instrumentação de barragens antigas desafios e...

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21 a 23 de maio de 2018 - Bourbon Convention – Ibirapuera Hotel - São Paulo / SP

Instrumentação de Barragens Antigas

Desafios e Soluções

Corrado Piasentin

Piasex Assessoria e Consultoria

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Neste trabalho são apresentadas as

dificuldades que devem ser enfrentadas e

resolvidas e as providências que devem ser

tomadas para implantar o plano de

instrumentação de forma adequada nas

barragens antigas não instrumentadas e

aquelas não tão antigas com pouca

documentação ou abandonadas. Este plano

de instrumentação e monitoramento faz parte

do Plano de Segurança da Barragem PSB de

acordo com a lei de segurança das Barragens.

Geral

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Via de regra as barragens antigas e aquelas em estado

de abandono tem pouca documentação de projeto e

falta o as built. Portanto, na inexistência do projeto

básico ou executivo da barragem são exigidos para o

PSB investigações e estudos simplificados para a

caracterização geotécnica do maciço e das fundações,

topografia das estruturas e estudos

hidráulicos/hidrológicos das estruturas de descarga. A

execução destes estudos pode demorar alguns anos.

Se descrevem a seguir as atividades que permitem a

instalação de uma primeira fase do plano de

instrumentação com certa antecedência.

.

Geral

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Nestas barragens a inexistência de

documentação de projeto, a falta de as built e

de informações confiáveis, muitas vezes até

contraditórias, tornam este trabalho uma

verdadeira pesquisa de arquelogia de

engenharia..

Geral

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Geral

A finalidade do plano de instrumentação para

as barragens antigas é a verificação das

condições de segurança, enquanto para as

barragens novas pode ter outras finalidades

como a verificação das hipóteses de projeto e

para possibilitar adequações e otimizações dos

métodos construtivos e do próprio projeto.

Finalidade da Instrumentação

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Geral

Não existem critérios gerais para

projetar o plano de instrumentação

das barragens.

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Geral

Cada caso é diferente dos demais em virtude dos

seguintes aspectos:

•tipo de barragem

•altura e extensão da barragem

•características dos materiais de construção

•características das fundações

•importância da barragem em termos de sua finalidade

(produção de energia, irrigação, abastecimentos

d’água, etc.) e em termos de segurança (DPA)

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Geral

Também outros fatores importantes para o plano de

instrumentação são:

•tipos de instrumento

•custo dos instrumentos

•custos de instalação

•custos de operação

•robustez e durabilidade

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Tipos de Barragem

Irapé, Ribeirão João Leite

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Tipos de Barragem

Campos Novos

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Tipos de Barragem

Cedro, Lumiei, Hoover, Sottocastello

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Tipos de Barragem

Itaipu

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Barragens Novas e Antigas

Qual é a diferença entre uma barragem nova e

uma antiga?

•Na barragem nova há informações e

estudos completos, atualizados e

aprofundados (assim deveria ser)

•Na barragem antiga de regra faltam dados e

informações do projeto e por vezes as

estruturas se encontram em estado de

abandono

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Barragens Novas e Antigas

A barragem nova deve ainda suportar a fase

mais crítica (primeiro enchimento e primeiros

anos de operação) para alcançar uma

estabilização em termos de deformações,

pressões e tensões internas, deslocamentos

diferenciais e percolações.

A barragem antiga na maioria das vezes

atingiu um regime estável nas deformações

e percolações, portanto, é mais fácil verificar

na inspeção os eventuais locais que precisam

de monitoramento (onde existem anomalias).

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Estatísticas de Ruptura

Boletim 99 Dam Failures Statistical Analyses da CIGB

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Barragens Novas e Antigas

No entanto, as barragens antigas podem

apresentar deteriorações e anomalias como

entupimento dos drenos (na terra como no

concreto e na fundação), erosões superficiais,

erosões internas, percolações elevadas,

recalques excessivos e recalques diferenciais

entre blocos ou estruturas distintas.

Podem não ter sido sujeitas ainda a certas

cargas de projeto, como o nível máximo

excepcional ou da sedimentação.

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Barragens Antigas

Há dificuldades e limitações além de custos

relevantes quando se deve instalar

instrumentos numa estrutura em operação.

Por exemplo, não há facilidade de instalação

de instrumentos embutidos no corpo da

barragem, para implantação de piezômetros

no contato do corpo da barragem com a

fundação deve-se efetuar perfurações a partir

da crista ou do talude de jusante.

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Primeiras atividades

As primeiras atividades a serem realizadas para

ter um primeiro conhecimento da barragem são

as seguintes:

-Análise dos documentos existentes

-Levantamento do histórico do comportamento da

barragem

-Inspeção de campo

-Levantamento topográfico (as built)Em diversos casos estas duas últimas atividades devem

ser precedidas pela limpeza e corte da vegetação.

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Barragem Antiga

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Primeiras atividades

Na maioria das vezes os arquivos são

desorganizados e os documentos de projeto

escassos e o histórico do comportamento da

barragem deve ser pesquisado junto à equipe

responsável pela operação e manutenção da

barragem.

O resultado desta pesquisa deverá ser descrito num

relatório com uma lista dos documentos pesquisados

e uma descrição das informações relevantes para a

segurança da barragem.

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Inspeção de Reconhecimento

Esta primeira inspeção de reconhecimento da

barragem conduzida por engenheiros

experientes tem a finalidade de observar suas

condições e detectar os locais mais

susceptíveis a problemas ou que necessitam de

obras de manutenção ou reparo sobre os quais

deverá se concentrar o monitoramento. No

contexto da lei de segurança esta inspeção é

definida como ISE Inspeção de Segurança

Especial se a barragem se encontra em

situação de abandono.

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Inspeção de Reconhecimento

Com a observação destas anomalias na

inspeção de reconhecimento duma

barragem antiga já podem ser definidos e

instalados alguns instrumentos de fácil

instalação e custo menor, como por

exemplo, medidores de vazão, medidores

de junta, réguas limnimétricas, marcos

superficiais, etc..

A seguir são mostrados exemplos de

anomalias.

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Trinca longitudinal na crista da barragem de terra

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Trinca longitudinal no talude de jusante

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Trinca longitudinal no talude de jusante

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SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Trinca no topo do talude do canal de adução

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SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Desalinhamento do

meio-fio

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Recalque diferencial do meio-fio

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SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Deslocamentos diferenciais do muro de proteção BEFC

medidor triortogonal

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Trinca na crista por causa dos deslocamentos diferenciais

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Defeito do vedajunta pelos deslocamentos diferenciais

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Ravinamento causado por

cobertura vegetal insuficiente

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Ravinamento numa ombreira

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SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Escorregamento do talude

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SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Escorregamento da ombreira esquerda

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Canaleta de drenagem quebrada pelo deslizamento

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Obstrução dos drenos

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Cratera de afundamento

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SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Cratera de afundamento

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Olho d’água no pé da barragem

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Percolação no abraço terra-concreto

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SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Carreamento de finos no filtro

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Erosão interna

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SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Fissuras

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SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Desplacamento do concreto

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SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Fissuras típicas de RAA

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SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Trinca passante no sentido montante-jusante com percolação

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ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Percolação pela ombreira

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Percolação pela ombreira

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Dreno de fundação com vazão elevada

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Drenos de ombreira com

vazão elevada

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Carreamento de brita e argamassa no dreno de concreto

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SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Jato em pressão na junta de construção

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ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Anomalias

Jato em pressão na fissura da galeria

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ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Primeiras Atividades

No entanto, em certos casos a

inspeção da barragem e o

levantamento topográfico para obter a

situação “como construído” da

barragem são dificultada pela

vegetação presente por vezes com

arbustos e até árvores de porte.

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BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Primeiras atividades

Barragem tomada pela vegetação

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ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Primeiras atividades

Saída do filtro tomada pela vegetação

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SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Primeiras atividades

O levantamento topográfico da barragem, das estruturas

anexas e duma faixa nas ombreiras e no pé de jusante é

uma das primeiras e mais importantes providências a ser

tomada.

Na maioria dos casos precisa cortar as árvores e

arbustos e efetuar a limpeza de toda a vegetação nas

áreas descritas acima. Para estas atividades de corte e

limpeza precisa obter a licença das entidades ambientais. A

seguir alguns critérios para definir a faixa mínima que

deve ficar livre de vegetação para o levantamento.

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Primeiras atividades

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Primeiras atividades

Faixa de Inspeção para Barragens de Aterro

Referência: Proposição de um Critério Brasileiro para a Faixa de Inspeção

a Jusante de Barragens de Terra-enrocamento Revista Brasileira de

Engenharia de Barragens do CBDB J.F. Silveira et al.

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ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Primeiras atividades

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SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Levantamento Topográfico

O levantamento deverá ter como base as cotas e

coordenadas dos marcos de referência existentes.

Na ausência destes se tomará como base algum

ponto com cota de projeto definida, por exemplo, a

soleira do vertedouro livre ou o coroamento da tomada

d`água. Isto é importante, pois as cotas do

levantamento devem ser coerentes com os dados

do projeto. Na maioria dos casos as coordenadas e

cotas de projeto pertencem a um sistema local,

portanto, não se recomenda tomar como referência o

marco do IBGE mais próximo, com exceção do caso

de total ausência de documentos de projeto.

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Levantamento Topográfico

O levantamento topográfico da barragem e

estruturas anexas com sua faixa de segurança

fornece informações importantes sobre o

comportamento da barragem como a

existência de depressões, a localização das

eventuais surgências e áreas saturadas e os

recalques da crista em relação às ombreiras.

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Levantamento Topográfico

Exemplo de Levantamento Topográfico

das Cotas da Crista

II ENCONTRO TÉCNICO

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ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Projeto da instrumentação

As informações do histórico da barragem

junto com o resultado da inspeção da

barragem detectando a existência ou

inexistência de anomalias e o levantamento

topográfico podem definir uma primeira

fase da instrumentação, cujos resultados

deverão orientar o subsequente programa

de estudos e investigações e sua

abrangência.

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Projeto da instrumentação

Esta primeira fase da instrumentação

deverá dar preferência a instrumentação mais

simples e de fácil instalação: o essencial

para medir as grandezas mais importantes e

necessárias para a segurança da barragem,

devendo ainda ser focalizados os eventuais

pontos críticos identificados.

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Projeto da instrumentação

Com base nos resultados desta

instrumentação de primeira fase poderá ser

definido melhor o programa de estudos e

investigações. Para especificar este programa

necessário para a barragem se exige o bom

senso e o julgamento técnico do

engenheiro, considerando as restrições

orçamentárias e, por vezes, a resistência do

proprietário.

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Projeto da instrumentação

A execução destes estudos e especialmente

das investigações esbarra em dificuldades e

problema de ordem prática e econômica, pois a

realização de investigações da mesma

envergadura das originais são demoradas e

bastante onerosas, em certos casos inviáveis,

em razão da barragem estar em operação. Em

razão disto a própria resolução 236/2017 da

ANA permite a execução de estudos

simplificados para barragens construídas antes

de 2010.

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Projeto da instrumentação

No entanto, as investigações e estudos

necessários não podem ser muito

simplificados. Por exemplo as investigações

para uma barragem de terra incluíram a

retirada de amostras do maciço e das

fundações, ensaios de laboratório, execução de

sondagens com SPT e rotativas e prospecções

geofísicas. Os estudos incluíram análises de

estabilidade, estudos de percolação e estudos

hidráulicos e hidrológicos dos órgãos de

descarga, além de batimetria do reservatório.

II ENCONTRO TÉCNICO

SOBRE INCIDENTES E

ACIDENTES EM

BARRAGENS

LIÇÕES APRENDIDAS

Projeto da instrumentação

Uma vez efetuados as investigações, ensaios e

estudos considerados necessários, o engenheiro

tem suficiente conhecimento da barragem e

portanto condições de elaborar o plano final de

instrumentação e monitoramento. No entanto, a

instalação de alguns instrumentos na primeira

fase permitiu analisar com antecedência o

comportamento da barragem e, portanto,

alcançar uma maior segurança.

OBRIGADO!

Corrado Piasentin

PIASEX Assessoria e Consultoria

cpiasentin@terra.com.br

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