HIDRÁULICA APLICADA II

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1 HIDRÁULICA APLICADA II PARTE II APROVEITAMENTOS HIDRÁULICOS 1 SUMÁRIO APROVEITAMENTOS HIDRÁULICOS 1. Generalidades 2. Aproveitamentos hidroeléctricos 2.1 Constituição Descarregadores 2.4 Descargas de fundo e tomada de água 2.5 Câmaras de carga 2.6 Bacias de dissipação 3. Aproveitamentos hidroagrícolas 2

2 1. GENERALIDADES 3 1. GENERALIDADES Tipos de aproveitamentos Abastecimento Hidroagrícola Hidroeléctrico Fins múltiplos 4

3 1. GENERALIDADES Tipos de aproveitamentos portuguesas 17% Abastecimento Hidroagríícola Hidroagr 35% Hidroeléctrica Abastecimento Fins múltiplos Hidroagrícola 34% 14% Hidroelé Hidroel éctrico Fins mú mú ltiplos 2. APROVEITAMENTOS HIDROELÉ HIDROELÉCTRICOS 5 Constituiç Constitui ção Obra de retenç retenção Órgãos de seguranç seguran ça Central Restituiç Restitui ção 6 3

4 Constituição Órgãos de segurança Obra de retenção Descarga de fundo 7 Constituição Tomada de água Central 8

5 Constituição Pt, subestação e parque de linhas 9 Constituição Eclusa de navegação 10

6 Constituição Circuito hidráulico Canal de deriva ção e câmara de carga Condutas forçadas 11 Constituição Circuito hidráulico Chaminé de equilíbrio 12

7 - importância, - finalidade principal, - materiais e tipos de estrutura 13 - Importância pequenas ou grandes barragens Comissão Internacional das Grandes classifica como grande barragem: - uma barragem com mais de 15 m de altura contada desde o ponto mais baixo da fundação até ao coroamento; - uma barragem com altura entre 10 e 15 m, desde que se verifique uma das seguintes condições: - o desenvolvimento do coroamento é superior a 150 m; - o volume armazenado é maior ou igual a um milhão de m 3 ; - o caudal de ponta cheia é superior a de 2000 m 3 /s; - existem problemas especiais de fundação; - a barragem é de projecto não convencional 14

8 - Finalidade principal Criar albufeiras Derivação Detenção Fins múltiplos 15 - Materiais e tipos de estrutura Betão Aterro Abóbadabada Gravidade Contrafortes Terra Enrocamento 16

9 - Materiais e tipos de estrutura Betão Gravidade 17 - Materiais e tipos de estrutura Betão Abóbadabada 18

10 - Materiais e tipos de estrutura Betão Abóbadabada 19 - Materiais e tipos de estrutura Betão Arco - gravidade 20

11 - Materiais e tipos de estrutura Material e tipo de estrutura portuguesas 14% 5% 4% 47% Enrocamento Gravidade Arco 30% Arco Gravidade Outros 21 Condicionantes da selecção do tipo de barragens - Topografia 22

12 Condicionantes da selecção do tipo de barragens - Condições geológicas e geotécnicas Rocha sã - Poucas limitações oferecem para qualquer tipo de barragem. No entanto, é necessária a remoção da rocha decomposta, sendo frequente em grandes barragens atingir- se uma profundidade de escavação de 10 m. Seixos Fundações de seixos, se compactas, são adequadas para barragens de aterro (terra ou enrocamento) e barragens de gravidade de pequena altura. Precauções têm de ser tomadas relativamente à erosão interna. Siltese e areias finas - Formações de siltes e areias finas podem ser usadas para barragens de gravidade de pequena altura e barragens de terra, podendo pôr problemas nas de enrocamento. As preocupações principais são os assentamentos, a percolação excessiva, a erosão interna da fundação e, no caso de areias pouco compactas em zonas sísmicas, smicas, a liquefacção. 23 Condicionantes da selecção do tipo de barragens - Condições geológicas e geotécnicas Argilas - Fundações de argila permitem a adopção de barragens de terra, mas requerem tratamento especial. Dando lugar a consideráveis assentamentos, especialmente se a argila é não consolidada e contém elevada percentagem de humidade, não são adequadas para suportar barragens de betão, nem de enrocamento. Para ilustrar como o tipo de barragem influi na tensão máxima transmitida à fundação THOMAS 1979 indica os valores dessa tensão para barragens de 100 m de altura: - Barragem de gravidade: 3 a 4 MPa; - Barragem de contrafortes: 5 a 7 MPa; - Barragem-abóbada: 7 a 10 MPa. 24

13 Condicionantes da selecção do tipo de barragens - Materiais disponíveis no local Os materiais necessários para a construção de barragens que deverão estar disponíveis no local ou relativamente próximo são: - Solos para aterros, - Rocha para enrocamentos e protecções (riprap), - Agregados para betão (areia, seixo e britas). A distância de transporte de solos ou de enrocamentos para barragens de aterro pode ter importância decisiva na escolha do tipo de barragem. 25 Condicionantes da selecção do tipo de barragens - Evacuador de cheias. Caudal de dimensionamento e localização O evacuador de cheias pode representar uma parcela importante do custo da barragem e obras acessórias. Não podem aceitar-se assentamentos diferenciais do evacuador de cheias que ponham em perigo a obra. Nalguns casos, a possibilidade de incorporar numa barragem de betão o evacuador de cheias (e outras obras acessórias) pode aconselhar esse tipo de barragem. Evacuadores de cheias com a estrutura sobre aterros de barragens de terra ou de enrocamento são de evitar, sendo só admissíveis excepcionalmente em barragens de muito pequena altura. As soluções de evacuadores de cheias compatíveis com barragens de aterro são as de canal a céu aberto, nos encontros ou em portelas laterais, ou de evacuadores es em poço. o. 26

14 de gravidade - Introdução Maurice Levy, (1895) : em qualquer ponto do paramento de montante de uma barragem ragem de gravidade a tensão de compressão (não entrando em conta com a subpressão) deve ser superior à pressão hidrostática tica nesse ponto. Esta condição é equivalente à de se não verificarem tracções em qualquer ponto do paramento de montante, quando se tem em conta a subpressão como solicitação. 27 de gravidade - Solicitações As solicitações a que se pode encontrar submetida uma barragem de gravidade dividem-se em dois grupos: - As que são directamente calculáveis pelas leis da hidrostática tica e hidrodinâmica e pelo conhecimento dos pesos volúmicos dos materiais; - As que dependem das disposições construtivas da barragem e da localização da barragem; 28

15 de gravidade - Solicitações No primeiro grupo, há a considerar; Forças horizontais e verticais acima da fundação devidas à água; Peso próprio prio do equipamento instalado; Forças de reacção verticais e horizontais na fundação. 29 de gravidade - Solicitações No primeiro grupo, há a considerar; Forças de subpressão na fundação; Impulsos devidos aos sedimentos depositados na albufeira; Forças devidas ao gelo; Forças sísmicas; smicas; Forças devidas a cheias catastróficas (eventualmente, galgamento de barragem). 30

16 de gravidade - Estabilidade Definidas as solicitações actuantes numa barragem de gravidade, para diferentes situações, torna-se necessário determinar as tensões e os deslocamentos em qualquer ponto da estrutura e analisar a estabilidade da barragem em relação ao derrube e ao deslizamento. 31 de gravidade - Estabilidade - Reacção da fundação - Derrubamento - Deslizamento 32

17 de gravidade - Juntas de contracção e de betonagem Se o desenvolvimento de uma barragem gravidade de betão exceder significativamente 15 m (o que será habitual), é necessário dividir a estrutura por juntas transversais para atender à retracção do betão (juntas de contracção) 33 SUMÁRIO APROVEITAMENTOS HIDRÁULICOS 1. Generalidades 2. Aproveitamentos hidroeléctricos 2.1 Constituição gravidade 2.3 Descarregadores 2.4 Descargas de fundo e tomada de água 2.5 Câmaras de carga 2.6 Bacias de dissipação 3. Aproveitamentos hidroagrícolas 34