podem ser adotadas as dimensões mostradas na figura a seguir: Tabela 2. Largura da crista (c) em função da altura da barragem (H). Altura (H) 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 Largura (c) 3,0 3,5 4,0 5,0 6,0 24

25 PERFIL DA BARRAGEM Em se tratando de material homogêneo de boa qualidade, podem ser adotadas as dimensões mostradas na figura a seguir: f H l c O talude de montante deve ser menos inclinado que o da jusante para permitir maior estabilidade ao aterro. H n 3:1 H 2:1 b1 b2 b 25

26 PERFIL DA BARRAGEM Em se tratando de material homogêneo de boa qualidade, podem ser adotadas as dimensões mostradas na figura a seguir: f H l c Adota-se como mínimo o valor de 0,50 a 1,00m, geralmente usado para pequenas barragens. H n 3:1 H 2:1 b1 b2 b 26

27 PERFIL DA BARRAGEM Exemplo: Dimensionar uma barragem de terra com as seguintes características: a) Altura da barragem igual a 8,50m; b) Taludes de acordo com a figura apresentada anteriormente; c) Largura da crista, de acordo com a tabela 2 27

28 ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL