comitÊ brasileiro de barragens · 2015-06-17 · direito penal ambiental contratos ... ricardo...

1REVISTA BRASILEIRA DE BARRAGENS

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BD

BREVISTA BRASILEIRA DE

COMITÊ BRASILEIRO DE BARRAGENSANO II Nº 02 MAIO 2015 R$ 30,00

Direito ambiental

Desapropriações & servidões administrativas

Administrativo-regulatório & direito de energia

Direito penal ambiental

Contratos

Responsabilidade civil

Direito imobiliário

Direito trabalhista

Direito tributário

AGILIDADE . SEGURANÇA . CONFIANÇA

Desde 1996 atuando junto ao setor elétrico brasileiro.

POLÍTICA DEQUALIDADE

www.bsaadvocacia.com.br . [email protected]

Florianópolis | SCR. Germano Wendhausen, 203 - 6º andarCentro - CEP 88015-46048 | 3952 0200

São Paulo | SPR. Tabapuã, 1.123 - Cjto. 133 Itaim Bibi - CEP 04533-014 11 | 3078 5776


COMITÊ BRASILEIRO DE BARRAGENS – CBDBREPRESENTANTE DA COMISSÃO INTERNACIONAL DE GRANDES BARRAGENS (ICOLD-CIGB) NO BRASIL

DIRETORIA

PRESIDENTE BRASIL PINHEIRO MACHADO

VICE-PRESIDENTE FABIO DE GENNARO CASTRO

DIRETOR-SECRETÁRIO LUCIANO NOBRE VARELLA

DIRETOR DE COMUNICAÇÕES RICARDO AGUIAR MAGALHÃES

DIRETOR TÉCNICO CARLOS HENRIQUE MEDEIROS

SUPERINTENDENTE PEDRO PAULO SAYÃO BARRETO

NÚCLEOS REGIONAIS - DIRETORES

BA - ROBERTO FACHINETTI

CE - ANA TERESA DE SOUSA PONTE

GO/DF - ANTONIO RAIMUNDO COIMBRA

MG - TERESA CRISTINA FUSARO

PR - CARLOS INFANTE

PE - AURÉLIO ALVES DE VASCONCELOS

RJ - CELSO JOSÉ PIRES FILHO

RS - LÚCIA WILHELM VÉRAS DE MIRANDA

SC - SÉRGIO CORRÊA PIMENTA

SP - CLÓVIS RIBEIRO LEME

COMISSÕES TÉCNICAS NACIONAIS - COORDENADORES

BARRAGENS DE CONCRETO

JOSÉ MARQUES FILHO

BARRAGENS DE ENROCAMENTO COM FACE DE CONCRETO

BAYARDO MATERON

BARRAGENS DE REJEITOS

JOAQUIM PIMENTA DE ÁVILA

BARRAGENS DE TERRA E ENROCAMENTO

RICARDO AGUIAR MAGALHÃES

FORMAS DE CONTRATAÇÃO DE SERVIÇOS DE ENG. E CONST.

SÉRGIO ABUJAMRA MISAEL

HIDRÁULICA EM BARRAGENS

BRASIL PINHEIRO MACHADO

IMPACTO AMBIENTAL DE BARRAGENS E RESERVATÓRIOS

ANTÔNIO RAIMUNDO COIMBRA

OBRAS DE PROTEÇÃO E CONTENÇÃO DE FLUXO DE DETRITOS

DIMITRY ZNAMENSKY

PESQUISA, DESENVOLVIMENTO E INOVAÇÃO TÉCNICA

DENISE ARAÚJO VIEIRA KRUGER

REGISTRO DE BARRAGENS

SÉRGIO CORRÊA PIMENTA

SEGURANÇA DE BARRAGENS

CARLOS HENRIQUE MEDEIROS

USOS MÚLTIPLOS DE RESERVATÓRIOS

FÁBIO DE GENNARO CASTRO

EDITORIAL

CBDB - Comitê Brasileiro de BarragensRua Real Grandeza, 219 - Bloco C - Sala1007Bairro Botafogo - Rio de Janeiro/RJ - Brasil CEP 22281-900 FAX 055 21 2528 5959 TELEFONES 055 21 2528 5320 | 055 21 25285283 E-MAIL [email protected] WEB www.cbdb.org.br

ICOLD - International Commission on Large DamsCIGB - Commission Internationale des Grands BarragesComissão Internacional de Grandes Barragens 61, avenue Kléber - 75116 - Paris - FranceTÉL. FAX +33 1 4704 1780 FAX +33 1 5375 1822E-MAIL [email protected] WEB http://www.icold-cigb.net

Esta segunda edição da REVISTA

BRASILEIRA DE ENGENHARIA DE

BARRAGENS é lançada em uma hora

extremamente difícil da vida nacional. Como

se sabe, as dificuldades atuais afetam toda a

economia brasileira de um modo geral,

e a realização de obras de infraestrutura – e barragens – de modo

especial. Apesar disso é gratificante constatar que os membros do

CBDB continuam se dedicando intensamente a atividades técnicas

que se refletem nos trabalhos incluídos nesta revista e naqueles

que serão apresentados e debatidos no XXX Seminário Nacional de

Grandes Barragens, que ocorrerá em maio, em Foz do Iguaçu.

A profunda crise atual tem origem em deficiências de planejamento

e gestão, mas sofre intensamente as consequências políticas e sociais

de extremos hidrológicos que penalizam a necessária disponibilidade

de água para consumo urbano e rural e de energia elétrica gerada por

aproveitamentos hidráulicos. Ela mostra de maneira inequívoca que

a realização de barragens e reservatórios é vital para a superação ou

pelo menos para a mitigação dos efeitos perversos que afetam a vida

e o desenvolvimento da sociedade.

O CBDB tem procurado, há vários anos, mostrar para a sociedade

e para seus órgãos dirigentes, a importância de barragens e

reservatórios para a manutenção de condições adequadas da vida

comum dos cidadãos, principalmente nos grandes centros urbanos do

país. Estas obras tem sido objetadas como inoportunas, irrelevantes

e causadoras de danos econômicos e ambientais superiores a

eventuais benefícios que possam trazer. A crise mostrou com clareza

que esta posição é falsa e no mínimo tem um viés ideológico que, de

boa fé, só seria compreensível em situação de bonança.

Naturalmente, como qualquer obra de infraestrutura, as barragens

e aproveitamentos hidráulicos podem e devem ser projetados e

construídos com critérios sustentáveis do ponto de vista ético,

econômico e ambiental. Este tem sido o esforço do CBDB que procura

através de veículos como esta revista, desenvolver tecnologias e

metodologias para alcançar estes objetivos.

BRASIL PINHEIRO MACHADO

Presidente do CBDB

Direito ambiental

Desapropriações & servidões administrativas

Administrativo-regulatório & direito de energia

Direito penal ambiental

Contratos

Responsabilidade civil

Direito imobiliário

Direito trabalhista

Direito tributário

AGILIDADE . SEGURANÇA . CONFIANÇA

Desde 1996 atuando junto ao setor elétrico brasileiro.

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ARTIGOS

SUMÁRIOSUMÁRIO

A Revista Brasileira de Engenharia de Barragens tem por objetivo

a publicação de artigos científicos e de relatos técnicos inerentes

à engenharia de barragens em geral, de modo a explicitar os

conhecimentos técnicos atualizados, que sejam úteis tanto para

a operação das empresas que projetam, constroem ou operam

barragens, como para os centros de pesquisa e as universidades que

se dedicam ao desenvolvimento da engenharia de barragens.

O Conselho Editorial, abaixo nominado, é o órgão responsável pela

definição da linha editorial e pela qualidade técnica dos trabalhos, será

composto de membros selecionados entre os sócios do CBDB com

comprovada experiência profissional ou acadêmica em cada um dos

dezesseis (16) temas a seguir relacionados.

TEMAS E COMPOSIÇÃO DO CONSELHO EDITORIAL

HIDRÁULICA E VERTEDORES

MARCELO GIULIAN MARQUES, NELSON LUIZ DE SOUZA PINTO

GEOTECNIA E FUNDAÇÕES

ALBERTO DE SAMPAIO FERRAZ JARDIM SAYÃO, MILTON ASSIM KANJI

GEOLOGIA DE ENGENHARIA

RICARDO ANTÔNIO ABRAHÃO, SÉRGIO NERTAN ALVES DE BRITO

HIDROLOGIA

HEINZ DIETER FILL, MÁRIO CICARELLI PINHEIRO

ENERGIA

FÁVIO MIGUEZ DE MELLO, JERSON KELMAN, FRANCISCO LUIZ SIBUT

GOMIDE

CONCRETO, TECNOLOGIA E MATERIAIS

SELMO SHAPIRA KUPERMAN, WALTON PACELLI DE ANDRADE, JOSÉ

MARQUES FILHO

EQUIPAMENTOS HIDROMECÂNICOS

PAULO CEZAR FERREIRA ERBISTI, JOÃO CARLOS MATHEUS

BARRAGENS DE TERRA E DE ENROCAMENTO

CIRO HUMES, PAULO TEIXEIRA DA CRUZ, CÁSSIO BAUMGRATZ VIOTTI

BARRAGENS DE FACE DE CONCRETO E DE NÚCLEO ASFÁLTICO

BAYARDO MATERÓN, CIRO HUMES

INSTRUMENTAÇÃO

ARSENIO NEGRO JR., JOÃO FRANCISCO ALVES SILVEIRA, RUBEN JOSÉ

RAMOS CARDIA

BARRAGENS DE CONCRETO COMPACTADO A ROLO – CCR

FRANCISCO RODRIGUES ANDRIOLO, WALTON PACELLI DE ANDRADE

MEIO AMBIENTE

MARÍLIA PIRONI SCOMBATTI, SÍLVIA HELENA PIRES


CARLOS HENRIQUE DE A. C. MEDEIROS, TERESA CRISTINA FUSARO

TÚNEIS

TARCÍSIO BARRETO CELESTINO

RECURSOS HÍDRICOS

BENEDITO PINTO FERREIRA BRAGA JÚNIOR

MUDANÇAS CLIMÁTICAS

MARIA ASSUNÇÃO FAUS DA SILVA DIAS

Aspectos de metodologias construtivas adotadas em obras de barragem –sob a ótica da qualidade programática - vantagens - cuidados Tema: Tecnologia e Materiais | País / Edição: Brasil / 2015

Autores: Francisco Rodrigues Andriolo e Luiz Edmundo França Ribeiro

Revisores: Carlos Henrique Medeiros e José Marques Filho

43

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FOTO: Divulgação XXXXXXXXXXXXXX

CAPA

Procedimentos para a seleção e armazenamento dos testemunhos de sondagem em nossas barragensTema: Segurança de Barragens | País / Edição: Brasil / 2015

Autores: João Francisco A. Silveira e Luiz Fernando Melegari

Revisores: Carlos Henrique Medeiros

8

Uma alternativa básica ao concreto compactado com rolo (CCR)

Tema: Tecnologia e Materiais | País / Edição: Brasil / 2015

Autores: Francisco Rodrigues Andriolo e José Eduardo Moreira

Revisores: Carlos Henrique Medeiros e José Marques Filho

32

Proposição de um critério brasileiro para a faixa de inspeção a jusante de barragens de terra-enrocamento

Tema: Segurança de Barragens | País / Edição: Brasil / 2015Autores: João Francisco A. Silveira e Arthur Couto Mantese

Revisora: Teresa Cristina Fusaro

24

Considerações sobre a ameaça Ochre

Tema: Tecnologia e Materiais | País / Edição: Brasil / 2015 Autor: Bruno Neves

Revisores: Walton Pacelli de Andrade

19

Determinação da posição de início de aeração em vertedouros em degraus

Tema: Hidráulica e Vertedores País / Edição: Brasil / 2015Autores: Eliane Conterato, Mauricio Dai Prá, Daniela Sanagiotto e Marcelo Marques

Revisores: Nelson Luiz de Souza Pinto

13


COMITÊ EXECUTIVO

BRASIL PINHEIRO MACHADO, CARLOS

HENRIQUE DE A. C. MEDEIROS, RICARDO

AGUIAR MAGALHÃES

GERÊNCIA DE PUBLICAÇÕES

PEDRO PAULO SAYÃO BARRETO

COORDENAÇÃO EDITORIAL

RICARDO AGUIAR MAGALHÃES

JORNALISTA RESPONSÁVEL

CLAUDIA RODRIGUES BARBOSA

PROJETO GRÁFICO E DIAGRAMAÇÃO

URSULA FUERSTENAU

FOTOLITO / IMPRESSSÃO

GRAFICA PALLOTTI

TIRAGEM

2.000 EXEMPLARES

Publicação de responsabilidade do CBDB

COMITÊ BRASILEIRO DE BARRAGENS

A Revista Brasileira de Engenharia

de Barragens é uma publicação

técnica aperiódica do Comitê Brasileiro

de Barragens (CBDB), distribuída

em todo o território nacional e

direcionada a profissionais que

atuam na engenharia de barragens

em geral e obras associadas. Os

artigos assinados são de expressa

responsabilidade de seus autores

e não refletem, necessariamente, a

opinião do CBDB.

Todos os direitos reservados ao CBDB.

Nenhuma parte de seus conteúdos

pode ser reproduzida por qualquer

meio sem a autorização, por escrito,

dos editores.

COMENTÁRIOS DOS LEITORES

Comentários dos leitores sobre os

artigos são bem vindos e, depois de

avaliados, poderão ser publicados em

seção específica nas edições seguintes

da revista. Favor enviar os textos pelo

e-mail [email protected].

Parabenizo os colegas que concluíram com qualidade e

sucesso a Primeira Edição da Revista Brasileira de Barragens.

É notória a contribuição no que tange à abrangência dos temas

abordados e sua multi e interdisciplinaridade, evidenciando o

compromisso do CBDB com a divulgação do conhecimento

técnico, acadêmico e cientifico. É importante ressaltar que a

publicação não negligencia a apresentação de experiências,

limitações e desafios que se afiguram de forma contínua no exercício da atividade

profissional do barrageiro. A diversidade dos temas abordados nos artigos técnicos

confirma a sua abrangência e relevância para a engenharia de barragens brasileira, como

podemos ver nos trabalhos:

- Discussão sobre a experiência com o modelo MSUI utilizado no cálculo de energia

firme para o Sistema Elétrico Brasileiro;

- Metodologia numérica para a previsão da deformabilidade em barragens de

enrocamento com núcleo de concreto asfáltico;

- Ensaio sobre o tema: “Se a barragem de Teton tivesse sido adequadamente

instrumentada, teria sido possível evitar sua ruptura?”;

- Sistema de transposição de peixes localizado na barragem de Itaipu e o possível

conflito temporal entre canoagem e migração de peixes;

- Utilização de modelos numéricos, com base no Método dos Elementos Discretos

(MED) na representação de descontinuidades existentes nas barragens e fundações

como forma de controle do comportamento estrutural de barragens gravidade em

concreto e alvenaria de pedra;

- Proposição de adoção de métodos semi-probabilísticos na quantificação da

segurança de barragens, nos quais as incertezas são tidas em conta através de

coeficientes de segurança parciais;

- Discussão sobre os fatores que conduzem a erro humano, erros tecnológicos

e organizacionais, com foco na detecção de falhas, decisões erradas e julgamentos

inadequados, tanto das pessoas como dos tomadores de decisão, que potencializam ou

contribuem para a ocorrência do acidente.

Os artigos apresentados na 1ª RBEB traduzem a visão e missão do CBDB, como

entidade promotora de fóruns de discussões sobre temas relevantes e controversos

que permitem o avanço do nosso conhecimento, em suas vertentes técnicas e

socioambientais. O CBDB, pioneiro no trato da legislação de segurança de barragens

e catalizador das ações e esforços que convergiram para a promulgação da Lei No.

12.334/2010 que estabelece a Politica Nacional de Segurança de Barragens, confirma o

seu entendimento sobre a importância da excelência e qualidade dos projetos e obras

de barragens, tendo como fator decisivo a divulgação do conhecimento e experiências

sobre sucessos e insucessos.

Sendo esse o nosso propósito e expectativa do corpo editorial conclamo a todos

para que colaborem de forma contínua com o engrandecimento e sucesso desse

nosso espaço de interlocução. São muitos os desafios e novos temas se afiguram, com

destaque para, barragens e usos múltiplos, barragens de acumulação versus fio d´água

e ferramentas de gestão de risco.

O espaço está aberto: faça parte.

CARLOS HENRIQUE MEDEIROS

Diretor Técnico do CBDB

MENSAGEM DO DIRETOR TÉCNICO

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NORMAS EDITORIAS

1. INTRODUÇÃO Os trabalhos a serem apresentados ao Conselho Editorial da Revista Brasileira de Engenharia de Barragens do CBDB deverão ser inéditos, não tendo sido antes publicados por quaisquer meios. Apenas profissionais qualificados deverão ser aceitos como autores. Profissionais recém-formados ou estagiários poderão ser aceitos, desde que participem como colaboradores.

2. EXTENSÃO DO TRABALHO Os trabalhos, para serem aceitos para divulgação, deverão ter no máximo 10 (dez) páginas, incluindo as ilustrações, esquemas e o sumário em português e inglês, Os trabalhos que excederem este número de páginas serão devolvidos aos autores, para sua eventual redução.

3. TIPO DE ARQUIVO MAGNÉTICO Os trabalhos a serem recebidos pelo Conselho Editorial da Revista Brasileira de Engenharia de Barragens do CBDB deverão estar em formato WORD for Windows, 1997 ou superior. Não serão recebidos arquivos em separado, isto é, com o texto e as ilustrações em arquivos diferentes. As ilustrações deverão ser agrupadas no corpo dos trabalhos em formato JPEG.

4. NÚMERO DE AUTORES E CO-AUTORES Os autores e co-autores estão limitados a um número máximo de quatro, ou seja, um autor e até três co-autores. Os trabalhos com mais de quatro participantes serão devolvidos aos autores para atendimento a esta diretriz. Caso haja mais colaboradores no trabalho, os mesmos poderão ser citados em Agradecimentos (ver item 11).

5. CONFIGURAÇÃO DE PÁGINA A Configuração de Página deve obedecer a seguinte formatação: Margens: - Superior: 2,5 cm; - Inferior : 2,0 cm; - Esquerda: 2,5 cm; - Direita: 2,5 cm; - Medianiz: 0 cm. A partir da margem: - Cabeçalho: 1,27 cm; - Rodapé: 1,27 cm. Tamanho do Papel: - A4 (21 x 29,7 cm); - Largura: 21 cm; - Altura: 29,7 cm; - Orientação: Retrato em todo o trabalho.

6. PADRÃO DE LETRAS E ESPAÇAMENTO Os trabalhos deverão ser digitados em arquivo Word 97 ou superior, com as seguintes formatações de fonte: Fonte: - Arial; - Tamanho 12 em todo o trabalho. Parágrafo: - Espaçamento entre linhas: simples; - Alinhamento: justificado; - Marcadores como o desta linha (traço), poderão ser utilizados sempre que necessário.

7. PÁGINA DE ROSTO Apenas na primeira página deverá constar o cabeçalho (ver item 7.1). O título do trabalho (ver item 8.2) deverá ser escrito a 60 mm do topo (configurar apenas esta página com margem superior de 6 cm), em letra maiúscula, em negrito e centralizado na página. Na sequência deverão ser apresentados os nomes dos autores, com os respectivos títulos profissionais e instituição (ver item 7.3). Em seguida, o Resumo

e o Abstract (ver item 7.4). A página de rosto deve ser limitada a uma única página, ou seja, todas as informações necessárias devem estar nela contidas (título, nome e cargo dos autores, resumo e abstract). 7.1 - Cabeçalho O cabeçalho, a ser apresentado apenas na página de rosto, está indicado no exemplo a seguir. A fonte é Arial 10, iniciais em maiúscula e caixa alta ou versalete (conforme a versão do Word). Na primeira linha deve ser digitado: Comitê Brasileiro de Barragens. Na segunda linha: Revista Brasileira de Engenharia de Barragens do CBDB. Na terceira linha: a data; exemplo: 11 de abril de 2013. 7.2 – Título do Trabalho O título do trabalho deve ser digitado em letra maiúscula, negrito e alinhamento centralizado. Este é o único item do trabalho que recebe negrito. 7.3 – Autores e Co-autores Os nomes dos autores deverão ser apresentados com apenas um dos sobrenomes todo em letras maiúscula. Abaixo do nome de cada um dos autores deverá ser indicado, com letras maiúsculas iniciais, o título profissional (Consultor, Título Universitário, Diretor Técnico, Coordenador Geral, etc) e ao lado, separado por um traço, a empresa ou instituição do autor (ver também item 4). 7.4 – Resumo / Abstract (Item sem numeração) Cada trabalho deverá ser iniciado por um Resumo em Português, não excedendo 10 (dez) linhas, seguido de um sumário (também de no máximo 10 linhas) em Inglês (Abstract), para permitir seu cadastramento por organismos internacionais. Para auxiliar na versão dos resumos para o inglês, consultar os dicionários técnicos do CBDB/ICOLDS disponíveis no site www.cbdb.org.br. Serão devolvidos os trabalhos que não apresentarem adequadamente o Resumo e o respectivo Abstract. Quando houver necessidade, o Resumo e o Abstract poderão ter mais que dez linhas, desde que caibam na página de rosto e não haja discordância com os demais itens desta Diretriz.

8. ITEMIZAÇÃO GERAL Os itens principais do trabalho deverão ser numerados sequencialmente, com a Introdução recebendo o N° 1 e as Referências Bibliográficas recebendo o número final. Estes deverão ser digitados com letra maiúscula e centralizados na linha, com recuo esquerdo de 0,50 cm (Formatar Parágrafo). Exemplo: 1. INTRODUÇÃO Os itens secundários serão alinhados sempre à esquerda, com a designação sequencial, por exemplo: 2.1, 2.2, 2.3, etc., em minúsculo com apenas a primeira letra em maiúsculo, utilizando-se de formatação em “Caixa Alta” ou “Versalete”, conforme a versão do Word. Caso haja a necessidade de nova itemização, a mesma deverá ser por exemplo: 3.1.1, 3.1.2, 3.1.3, etc., em itálico, com as letras minúsculas e somente a primeira letra maiúscula. Exemplo: 2.1 Item Secundário 2.1.1 Item Terciário O primeiro parágrafo, após cada item ou subitem, deverá ser iniciado uma linha após o título do item (ou subitem), com alinhamento Justificado. A primeira palavra deverá começar junto à margem esquerda. Entre um parágrafo e outro deverá sempre ser deixada uma linha de espaçamento, sendo que entre a última linha do último parágrafo e o item seguinte deverão ser deixadas duas linhas.

9. CONCLUSÕES Neste item o(s) autor(es) deverá(ão) apresentar de forma bem sucinta as principais conclusões ou recomendações que resultaram de sua pesquisa, trabalho ou relato de um determinado evento técnico.


NORMAS EDITORIAIS

(adaptado das “Diretrizes para apresentação de trabalhos para seminários, simpósios e workshops organizados pelo CBDB” do XXIX SNGB, Poro de Galinhas, PE, 2013) Trabalhos sem uma conclusão final serão devolvidos aos autores para as devidas complementações.

10. AGRADECIMENTOS (item opcional) A critério do autor, poderão ser apresentados agradecimentos às empresas e/ou pessoas que contribuíram para elaboração do trabalho, sempre após o item Conclusões.

11. PALAVRAS-CHAVES Após os Agradecimentos, deverá ser apresentada uma relação de no mínimo 3 e no máximo 5 palavras-chaves, para possibilitar a localização do trabalho em função das mesmas, na versão eletrônica dos anais (CD). Caso não haja Agradecimentos, o item Palavras-Chaves deverá ser apresentado após o item Conclusões.

12. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS O item Referências Bibliográficas é o último item, e, portanto, encerra o trabalho. Deverá estar posicionado após o item Palavras-Chaves. O padrão para a apresentação das referências bibliográficas é o mesmo da ICOLD – Comissão Internacional das Grandes Barragens, conforme diretrizes a seguir, com exemplo ilustrativo: Todas as referências bibliográficas deverão ser indicadas no texto com a numeração respectiva; Todas as referências apresentadas deverão ser numeradas sequencialmente (na ordem em que aparecem no texto) aparecendo o número em destaque e entre colchetes após a citação; O nome do(s) autor(es) deverá(ão) ser apresentado(s) em letras maiúsculas, com o sobrenome por extenso, seguido das iniciais do primeiro nome e dos nomes intermediários, separadas por ponto; Na sequência, deverá ser indicado, entre parênteses, o ano de publicação dos anais ou do livro consultado, com hífen ao final; Na sequência, indicar o título do trabalho ou do livro consultado entre aspas, com apenas a primeira letra maiúscula, e com vírgula ao final; Apresentar na sequência os anais em que o trabalho foi apresentado, seguido do tema, volume dos anais e país ou cidade em que o mesmo foi realizado. Exemplo: O texto deverá estar com alinhamento justificado, e recuo especial com deslocamento de 1,00 cm (Formatar Parágrafo). Exemplo: [1] DUNNICLIFF, J. (1989) – “Geotechnical Instrumentation for Field Performance”, livro editado pela John Wiley & Sons, Inc., New York; [2] HOWLEY, I., McGRATH, S. e STEAWRT, D. (2000) – “A Business Risk Approach to PrioritizingDam Safety Upgrading Decisions”, Anais Congresso Internacional ICOLD, Beijing, Q.76 – R.17; [3] SILVEIRA, J.F.A. (2003) – “A Medição do Coeficiente de Poisson em uma de Nossas Barragens”,Anais XXV Seminário Nacional de Grandes Barragens – CBDB, Salvador, BA.

13. ILUSTRAÇÕES As eventuais ilustrações dos trabalhos técnicos, sejam elas figuras, gráficos, desenhos ou fotos, deverão estar sempre incorporadas ao texto, não devendo ser apresentadas em separado. Ao formatar a figura, o layout deve ter a disposição do texto alinhada e o texto deve estar com o alinhamento centralizado. Todas as referidas ilustrações deverão ser identificadas pela palavra “FIGURA” e numeradas sequencialmente. A palavra “FIGURA”, sua numeração e título deverão ser apresentados imediatamente abaixo das respectivas ilustrações também com o alinhamento centralizado. O título de cada figura deverá ser escrito com a primeira letra em maiúsculo. A referência a elas no texto do trabalho deve ser em minúsculo, apenas com a inicial em maiúscula. As fotos ou outras ilustrações quaisquer poderão ser apresentadas

em cores, sempre que necessário. Caso sejam utilizadas cores para representar desenhos e figuras, deverá haver convenções de representação que permitam identificações independentes da cor. As ilustrações poderão ser apresentadas com a orientação retrato ou paisagem, ou seja, poderão ser giradas na página de forma a mudar a sua orientação, mas apenas as ilustrações. A configuração da página deve permanecer sempre orientada como retrato, para garantir a posição do rodapé uniforme em todo o documento (ver item 5). Desta forma, o título da ilustração também permanecerá com a orientação retrato. Não serão aceitos trabalhos com as ilustrações em separado ou em outro aplicativo que não seja o Word.

14. TABELAS As tabelas deverão ser incorporadas ao texto, não devendo ser apresentadas em separado. A tabela deverá ter alinhamento centralizado. O tamanho da fonte pode ser inferior ao especificado para todo o trabalho (Arial 12), desde que o conteúdo permaneça legível e a fonte não seja inferior a Arial 7. Todas as referidas tabelas deverão ser identificadas pela palavra “TABELA” e numeradas sequencialmente. A palavra “TABELA”, sua numeração e título deverão ser apresentados abaixo da mesma e também centralizados. O título das tabelas deverá ser escrito com a primeira letra em maiúsculo. A referência a elas no texto do trabalho deve ser em minúsculo, apenas com a inicial em maiúscula. As tabelas poderão ser apresentadas com a orientação retrato ou paisagem, ou seja, poderão ser giradas na página de forma a mudar a sua orientação, mas apenas as tabelas. A configuração da página deve permanecer sempre orientada como retrato, para garantir a posição do rodapé uniforme em todo o documento (ver item 5). Desta forma, o título da tabela também permanecerá com a orientação retrato.

15. SIMBOLOGIA E FÓRMULAS Todas as grandezas físicas deverão ser expressas em unidades do Sistema Métrico Internacional. As equações e fórmulas devem ser localizadas à esquerda e numeradas, entre parênteses, junto ao limite direito na mesma linha, deixando-se uma linha em branco entre as equações/fórmulas e o texto. Todos os parâmetros constantes nas equações e fórmulas deverão ser indicados com suas respectivas unidades. A referência a elas no texto do trabalho deve ser com a palavra “Equação” ou “Fórmula” e o respectivo número ao lado, ou seja, em minúsculo, apenas com a inicial em maiúscula.

16. TEMÁRIO / CONTRIBUIÇÕES O tema deverá ser indicado pelo autor, quando do encaminhamento do trabalho ao Conselho Editorial da Revista Brasileira de Engenharia de Barragens do CBDB. Caso o Conselho Editorial não concorde com o tema selecionado pelo autor, este poderá ser eventualmente deslocado para outro tema. Se o trabalho não se encaixar em nenhum dos temas selecionados para o evento e se tratar de trabalho de bom nível técnico, este poderá ser publicado como Contribuição Técnica.

17. LÍNGUA Todos os trabalhos a serem publicados na Revista Brasileira de Engenharia de Barragens do CBDB deverão ser elaborados em língua Portuguesa, assim como todas as ilustrações que o acompanham deverão conter legenda também em Português. Apenas os trabalhos citados como referências bibliográficas deverão estar na língua original, em que os mesmos foram elaborados. Os trabalhos eventualmente recebidos pelo Conselho Editorial em outro idioma, que não sejam os acima mencionados serão encaminhados de volta aos autores, para sua tradução para o português.

18. LICENÇA PARA PUBLICAÇÃO DOS TRABALHOS Para que o trabalho seja aceito, é necessário que um dos autores envie autorização devidamente preenchida e assinada.

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PROCEDIMENTOS PARA A SELEÇÃO E ARMAZENAMENTO DOS TESTEMUNHOS DE SONDAGEM EM NOSSAS BARRAGENSJoão Francisco A. SILVEIRA | Engenheiro - SBB Engenharia

Luiz Fernando MELEGARI | Engenheiro - CPFL/CERAN

Apresentam-se nesse trabalho algumas considerações sobre a importância do armazenamento, em nossas barragens ou usinas hidrelétricas, dos testemunhos das sondagens realizadas na fase de prospecção do maciço rochoso de fundação. Ressalta-se que não há necessidade de se preservar os testemunhos de todas as sondagens, bastando proceder-se à seleção daquelas de maior interesse, em função de sua localização ou das informações geológico-geotécnicas fornecidas. De suma importância, também, a manutenção de uma planta de locação das sondagens, se possível junto às caixas com os testemunhos. Sem essa planta de locação, e de um bom sistema de identificação das caixas de sondagem e de seu armazenamento ordenado, de pouca ou nenhuma valia terá o armazenamento dos testemunhos ao longo de várias décadas.

This paper presents some considerations regarding the importance of storing in our dams or hydroelectric plants, the boreholes of the geological survey conducted during the investigations of the rock mass. It is noteworthy that there is no need to preserve the samples of all the boreholes, but only those more important in terms of location or the geological information provided. It is very important too to provide a drawing with the location of all boreholes, together with the dam and appurtenant structures. Without this drawing and a good identification system for all the borehole boxes, the storage over several decades will have almost no utility.

RESUMO ABSTRACT


A classificação geológica aplicada à Geologia de Engenharia de barragem precisa ser breve, clara e relevante, para que a classificação dos solos e rochas

possa ser entendida por geólogos, engenheiros e técnicos qualificados, conforme ressaltado na Referência [1].

O exame e a classificação dos testemunhos de sondagem, assim como a realização dos ensaios de perda d’água durante a perfuração, permitem a determinação das seguintes propriedades do maciço rochoso, dentre outras:

• Grau de alteração da rocha;• Grau de coerência;• Grau de fraturamento;• Índice de qualidade da rocha (IQR/RQD);• Condutividade hidráulica;• Condições das descontinuidades.

Apesar dessas informações ficarem registradas nos perfis de sondagem elaborados pelas empresas de sondagem, ou em fotos dos testemunhos que geralmente são anexadas aos relatórios emitidos ao final da campanha, existem informações como, por exemplo, as condições das descontinuidades, tais como aspereza, espessura, tipo de material de preenchimento, etc., que só podem ser bem avaliadas através de um exame tátil-visual, objetivando avaliar as características de resistência ao cisalhamento e de deformabilidade do maciço.

Os resultados do perfil geológico, atualmente realizado através de software na maioria das empresas de sondagem, é sempre influenciado pela experiência profissional do geólogo, a qual poderá necessitar de uma reavaliação, em decorrência do aparecimento de novos critérios, ou de problemas surgidos em uma determinada região da barragem, após vários anos ou décadas em operação.

Pode-se destacar, também, que após um acidente em uma determinada parte da barragem, poderá surgir futuramente o interesse em se investigar melhor a região do ponto de vista geológico-geotécnico, examinando-se novamente os testemunhos das sondagens aí realizadas. Existe, portanto, sempre interesse em se preservar os testemunhos das sondagens executadas na fase de prospecção, para permitir uma eventual inspeção futura, sem a necessidade de realização de novas sondagens.

O armazenamento de todas as sondagens realizadas na fase de prospecção de um empreendimento constitui uma dificuldade enorme em qualquer projeto, exceto no caso de algumas PCH – Pequenas Centrais Hidrelétricas, nas quais o número total de sondagens é pequeno.

Em algumas usinas de grande porte, pode acontecer como na UHE Xingó, no rio São Francisco, que após a seleção de um local que foi julgado adequado ao final da construção, pela equipe da Engenharia de Construção, o teve que ser modificado pela Engenharia da Operação, que necessitou do local anteriormente selecionado. Nesse caso o local selecionado havia sido uma galeria superior da Tomada de Água, onde foram armazenadas todas as caixas de sondagem em uma de suas extremidades, o qual teve que ser modificado após cerca de 10 anos de operação da usina.

Após a análise do armazenamento dos testemunhos em uma série de barragens e usinas hidrelétricas, chegou-se à conclusão que, particularmente no caso dos maciços basálticos, onde os derrames são sub-horizontais, e sem grandes variações entre sondagens relativamente próximas, seria perfeitamente viável a seleção de apenas algumas sondagens, para permitir uma boa informação sobre as características do maciço rochoso.

Na Figura 1 pode-se observar parte das caixas com os testemunhos de um total de 120 (cento e vinte) sondagens, aproximadamente, realizadas para a prospecção de um total de 3 (três) usinas hidrelétricas, ao longo do rio das Antas, no Rio Grande do Sul. Decidiu-se, assim, pelo armazenamento dos testemunhos das 3 (três) usinas em apenas uma delas, conforme mostrado na Figura 1.

1. A IMPORTÂNCIA DA PRESERVAÇÃO DOS TESTEMUNHOS

2. A SELEÇÃO DOS FUROS DE SONDAGEM DE MAIOR INTERESSE

FIGURA 1 – Testemunhos armazenados na galeria de drenagem dos condutos

forçados na UHE Monte Claro, da CERAN.

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SEGURANÇA DE BARRAGENS :: PROCEDIMENTOS PARA A SELEÇÃO E ARMAZENAMENTO DOS TESTEMUNHOS DE SONDAGEM EM NOSSAS BARRAGENS

Apesar de não haver falta de espaço nesse caso, constatou-se que qualquer exame futuro de um número elevado de sondagens, não seria de fácil realização, além de se ter constatado que não havia no local qualquer desenho ou informação que possibilitasse a locação das sondagens. Ou seja, sem essa informação, de nada estaria servindo o armazenamento permanente de tantas caixas de sondagem.

Procedeu-se, então, a seleção das sondagens de interesse em cada uma dessas usinas, selecionando-se um total de 30 (trinta) sondagens, com as quais se constatou que daria para realizar uma boa investigação geológica futura, quando houver necessidade. Na Figura 2 apresentam-se, a título de exemplo, as sondagens selecionadas na região da Barragem Principal da UHE Castro Alves, na qual se pode observar várias sondagens a jusante da barragem, executadas para o estudo de outro eixo da barragem, ou em outros casos para a execução de uma ponte através do vale. Constatou-se dessa forma que estavam sendo armazenados os testemunhos de várias sondagens, sem muito interesse.

Na Tabela 1 apresenta-se a relação das sondagens selecionadas para armazenamento nessas 3 (três) usinas, na qual o total de sondagens foi de apenas 30 (trinta), perante um total de 120 (cento e vinte) sondagens que haviam sido realizadas. Ou seja, com a seleção de apenas 25% delas, houve uma redução significativa no espaço para seu armazenamento, assim como nos cuidados que se farão necessários ao longo do tempo, para sua limpeza e uma boa manutenção.

FIGURA 2 – Planta de locação das sondagens selecionadas na UHE Castro Alves

Estrutura Usina HidrelétricaMonte Claro Castro Alves 14 de Julho

BarragemPrincipal

SM-01 SR-106 SR-123SR-02 SR-107 SR-125SR-03 SR-108 SR-127SM-04 SR-109 SR-105

- SR-115 SR-107- SR-117 SR-112- - SR-119

Tomada d’Água SM-09 SR-105 SR-117Chaminé Equilíbrio

- SR-102 -

Condutos força-dos

SM-10 SM-06 SR-115

Casa de ForçaSM-11 SR-101 SR-111

- - SR-118Subestação/

Canal de Fuga- SM-07 SR-204

TOTAL 07 11 12

TABELA 1 – Relação das sondagens a serem preservadas p/ futuras inspeções

Obs. Simbologia: SR – sondagem rotativa (rocha) e SM – sondagem mista (solo/rocha)


O armazenamento tem por objetivo essencial permitir novas inspeções visuais, assim como o exame tátil-visual dos testemunhos no futuro, quando algum eventual acidente ou outra anomalia na barragem venha a exigi-lo. Desse modo, verifica-se que o armazenamento deverá permitir um bom exame das sondagens após várias décadas, para o que haverá necessidade de um sistema adequado de armazenamento e identificação das caixas de testemunhos, suas profundidades, etc.

Na prática, se constata que em muitas usinas os testemunhos foram todos eles armazenados em um determinado local, porém sem um sistema adequado de reconhecimento e identificação das caixas de sondagem. As etiquetas de identificação colocadas durante a fase de perfuração são muitas vezes confeccionadas de papel ou papelão, os quais se alteram rapidamente com o tempo. O ideal é que as etiquetas sejam confeccionadas em um material apropriado, que permita sua preservação e identificação das inscrições, após várias décadas de uso.

Na Figura 3 se pode observar os testemunhos que foram armazenados na Área de Montagem de uma Pequena Central Hidrelétrica, em operação há dois anos, mas onde se constatou que algumas das caixas não tinham mais etiquetas de identificação. Além disso, as caixas das várias sondagens estavam misturadas entre si, não se encontrando uma planta de locação das mesmas. Pode-se, portanto, verificar que em casos similares, apesar de se dispor dos testemunhos das sondagens, os mesmos foram de pouca serventia.

3. ARMAZENAMENTE E SISTEMA DE IDENTIFICAÇÃO DAS CAIXAS

FIGURA 3 – Caixas testemunhos armazenados na Área de

Montagem de usina recentemente construída.

Nas Figuras 4 e 5 são apresentadas etiquetas em papel e em alumínio, onde se pode verificar que o alumínio constitui um material adequado para a confecção de etiquetas, desde que a parte escrita seja devidamente gravada, conforme mostrado na Figura 4. Pode-se comprovar que após 7 (sete) anos de execução das sondagens as etiquetas mantem-se como novas nessa usina, na qual as caixas de sondagem foram armazenadas no túnel de drenagem dos condutos forçados.

Recomenda-se, portanto, que nas licitações para a realização das novas campanhas de sondagens, na fase de investigação de uma barragem, sejam exigidas caixas de armazenamento em plástico reforçado, e dotadas de etiquetas de alumínio com os dados de interesse devidamente gravados nas mesmas. Caixas de madeira podem ser aceitas, desde que bem executadas e dotadas de articulações (dobradiças) bem resistentes e bem aparafusadas à madeira. Importante, também, que o local de armazenamento seja livre de infiltrações ou muita umidade, objetivando preservar o estado natural dos testemunhos assim como não danificar as caixas e suas etiquetas.

FIGURA 4 – Etiquetas de papel ainda em condições de leitura após 7 anos,

mas que são fáceis de danificação e alteração com o tempo.

FIGURA 5 – Plaquetas de alumínio em boas condições após 7 anos.

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4. A IMPORTÂNCIA DE UM DESENHO COM A LOCAÇÃO DAS SONDAGENS

A preservação de um desenho com a locação dos furos de sondagem executados na região da barragem, assim como nas demais estruturas civis do empreendimento, deve ser mantida junto com os testemunhos, ou em arquivo seguro e de fácil acesso. Tendo em consideração que normalmente não há interesse em se guardar todas as caixas de sondagem, mas sim aquelas de maior interesse, recomenda-se sempre a execução das seguintes atividades, antes do deslocamento das caixas até o local de armazenamento permanente:

- Seleção do local para armazenamento, onde seja possível estocar em boas condições os testemunhos de um total de 10 (dez) a 20 (vinte) sondagens, aproximadamente, para barragens de pequeno e médio porte. Deverá, na medida das possibilidades, ser o local definitivo, para se evitar futuros deslocamentos dessas caixas no futuro;

- Providenciar uma cópia do desenho de locação das sondagens, realizadas durante a fase de prospecção do maciço rochoso de fundação, para facilitar a seleção das sondagens a serem examinadas;

- Executar a seleção das sondagens de interesse, de tal modo a haver uma ou duas sondagens por ombreira, duas a três no leito do rio, algumas a jusante em locais onde poderá ocorrer alguma erosão, assim como outras na região da Tomada de Água, Vertedouro, Canal Adutor, Casa de Força, etc.;

- Providenciar uma cópia do desenho com a locação das sondagens selecionadas, conforme mostrado na Fig. 2, mantendo-se uma cópia plastificada do mesmo local dos testemunhos, para uma rápida consulta;

- Manutenção dos desenhos com as várias seções geológicos, assim como dos relatórios de execução das sondagens, com as fotos dos testemunhos de todas as sondagens realizadas, em um arquivo permanente na barragem. Essas informações serão importantes como complementação das informações fornecidas pelos testemunhos armazenados.

5. CONCLUSÕESDestacam-se como principais conclusões desse trabalho, as seguintes:- Considera-se de relevante importância a preservação dos

testemunhos das sondagens realizadas na fase de prospecção de uma barragem ou usina hidrelétrica, para futuras inspeções. Não há necessidade de preservação de todas as sondagens, pois muitas vezes são preservadas sondagens que foram executadas para a investigação de eixos antigos da barragem, já abandonados e, portanto, sem interesse futuro;

- Não há necessidade de se preservar os testemunhos de todas as sondagens, mas sim daquelas de maior interesse, após uma seleção

Luis Fernando Pedroso Melegari Natural de Lages/SC, Engenheiro Civil graduado pela Universidade Federal de Santa Catarina (1995). Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Obras de Terra e Enrocamento. Coordenação da manutenção civil e auscultação das estruturas das usinas da empresa, incluindo 31 PCHs, 07 UHEs - UHE Barra Grande, UHE Campos Novos, UHE Foz do Chapecó, UHE Serra da Mesa e Complexo CERAN.

João Francisco Alves Silveira Consultor nas áreas de Instrumentação e Segurança de Barragens, tendo atuado no projeto e análise da instrumentação da Barragem Principal de Itaipu e das UHE’s Água Vermelha, Três Irmãos, Xingó, Itá, Sto. Antônio, Jirau e Complexo CERAN. Presidiu a Comissão Internacional “Ad Hoc Committee on Small Dams” do ICOLD entre 2005 e 2011 e atua como consultor do Grupo Banco Mundial em Brasília, na elaboração de guias da ANA visando a Inspeção, Manutenção e Instrumentação de Barragens. Autor de dois livros técnicos sobre Instrumentação de Barragens de Terra e de Concreto, publicados em 2003 e 2006.

das principais, localizadas nas ombreiras, em regiões passíveis de erosão a jusante, na Tomada d’Água, Vertedouro, Canal Adutor, Casa de Força, etc. Para as barragens de pequeno e médio porte, bastam cerca de 10 a 20 sondagens. Essa recomendação é particularmente válida para as regiões de maciço basáltico, em que os derrames geralmente se estendem por grandes superfícies horizontalmente;

- O local de armazenamento deverá ser seco e não muito úmido, para facilitar a preservação do solo/rocha, assim como das caixas de sondagem e suas etiquetas por várias décadas;

- De suma importância a preservação, junto com as caixas de sondagem, de um desenho com a locação das sondagens selecionadas, se possível plastificada, para permitir a rápida determinação da posição de cada uma das sondagens no próprio local;

- Manutenção dos desenhos com as várias seções geológicos, assim como dos relatórios de execução das sondagens, com as fotos dos testemunhos de todas as sondagens realizadas, em um arquivo permanente na barragem.

6. PALAVRAS-CHAVESBarragem, Sondagem, Testemunho, Geologia.

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS[1] ABGE (2013) – “Diretrizes para Classificação de Sondagens”, Publicação

da ABGE – Associação Brasileira de Geologia de Engenharia, Coordenado por

MONTICELI, J.J. e TRESSOLDI, M., São Paulo

B

SEGURANÇA DE BARRAGENS :: PROCEDIMENTOS PARA A SELEÇÃO E ARMAZENAMENTO DOS TESTEMUNHOS DE SONDAGEM EM NOSSAS BARRAGENS


HIDRÁULICA E VERTEDORES

DETERMINAÇÃO DA POSIÇÃO DE INÍCIO DE AERAÇÃO EM VERTEDOUROS EM DEGRAUSEliane CONTERATO | Mestre - Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Mauricio DAI PRÁ | Doutor - Universidade Federal de Pelotas

Daniela SANAGIOTTO | Doutora - Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Marcelo MARQUES | Doutor - Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Vertedouros em degraus se assemelham a dissipadores de energia hidráulica pela grande dissipação ao longo da calha. A macrorrugosidade imposta pelos degraus e a antecipação da aeração do escoamento resulta na redução nas estruturas de dissipação a jusante dos mesmos. Após o ponto de aeração, o escoamento apresenta uma altura de água praticamente constante, permitindo que se estime a energia residual do escoamento. Diversos autores descrevem e analisam as características do escoamento no ponto de aeração baseados em resultados de modelos físicos de laboratório em escala reduzida. Estudos baseados em dados de protótipos são raros e de difícil aquisição. No presente trabalho é feita uma comparação com resultados de posição do início da aeração obtidos em modelos físicos de laboratório por diferentes autores e medições realizadas em protótipos com a finalidade de validar os resultados obtidos em modelos físicos. Essa comparação permitiu constatar que as formulações baseadas em medições de laboratório podem ser utilizadas como uma boa aproximação de onde irá ocorrer a aeração do escoamento.

Stepped spillways resemble hydraulic energy dissipators by the higher dissipation along the chute. The macro-roughness created by the steps and the anticipation of the inception point of aeration allows the reduction of the size of dissipation structures downstream of the stepped spillways. After the aeration point, water height is almost constant, enabling a fair estimate of the residual energy of the flow. Several authors describe and analyze the flow characteristics in the aeration point based on physical models. Studies based on prototypes are rare and difficult to carry out. In this work, the results of the studies to define the inception point of aeration, obtained in laboratory physical models, by different authors, are compared to data from prototypes measurements. This comparison indicates that formulations based on laboratory measurements can be considered a good approximation to the actual location of the inception point of aeration.

RESUMO ABSTRACT

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1. INTRODUÇÃO

Vertedouros em degraus são estruturas caracterizadas pela presença de degraus ao longo da calha. A presença desses degraus cria uma macrorrugosidade que aumenta

o fator de resistência ao escoamento e a turbulência, que tendem a antecipar a aeração do escoamento em relação às calhas lisas, e consequentemente, observa-se um crescimento da dissipação de energia ao longo da calha. A possibilidade de redução de energia do escoamento ao longo da calha do vertedouro permite o uso de estruturas de dissipação de energia a jusante mais econômicas. De acordo com [1] e [2], entre outros, a dissipação de energia é inversamente proporcional a descarga e diretamente proporcional a altura dos degraus. Além disto, outro item que afeta os percentuais de dissipação de energia é a aeração do escoamento. Observa-se que escoamentos que atingem a aeração do escoamento ao longo de sua calha possuem maiores taxas de dissipação de energia, podendo chegar a mais de 70% da energia total se altura da vertedouro for maior que 20 vezes a altura crítica da vazão, de acordo com [1] e [2].

A eficiência da dissipação de energia em um vertedouro em degraus está associada ao comprimento existente para o escoamento aerar totalmente a vazão de projeto, caso contrário, a estrutura de dissipação a jusante deverá prever situações em que os degraus não atuarão com sua total eficiência na dissipação de energia, fato que deverá ser considerado na estrutura de dissipação de energia a jusante. Por esse motivo, torna-se importante a avaliação das posições de início da aeração, bem como da profundidade do escoamento em fluxos aerados, de maneira a permitir estimar a energia residual e as pressões extremas nos degraus que podem ocorrer ao longo do escoamento. Neste trabalho serão abordadas apenas as questões relativas à posição de início de aeração do escoamento.

2. POSIÇÃO DE INÍCIO DA AERAÇÃO DO ESCOAMENTO

A posição de início da aeração em escoamentos sobre vertedouros de calha lisa ocorre na posição onde a camada limite atinge a superfície livre. Em vertedouros em degraus este comportamento também é observado, no entanto a macrorrugosidade formada pela inserção dos degraus ao longo da calha favorece o desenvolvimento da camada limite e esta atinge a superfície livre antes do observado nos escoamentos sobre calha lisa, para uma mesma condição de declividade da calha e vazão.

Nas últimas décadas, muitos autores vêm estudando o fenômeno

de aeração e dissipação ao longo da calha em relação a um vertedouro convencional, podendo-se citar as referências [3], [4], [5], [6], [7], [1] e [2], entre outros. Recentemente, começaram a se desenvolver estudos utilizando a modelação numérica, sendo os resultados promissores, mas ainda se tem muito a desenvolver e comparar os resultados com os obtidos em modelos físicos e de protótipos, podendo-se citar as referências [8] e [9], entre outros.

Ao longo da calha de um vertedouro em degraus podem ser distinguidas três diferentes regiões quanto à aeração do fluxo, conforme pode ser visto na figura Figura 1, segundo [10]:

• zona sem aeração do fluxo: ocorre no trecho inicial da calha, no interior do qual se desenvolve a camada limite, até esta atingir a superfície livre, ponto a partir do qual inicia o processo de aeração natural do escoamento;

• zona de escoamento gradualmente variado: esta região de escoamento é caracterizada por fluxos aerados com concentrações de ar variáveis ao longo da calha;

• zona de escoamento uniforme: região onde, para uma mesma vazão, tem-se um escoamento com profundidades, concentração de ar e distribuições de velocidades constantes. Neste regime de escoamento verifica-se uma profundidade uniforme do escoamento (hn).

Figura1 - Regiões do escoamento ao

longo de um vertedouro em degraus com

regime de escoamento deslizante sobre

turbilhões (adaptado de [10]).

HIDRÁULICA E VERTEDORES :: DETERMINAÇÃO DA POSIÇÃO DE INÍCIO DE AERAÇÃO EM VERTEDOUROS EM DEGRAUS


1

Através de medições experimentais em modelos físicos de laboratório de vertedouros em degraus, diversos autores sugeriram equações para a previsão de posições de início de aeração (La). As equações propostas por alguns autores são apresentadas na Tabela 1.

Onde:

La = posição de início de aeração a partir da crista ou início da ogiva do vertedouro (m);

K = altura de rugosidade do degrau (m), conforme Figura 2;

α = declividade da calha (°);

F* = parâmetro adimensional função da vazão e da rugosidade do degrau (denominado

impropriamente “número de Froude rugoso”).

Onde:

q = vazão específica (m³/s/m);

g = aceleração da gravidade (m/s²);

Estudos baseados em dados de protótipos são raros e de difícil aquisição. Dessa forma, este trabalho vem contribuir para o conhecimento da posição de início de aeração a partir de dados obtidos em protótipo mediante a avaliação de registros fotográficos em períodos de operação do vertedouro. Com o auxílio de softwares e análises visuais procura-se avaliar a confiabilidade dos métodos descritos nesta literatura, desenvolvidos a partir da modelagem física bidimensional.

Referência Autor Equações propostas[11] Tozzi (1994)

[7] Matos (1999)

[1] Sanagiotto (2003)

[12] Amador (2005)

[13] Conterato (2011)

Tabela 1 - Equações propostas para previsão de La e ha por diferentes autores.

3. MONITORAMENTO DOS PROTÓTIPOS

A determinação da posição média de início da aeração (La) do escoamento foi executada através da visualização do escoamento sobre os vertedouros em degraus da UHE Dona Francisca e na Barragem Val de Serra, ambas no Rio Grande do Sul. Na Tabela 2 e na Figura 3 são apresentadas algumas informações sobre os barramentos utilizados neste trabalho, bem como alguns detalhes sobre os vertedouros.

Inicialmente, cabe salientar que os vertimentos para essas barragens apresentam uma baixa ocorrência, porque somente o excesso sobre as vazões turbinadas ou utilizadas no consumo são descarregadas pelo vertedouro. Além disso, quando ocorre esse tipo de evento, as lâminas geralmente são pequenas e dificilmente são de magnitude suficiente para proporcionar um escoamento bem definido sobre os degraus. Outro aspecto que deve ser considerado é que quando ocorrem vertimentos significativos, a mobilização de

Nome do Barramento UHE Dona Francisca Val de SerraPropriedade DFESA CORSANLocalização Rio Jacuí Rio Ibicuí-MirimConcreto CCR CCRVertedouro Em degraus Em degrausQuantidade de Degraus (com altura uniforme)

54 41

Perfil de jusante Creager CreagerComprimento do vertedouro 335 m 20 mDegraus de transição 0,125 a 0,600 m 0,150 a 0,600 mAltura dos degraus (H) 0,60 m 0,60 mBase dos degraus (l) 0,45 m 0,44 mDeclividade da calha 53,1° 53,7°

Tabela 2 - Informações sobre os barramentos monitorados.

Figura 3 – Vertedouro das barragens de Val de Serra e da UHE Dona

Francisca (medidas em metros)

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pessoal até o barramento para as observações e medições requer uma eficiente comunicação entre os responsáveis pela barragem e os pesquisadores envolvidos no monitoramento.

A colaboração entre as partes é de fundamental importância na obtenção dos dados.

A determinação da posição média de início da aeração do escoamento foi executada através da visualização do escoamento sobre os vertedouros em degraus das barragens.

A visualização do escoamento foi feita in loco e através de fotografias do escoamento, frontais e junto ao muro dos vertedouros. A posição de início de aeração (La) pode ser determinada tendo por referência o projeto geométrico do vertedouro (posição da crista e detalhamento dos degraus) juntamente com réguas pintadas nos muros esquerdos das estruturas de descarga.

Figura 4 - (a) Vertedouro

em degraus da UHE Dona

Francisca, (b), detalhe das

réguas pintadas no muro

lateral do vertedouro em

degraus da UHE Dona

Francisca e (c) vertedouro

em degraus da barragem

Val de Serra.

a

c

b

Na Figura 4 podem ser visualizados os detalhes do vertedouro em degraus, onde é possível observar as réguas pintadas nos muros laterais para facilitar a avaliação da posição do início da aeração.

Cada um dos eventos em análise teve a posição do início da aeração marcada e a sua quantificação baseou-se na análise dos registros fotográficos em conjunto com as dimensões conhecidas da estrutura (Tabela 2) e nas características do fluxo, como ilustrado na Figura 5.

Para avaliar a posição do início da aeração para as diversas descargas foi organizado um documentário fotográfico das cheias no período entre 2003 e 2014. Outros eventos já foram avaliados e

Figura 5 - Vista do vertedouro em degraus da UHE Dona Francisca

com vertimento no dia 28/09/07.

Réguas

apresentados em outros trabalhos, como em [14], [15], [16], [4] e [3].Com o acervo de fotos do vertedouro em operação e as

informações passadas pelos operadores da usina estimou-se os coeficientes de descarga dos vertedouros (C) a partir da carga de projeto do perfil Creager (UHE D. Francisca = 6,0 m e Val de Serra = 1,5 m), através de [17], permitindo estimar os valores de vazão específica e quantificar o início da aeração.

As informações sobre os eventos considerados estão distribuídas na Tabela 3. Salienta-se que as informações coletadas não foram totalmente analisadas, sendo que na Tabela 3 apresenta-se a relação dos eventos avaliados até o momento.

Na tabela 3, ho é a carga hidráulica de montante, C é o coeficiente de descarga estimado, q é a vazão especifica, F* é o número de Froude rugoso e K é a altura de rugosidade do degrau.

4. COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS

A partir das observações efetuadas, foi feita a comparação das medidas de protótipo com os resultados das equações sugeridas pelos diferentes autores. A análise da Figura 6 permite observar que para:

• Para F*≤ 10, os valores de protótipo tendem a ser um pouco superiores aos dados experimentais, entretanto a diferença entre o valores do protótipo e dos ensaios diminuem com o aumento da relação F*. Isso pode ocorrer em função da precisão das medidas de La em protótipo, salientando que as diferenças na determinação da posição do início da aeração nesta faixa variaram de 8,6m a



2Data ho

[m]C

[m1/²/s]q

[m²/s] F* La(m) La/K

16/12/2003 1,50 1,88 3,45 5,7 17,1 47,404/10/2005(1) 0,25 1,83 0,23 0,4 5,0 14,004/10/2005 0,60 1,8 0,84 1,4 8,3 23,017/05/2007 0,55 1,79 0,73 1,2 11,7 32,523/09/2007 2,90 1,99 9,85 16,3 23,5 65,124/09/2007 2,42 1,96 7,36 12,2 22,0 61,027/09/2007 1,30 1,86 2,76 4,6 15,2 42,228/09/2007 0,89 1,82 1,53 2,5 13,0 36,129/10/2008 1,60 1,89 3,82 6,3 17,5 48,528/09/2009 2,16 1,94 6,14 10,1 21,2 58,910/08/2009 1,57 1,89 3,71 6,1 16,7 46,404/01/2010(2) 3,98 2,07 16,44 27,2 33,0 91,605/01/2010 2,57 1,97 8,11 13,4 24,9 69,123/04/2011(2) 1,05 1,84 1,98 3,3 14,5 40,212/11/2012(2) 0,90 1,83 1,56 2,6 12,6 35,012/11/2013(2) 0,93 1,83 1,64 2,7 12,2 33,904/01/2014(2) 1,19 1,85 2,4 4,0 15,0 41,6

(1) Barragem Val de Serra; (2) Dados fornecidos pela operação da usina.

Tabela 3 Características dos eventos de cheias avaliados

1,1m com uma média em torno de 5 m, o que se julga satisfatório. Os critérios que melhor representaram os resultados de protótipo foram aqueles apresentados por [13] e [1] apresentam do diferenças menores que 5 m.

• 10 < F*≤ 25, os valores de protótipo tendem a ser da mesma ordem de grandeza dos ensaios. com variações entre 8,3 m e -6,3 m para a posição do início da aeração do escoamento, com uma média em torno de -1 m. Os critérios de [13] e de [1] foram os que melhor representaram os dados de protótipo.

• F*> 25, se observa uma tendência dos valores de protótipo serem inferiores aos dados experimentais. Entretanto não se tem dados experimentais ou de protótipo que permitam confirmar esta tendência.

Figura 6 – Resultados da adimensionalização da posição de início de aeração (La).

A partir da avaliação apenas dos dados de protótipo, pode-se utilizar a equação 2 como representativa.

As diferenças encontradas indicam que a questão merece ainda estudos adicionais.

5. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

A qualidade e a quantidade de informações acerca do escoamento ao longo da calha de um vertedouro em degraus em protótipo é ainda bastante restrita. Entretanto, pode-se observar

que a posição do início da aeração em protótipo segue a mesma tendência dos resultados dos modelos físicos e apresenta resultados semelhantes. Porém, a avaliação do início da aeração para valores de F* inferiores a 1 e principalmente para os superiores a 25, os resultados devem ser analisados com cuidado devido a problemas de precisão nas medições de protótipo e/ou modelo e/ou por efeitos de escala no arraste de ar dos modelos físicos. Para minimizar esta incerteza, e aumentar a confiabilidade dos resultados de modelagem física, recomenda-se que estudos em laboratório sejam conduzidos na escala o mais ampla possível, 1:10 ou maior. A interpretação física da diferença encontrada merece mais investigação.

6. AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem o empenho das empresas detentoras dos barramentos, que permitiram o livre acesso a essas estruturas e as suas informações:

• Dona Francisca Energética S/A (DFESA) - proprietária da UHE Dona Francisca, principalmente na pessoa do engenheiro João Pelufo.

• Companhia Riograndense de Saneamento (CORSAN) - proprietária da barragem de abastecimento de água Val de Serra, principalmente na pessoa do engenheiro Solano Krum.

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Também agradecem a colaboração e dedicação dos técnicos Sérgio Nicolau de Moura Flores e Maximiliano Paschoaloti Messa, evidenciando o trabalho desenvolvido quanto à elaboração e execução das réguas nos protótipos e na coleta das fotografias e informações complementares.

7. PALAVRAS-CHAVE

Medição em protótipo, Vertedouros em degraus, Escoamento bifásico, Aeração do escoamento, Dissipação de energia.

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] SANAGIOTTO, D. G. (2003) - “Características do Escoamento sobre Vertedouros em Degraus de Declividade 1V:0,75H”, Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre: UFRGS, 118 p.

[2] DAI PRÁ, M. (2004) - “Características do Escoamento sobre Vertedouro em Degraus de Declividade 1V:1H”, Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre: UFRGS, 152 p.

[3] TOZZI, M. J. (1992) - “Caracterização/Comportamento de Escoamentos em Vertedouros com Paramento em Degraus”, Tese de Doutorado, Universidade de São Paulo, São Paulo: USP, 302 p.

[4] SORENSEN, R. M. (1985) – “Stepped spillway hydraulic model investigation”, Journal of Hydraulic Engineering, 111, 12, dezembro, pp. 1461-1472.

[5] BINDO, M., GAUTIER, J., LACROIX, F. (1993) – “The stepped spillway of M’Bali dam”, Water Power & Dam Construction, 1, Janeiro, pp. 35-36.

[6] OHTSU, I.; YASUDA, Y.; TAKAHASI, M. (2001) – “Onset of skimming flow on stepped spillways”, Discussion. Journal of Hydraulic Engineering. V 127, p. 522-524.

[7] MATOS, J. S. G. (1999) – “Emulsionamento de ar e dissipação de energia do escoamento em descarregadores em degraus”, Tese de Doutorado, IST, Lisboa.

[8] MEIRELES, I. O. C. Hidráulica dos descarregadores em degraus: estudo experimental-numérico-teórico. 2011. 293f. Tese (Doutorado em Engenharia). Departamento de Engenharia Civil. Universidade de Aveiro. Portugal.

[9] SIMÕES, A. L. A. (2013) Escoamentos turbulentos em canais com o fundo em degraus: resultados experimentais, soluções numéricas e proposições teóricas. Tese de doutorado, Universidade de São Paulo, São Paulo.

[10] Chanson, H. (1994a) - “Hydraulic design of stepped cascades, channels, weirs and spillways”, 261 p. Pergamon, Oxford, UK.

[11] TOZZI, M. J.; Brighetti, G. Vertedouros em degraus – posição de início de aeração do escoamento. XVI CONGRESSO LATINO-AMERICANO DE HIDRÁULICA, 1994. Santiago, Chile.

[12] AMADOR, A. (2005) - “Comportamiento Hidráulico de losAliaderos Escalonados em Presas de Hormogón Compactado”, Tese de Doutorado, Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona.

[13] CONTERATO, E. Escoamento sobre vertedouro em degraus com declividade 1v:0,75h: caracterização das pressões e condições de aeração. 2011. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Civil) – Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre

[14] DAI PRÁ, M.; WIEST, R. A.; MARQUES, M. G. (2006) - “Verificações em Protótipo da Posição de Início de Aeração em Vertedouros em Degraus”, V Simpósio Brasileiro sobre Pequenas e Médias Centrais Hidrelétricas, Florianópolis, SC.

[15] SANAGIOTTO, D. G.; GOMES, J. F.; DAI PRÁ, M.; WIEST, R. A.; MARQUES, M. G. (2004) - “Posição do início da aeração em escoamentos sobre vertedouros em degraus de declividade 1V:0,75H”, IV Simpósio Brasileiro sobre Pequenas e Médias Centrais Hidrelétricas, Porto de Galinhas, PE.

[16] SANAGIOTTO, D. G.; VENTURINI, A. B.; DAI PRÁ, M.; MARQUES, M. G. (2012) - “Medição em protótipo do início da aeração em vertedouros em degraus”, XXV Congresso Latinoamericano de Hidráulica. San José, Costa Rica.

[17] UNITED STATES DEPARTMENT OF THE INTERIOR BUREAU OF RECLAMATION (1974) - “Design of Small Dams”, Water Resources Technical Publication, Washington.

Daniela Guzzon Sanagiotto Possui graduação em Engenharia Civil pela UFSM (2001), mestrado e doutorado em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental (2007) pelo IPH/UFRGS, com período de doutorado sanduíche na Universidade Técnica de Lisboa e Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) em Lisboa. Atuou como professora na UFSM de 2008 a 2014. Atualmente é professora no IPH/UFRGS. É autora de vários artigos publicados em revistas e anais de congressos na área de engenharia hidráulica.

Eliane Conterato Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul, mestrado em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental pelo IPH/UFRGS, onde atualmente desenvolve seu doutorado. Atua como pesquisadora colaboradora no Laboratório de Obras Hidráulicas (IPH/UFRGS), na área de dissipadores de energia hidráulica. É coordenadora adjunta do curso de Engenharia Civil na faculdade UNIRON, onde também é professora em cursos de graduação e pós-graduação.

Mauricio Dai PráPossui graduação em Engenharia Civil pela UFRGS, mestrado e doutorado em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental pela UFRGS. Atualmente é professor adjunto da UFPel, professor permanente do P PG Recursos Hídricos da UFPel e Tutor do Grupo PET Engenharia Hídrica. Tem experiência na área de Engenharia Civil e Hídrica, com ênfase em Engenharia Hidráulica, atuando principalmente nos seguintes temas: obras e estruturas hidráulicas, escoamentos aerados, dissipadores de energia e eclusas de navegação.

Marcelo Giulian MarquesEngenheiro Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (1980), mestre em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental pela UFRGS (1991) e doutor pelo Département de Génie Civil - Université Laval (1995) - Canadá. Professor Titular da UFRGS. A tua nas áreas de obras hidráulicas, aproveitamentos hidrelétricos e eficiência energética e hidráulica. É coordenador do Laboratórios de Obras Hidráulicas (LOH) e do Laboratório de Eficiência Energética e Hidráulica no Saneamento (LENHS) do IPH/UFRGS.



TECNOLOGIA E MATERIAIS

CONSIDERAÇÕES SOBRE A AMEAÇA OCHREBruno NEVES | Engenheiro Sr. – Light Energia

Um fenômeno de grande importância na engenharia e que aparentemente não recebe a devida atenção é a ação das ochre bactérias ou ferrobactérias. Bactérias como Leptothrix, Gallionella e Sphaerotilus são as principais responsáveis pela precipitação do hidróxido de ferro em quantidades consideráveis. Tais bactérias podem estar presentes na água dos reservatórios, nos filtros das barragens e drenagens podendo ocasionar entupimentos destes dispositivos acarretando no aumento de poropressões que quando não assistida pode ocasionar instabilidade no aterro. Este trabalho aborda o tema e visa direcionar a atenção ao potencial danoso que as ferrobactérias podem sujeitas sistemas de drenagem e filtros de areia.

An important phenomenon in engineering is the Iron Bacteria action, it seems that still does not receive proper attention, though. The action of bacteria such as Leptothrix, Gallionella and Sphaerotilus are the main cause of precipitation of iron hydroxide in considerable quantities. These bacteria may be present in the water reservoirs, dams, within filters as well as the body of the dam. It may cause clogging of filters and drains of such structures resulting in increased pore pressure and, if is not properly treated it may cause collapse of the dam. This paper calls the attention to the subject and to the hazard potential of iron bacteria regarding filters and drainage systems.

RESUMO ABSTRACT

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1. CARACTERIZAÇÃO

“Apesar de o fenômeno poder causar serias consequências em obras, o tema não tem sido devidamente acolhido na engenharia. Isto se deve, provavelmente, ao fato de o fenômeno ser de origem química e microbiológica, áreas aparentemente distantes da engenharia civil.” (Mendonça, 2000).

Há quatro tipos de depósitos lodosos associados à atividade bacteriana, são os ferrosos, depósitos de manganês, sulfúricos e sulfeto de ferro (Ford, 1982).

Os depósitos ferrosos causados pela bactéria ochre, ou ferrobactérias, são os mais severos e mais verificados em campo, tendo abrangência mundial.

O presente documento trata de ferrobacterias filamentosas, que se manifestam em regiões de transição ou interface de ambientes aeróbios e anaeróbios, como drenos e filtros.

A bactéria ochre se desenvolve ao oxidar minerais dissolvidos na água, de forma mais comum o ferro.

As bactérias responsáveis por precipitação de ferro são de grupos representados por longos filamentos como Leptothrix, Gallionella e Sphaerotilus. Existem outros tipos de bactérias capazes de precipitar hidróxido de ferro, contudo os volumes produzidos não são equiparáveis com as citadas anteriormente.

Ainda segundo Ford, os dejetos da bactéria são filamentosos, amorfos (mais de 90% de agua), possuem alta concentração de ferro (de 2 a 65%), possuem de 2 a 50% de matéria orgânica em sua composição e pode apresentar alguma quantidade de partículas de solo, enxofre, manganês e alumínio.

O ambiente propício para o desenvolvimento da bactéria é a interface entre ambientes aerados e não aerados. MENDONÇA (2000) explica que neste ambiente as ferrobactérias tendem a desenvolver colonização, pois têm disponível o ferro dissolvido (Fe+2) no meio e o oxigênio necessário na oxidação e liberação da energia a ser consumida. Tal processo é chamado quimiotrofia.

Depósitos são formados no entrelaçamento do material filamentoso, são compostos por secreções extracelulares das bactérias e precipitado de ferro trivalente. Tem aspecto gelatinoso e viscoso. Para esta substancia atribuiu-se o nome de ochre. MENDONÇA (2000) lembra que ochre ou ocre, por definição técnica, é um produto da intemperização de minérios de ferro e feldspato, tal produto apresenta coloração entre amarelo e marrom, o nome atribuído ao material verificado em sistemas de drenagem é referente à semelhança entre os materiais.

MENDONÇA (2000) ainda explica que o ochre é uma substância biopolimérica extracelular, um gel amorfo produzido pela bactéria, esta massa além de viscosa é tem fortes propriedades adesivas. A massa é agregada pela própria

FIGURA 1 - Entupimento de duto por acúmulo de ochre.

Fonte: Imagem da internet

bactéria e por material em suspensão no meio. Superfícies com alguma porosidade absorvem o material, por meio de forças dinâmicas, eletrostática, interação de Van der Waals, ligações covalentes e gravidade, melhorando o ambiente para a bactéria e aumentando o acumulo de resíduo. Com o passar do tempo esta massa absorve material em suspensão, com o envelhecimento e desidratação, cristaliza e toma resistência mecânica.

FIGURA 2 - Formação de ochre em geotêxteis. Fonte adaptado de

Mendonça(2000)

Em saídas de drenagem e demais interfaces aeradas/não aeradas a presença de ferrobactérias é notada pelo forte odor e sabor de ferro. Podem ser notadas partículas filamentosas em suspenção. Apresentam coloração marrom/alaranjado.

Podem ser associadas à formação de tubérculos de oxidação em superfícies metálicas (Marangoni, 2010).

Ferro, como elemento, esta presente em quase todo o tipo de solo, e este é a matéria prima para a formação de ochre. O mecanismo envolve a oxidação do Fe+2 solúvel para Fe+3

insolúvel, e subsequente precipitação de óxido de ferro (Fe2O3), devido à reação com a água.

TECNOLOGIA E MATERIAIS :: CONSIDERAÇÕES SOBRE A AMEAÇA OCHRE


Entre a década de 50 e final dos anos 60, no Brasil, era comum a construção de sistemas de drenagem interna em barragens dotados de tubulação de ferro fundido associados aos filtros horizontais, por vezes chamados “finger drains”, como na Barragem de Terzaghi, Barragem de Pereira Passos, Barragem de Mimoso, entre outras. Considerando a boa fonte de ferro disponível, pode incidir o desenvolvimento de ferrobactéiras.

Logo, sérios comprometimentos podem ocorrer devido à alta potencialidade na criação de resistência ao fluxo de água, que em

TABELA 1 - Composição química de ochres encontrados no Brasil.

Fonte adaptado de Mendonça(2000)

FIGURA 3 - Drenagem de fundação do Dique de Vigário, apresentando acúmulo

de biofilme enrijecido com suspeitas de ação de ferrobactérias. Fonte Autor.

casos extremos pode acarretar a cimentação de drenos, aumento de poro pressão e consequentes instabilidades. A bibliografia cita que para níveis de íons de ferro superiores a 0,4~0,5mg L-1 há potencial danoso, (Ford, 1982).

FIGURA 4 - Possibilidade de risco de entupimento relativo à quantidade

de ferro, segundo autores. Fonte Koerner (2012)

Sobre os solos

Areias finas, areia siltosa e solos orgânicos se apresentam mais suscetíveis à formação de ochre. Já os solos argilosos são os menos propensos, (Ford, 1979).

Os espaços em solos arenosos são facilmente preenchidos e ricos em oxigênio, logo menos energia é requerida pela bactéria para desenvolver-se.

MENDONÇA (2000) realizou diversos ensaios com permeâmetros providos de filtros de areia e geotêxteis, a intenção do estudo era verificar o processo de formação do ochre a as suas implicações principalmente nos geotêxteis. Tais ensaios, que duraram cerca de 1500 horas, tinham suprimento de ferro limitado e não apontaram para diminuição de permeabilidade em filtros de areia, todavia, foi verificado que para este tipo de filtro há uma capacidade de retenção de ochre em seus vazios, o que aponta para diminuição da capacidade drenante em longo prazo.

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Similaridades: o ochre como explanado é causado na maior parte dos casos por um processo biológico (com atuação de bactérias), contudo os depósitos podem se desenvolver através de processos químicos. Ambos os processos podem ocorrer simultaneamente ou individualmente.

O processo químico se dá quando há alta concentração de ferro no solo, que quando entra em contato com a atmosfera forma o composto insolúvel hidróxido de ferro (Fe(OH)2).

Tentativas de atenuação, segundo Ford (1982):

Emprego de maiores diâmetros em tubulações de drenagem: Quanto maior for o diâmetro mais tempo será necessário para a restrição do fluxo. Por mais evidente que seja a colocação, o diâmetro de um duto é influenciado por diversos fatores tais como: econômicos, operacionais, etc., o que pode inviabilizar esta solução apenas para este fim.

Níveis íngremes: Com o aumento da inclinação a velocidade do escoamento dificultaria a sedimentação de ochre, diminuindo a massa impregnada. Tal solução não funcionou bem em estudos na Flórida, contudo, segundo Ford (1982), relatórios indicam que as inclinações devem ter no mínimo 0,5% para ter algum efeito positivo.

Saída de água submersa: É uma medida que é usada principalmente em ramos de agricultura e tem alguma eficácia. Mesmo assim, existem limitações. É necessário que a linha de drenagem fique totalmente submersa, o que pode diminuir a capacidade de vazão e aumentar a carga piezométrica em barragens. A profundidade de cobrimento deve estar entre 33 cm e 120 cm.Envelopamento de materiais orgânicos: “Pó de serra de pinho e carvalho apresentaram propriedades de atraso no desenvolvimento de bactéria ochre em tomadas d’água, porém o pó de serra de pinho eventualmente desintegra-se com a ação de intemperismos”.

Remoção de ochre dos drenos: A utilização de jatos de água apresenta alguma eficácia na remoção de ochre. Não são recomendadas pressões maiores que 400 psi em solos arenosos, devido à possibilidade de desestabilização do solo ao redor do dreno e potencial erosivo. Todavia, se há demora na retirada do ochre, este pode cristalizar e endurecer, logo, a pressão indicada não será suficiente.

“Não é conhecida medida economicamente viável, de longo prazo e eficaz o suficiente para eliminação de risco de obstruções em situação de grande potencial”. (Ford, 1982)

2. INVESTIGAÇÕES

A seguir são recomendados parâmetros de análise de agua para investigação e acompanhamento de formação de ochre e desenvolvimento de ferrobactérias.

Parâmetro Métodologia ReferênciaPH Peagâmetro, Digimed, DM

PH-2APHA 4500-H+B

Oxigênio Consumido Oxigênio Consumido CETESB-L5.143Dióxido de carbono Livre Dióxido de carbono Livre SMEWW4500COxigênio dissolvido Método elétroquímico –

Oxímetro digitalSMEWW4500-OC

Sólidos em Suspensão Gravimétrco SMEWW2540DSólidos dissolvidos Gravimétrco SMEWW2540CSólidos Totais Gravimétrco SMEWW2540BTurbidez Turbidímetro, Garden City,

HelliageSMEWW2130b

Condutividade Elétrica Condutivimetro, Digimed, CD-21

SMEWW2510B

Ferro (Fe+2 e Fe+3) Método da fenantrolina SMEWW3500-FEFerro Total AAS – Ferro Total SMEWW3030EManganês Total AAS – Manganês Total SMEWW3030EPotencial Redox Potencial Redox SMEWW4500HBFerrobactérias Contagem CETESB NT-L5.207

TABELA 1 - Parâmetros de análise de água para investigação.

Fonte: Adaptado de Macedo, 2005

Pontos de coleta de água em estrutura de barragem:

A imagem a seguir mostra um esquema de locação de tomada de amostras de água para o Dique de Vigário. Há tomada de amostras no reservatório ao longo do paramento montante, em instrumentos de auscultação no corpo da barragem e ao final do sistema de drenagem onde são manifestados os sintomas. A finalidade é comparar os parâmetros citados alinhados com as particularidades de cada empreendimento.

FIGURA 5 - Pontos para tomada de amostras em barragem de terra. Fonte Autor

TECNOLOGIA E MATERIAIS :: CONSIDERAÇÕES SOBRE A AMEAÇA OCHRE


3. PALAVRAS-CHAVEInterfaces; Drenos; Segurança de Barragens; Ochre Bactéria.

4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS[1] CULLIMORE, R. (2005). Microbiology of well biofouling. s.l.:s.n.Ellis, D., n.d. Iron Bacteria. Glasgow: s.n.[2] FORD, W. H. &. T. D. (1975). Blockage of drip irrigation filters and emitters by

iron-sulfer-bacterial products. s.l.:s.n.[3] FORD W. H. (1979). The complex nature of ochre. s.l.:Kulturtechnik and

Flurbereinigung .[4] FORD, W. H. (1982). Iron Ochre and related sludge deposits in subsurface drain

lines. Florida: s.n.[5] GAMEDA, S., Jutras, P. & R.S., B. (1983). Ochre in subfurface drains in a

Quebec fine sandy soil. Quebec: s.n.[6] HURCOMB, D. (2007). Guidance on Sampling, Transportation, and Analysis

Bruno Neves Possui graduação em Engenharia Civil e é pós-graduando em Segurança de Barragens pela Universidade Federal da Bahia. Tendo trabalhado em empresas de referencia no setor como a EDP, Duke Energy e Light Energia onde atualmente ocupa cargo de engenheiro sr., acumula experiência na área de engenharia civil, operação e manutenção em usinas hidrelétricas com foco em Segurança de Barragens, área na qual presta serviços de consultoria.

of Materials in Drains. s.l.:s.n.[7] KOERNER, R. M. (2012). Geotextile Filter Background. s.l.:s.n.[8] MACEDO, J. (2005). Métodos laboratoriais de análises fisico-quimicas e

microbiologicas. Belo Horizonte: s.n.[9] MARANGONI (2010). Caracterização de biofilmes formados em superfícies

metálicas e biocorrosão. Curitiba: s.n.[10] MENDONÇA (2000). Avaliação da Formação do ocre no desempenho de

filtros geotêxteis. Rio de Janeiro: s.n.

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PROPOSIÇÃO DE UM CRITÉRIO BRASILEIRO PARA A FAIXA DE INSPEÇÃO A JUSANTE DE BARRAGENS DE TERRA-ENROCAMENTOJoão Francisco A. SILVEIRA | Consultor em Instr. e Seg. de Barragens - SBB Engenharia Ltda.

Arthur Couto MANTESE | Engenheiro Civil - SBB Engenharia Ltda.

Apresenta-se nesse trabalho uma análise do porque de se manter uma faixa de segurança a jusante das barragens de terra-enrocamento, tendo por objetivo principal permitir a inspeção dessa área em condições seguras e apropriadas de limpeza, para uma inspeção completa das condições de segurança da barragem. São analisados critérios empregados nos Estados Unidos e, levando-se em conta fatores tais como o sistema de drenagem interna da barragem, propõe-se um critério mais apropriado à condição das barragens no Brasil, muitas delas com grande extensão longitudinal.

This paper discuss the reasons for establishing an inspection and evaluation zone downstream earth and rockfill dams, in order to allow a complete dam safety inspection and evaluation. The main criteria used in the United States are analyzed, and, considering other factors such as the type of the internal drainage system of the dam, a new criteria is proposed, more adequate to the characteristics of the dams in Brazil, many of them with a very long length.

RESUMO ABSTRACT


Existem diversas anomalias que devem ser observadas a jusante de barragens, indicativas de problemas potenciais de segurança, como por exemplo:

• Surgências de água com ou sem carreamento de material; sandboils;

• Erosão superficial;• Recalques e abatimentos (sink-holes);• Trincas superficiais;• Instabilidade de taludes laterais.

Dentre essas anomalias, destacam-se as “surgências” como aquelas com maior frequência de ocorrência, e com implicações mais diretas sobre as condições de estabilidade das barragens de terra-enrocamento. As surgências na área imediatamente a jusante de uma barragem são indicativas de caminhos preferenciais de percolação pela fundação e, quando da presença de carreamento de material ou de sandboils, indicam a ocorrência do início de um processo de erosão interna.

Deve-se, dessa forma, manter a jusante das barragens uma faixa com uma largura mínima, função geralmente da altura da barragem na seção, bem como do sistema de drenagem interna da barragem, para permitir a detecção dessas anomalias desde a fase de enchimento do reservatório. O ideal é que a mesma seja mantida limpa de vegetação de porte, revestida preferencialmente com gramíneas, para permitir a livre circulação dos inspetores para a realização das inspeções periódicas de interesse.

Considerando-se que é usual a escavação do terreno, diretamente sob a barragem, para a remoção da camada de solo orgânico superficial, ou camadas de solo muito porosas, é usual em algumas barragens a existência de um talude de escavação, logo a jusante do pé da barragem. Nestes caos, ainda na fase de projeto deve ser prevista a manutenção de uma da faixa entre o pé de jusante da barragem e esse talude de escavação, de modo a assegurar uma faixa adequada para a realização das inspeções visuais periódicas.

2. PROBLEMAS CAUSADOS POR ÁRVORES E PLANTAS DE PORTE

Uma das melhores publicações sobre o impacto da presença de vegetação sobre as barragens de terra foi aquela elaborada pelo FEMA, no “Technical Manual for Damowners” [1], no qual procederam ao envio de um questionário sobre a matéria

1. O PORQUÊ DAS INSPEÇÕES A JUSANTE DE BARRAGENS

para os diversos estados americanos, tendo recebido a resposta de 48 deles. Apenas o Alabama e Delaware não responderam. Nesse levantamento foram relatados vários casos de problemas decorrentes da existência de árvores sobre barragens de terra, apresentando-se nas Figuras 1 e 2 duas ilustrações mostrando as suas possíveis consequências.

Dentre os riscos impostos pela presença de árvores em barragens destacam-se:

• O tombamento de árvores e suas raízes na crista da barragem podem provocar a redução da borda-livre em função da escavação resultante;

• O apodrecimento das raízes com o tempo tende a provocar caminhos de percolação, podendo favorecer a ocorrência de erosão interna (piping);

• A ação das raízes pode provocar localmente a obstrução de drenos ou tubulações da drenagem;

FIGURA 1 – Sério dano causado pelo tombamento de uma árvore em uma

barragem no Estado do Oregon, USA [1].

FIGURA 1 – Sério dano causado pelo tombamento de uma árvore em uma

barragem no Estado do Oregon, USA [1].

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• Árvores e suas raízes podem causar interferência com a instrumentação de auscultação;

• Dificultam as inspeções visuais de superfície, prejudicando a observações de surgências, trincas, sinkholes, abatimento do terreno, etc.

Assim, uma região das mais críticas das barragens pode ser considerada o seu pé de jusante, no encontro com o terreno, tendo em vista que a penetração das raízes pode obstruir o sistema de drenagem interno, ou dificultar o livre fluxo d’água para jusante. Por isso, deve-se sempre assegurar uma faixa livre de árvores ou arbustos nessa região.

Em se tratando de grandes barragens (H > 15 m) deve-se sempre remover qualquer árvore de porte sobre a barragem e em uma faixa a jusante de seu pé, cuja largura será discutida mais adiante. Em se tratando de barragens de pequeno porte, tendo em vista a quantidade dessas estruturas, com número estimado em mais de 200.000 no Brasil, deve-se utilizar um critério prudente quanto à remoção de árvores sobre a barragem ou na faixa de jusante, visto que nem toda árvore, dependendo de sua localização, pode implicar em um eventual problema para a segurança da barragem.

3. LARGURA MÍNIMA DA FAIXA DE INSPEÇÃO A JUSANTE

A manutenção de uma faixa de limpeza junto ao pé de jusante das barragens de terra-enrocamento, livre de árvores e arbustos, visa basicamente assegurar boas condições de inspeção visual, assim como evitar o eventual bloqueio do sistema de drenagem interno da barragem pela ação das raízes.

No estabelecimento da largura da faixa de inspeção a jusante deve-se sempre ter em mente que muitas das barragens brasileiras são localizadas em vales relativamente abertos, nos quais as barragens atingem 1,0 a 2,0 km de extensão, sendo que em algumas, como as barragens de Santo Antonio e Jirau, no rio Madeira, em Rondônia, a extensão das barragens de terra é da ordem de 5,0 km. A largura da faixa de inspeção a jusante deverá ser, portanto, o mínimo possível, para não implicar em um custo alto de manutenção ao longo da vida útil do empreendimento.

Cabe lembrar os casos da barragem de Teton, nos Estados Unidos, e o caso da barragem de terra de Água Vermelha. No caso de Teton, nos dois dias que precederam a ruptura foram observadas surgências, com saída de água clara, localizadas inicialmente a cerca 390 m e 450 m a jusante do pé da barragem, visto que a rocha

de fundação apresentava juntas abertas com vários centímetros. No caso da ombreira esquerda da barragem de terra de Água Vermelha, em função de uma camada sub-horizontal de lava aglomerática altamente permeável, ao final do enchimento do reservatório foram observadas surgências a cerca de 80 m e 400 m a jusante do pé da barragem.

Verifica-se, dessa forma, que mesmo mantendo-se uma faixa de limpeza com 2xH de distância do pé da barragem (sendo H= altura máxima), poderiam ser detectadas surgências além dessa faixa de segurança, em alguns casos particulares envolvendo geralmente fundações muito permeáveis.

Na Tabela 1 são apresentadas recomendações de algumas entidades americanas que atuam na área de segurança de barragens, no estabelecimento da largura da faixa de inspeção a jusante, para barragens de pequeno porte.

Entidade/Estado Largura Faixa de Inspeção Órgão Segurança Connecticut 7,5 mÓrgão Segurança Illinois H/2 ou 6,0 m (*)Órgão Segurança Montana 9,0 mBureau of Reclamation L/2 ou 10,0 m (*)FEMA H/2 (*)Cemig GT (Barragens de Terra) D, min 10 m. (*)Cemig GT (Barragens de Concreto) H, min 10 m. (*)(*) “H” Altura da barragem, “L” largura da base e “D” distância do pon-to de jusante da crista ao pé da barragem, tomado na horizontal.

TABELA 1 – Largura das faixas de inspeção de segurança a jusante de

barragens de terra-enrocamento de pequeno porte.

Recomenda-se que, nessa faixa de segurança a jusante das barragens de terra, deva-se remover toda árvore ou arbusto ai existente.

O órgão americano FEMA [3], responsável pela supervisão das condições de segurança das barragens particulares nos Estados Unidos, estabelece faixas de inspeção sobre a barragem e a jusante, em função das condições de percolação através do aterro, considerando-se a ausência de sistema de drenagem interno, o que se aplica a maioria das barragens de pequeno porte. A faixa a jusante, com largura igual a H/2 faz parte da Zona “5”, conforme mostrado na Figura 3, a qual abrange a interceptação da freática com o talude de jusante da barragem, na qual podem ocorrem surgências de água ou o potencial sandboil, indicativos de erosão interna com a formação de piping.

SEGURANÇA DE BARRAGENS :: PROPOSIÇÃO DE UM CRITÉRIO BRASILEIRO PARA A FAIXA DE INSPEÇÃO A JUSANTE DE BARRAGENS DE TERRA-ENROCAMENTO


FIGURA 3 – Definição de diferentes zonas na barragem, em função

das condições de fluxo – FEMA [3].

No estabelecimento da largura da faixa de inspeção a jusante das barragens de terra-enrocamento de pequeno porte, as características do sistema de drenagem interna devem ser consideradas como de fundamental importância. Para barragens dotadas de tubulação de drenagem junto ao pé de jusante (caso de barragens antigas) e aquelas com sistema de poços de alívio a jusante, a presença de raízes traz risco de obstrução indiscutível e imediato, com consequente aumento das poropressões no maciço e possível instabilização da barragem. Dessa forma, para barragens desse tipo deve-se manter uma faixa de segurança com um mínimo de 15,0 m a jusante, conforme mostrado na Figura 4.

FIGURA 4 – Faixa de inspeção proposta para BT (H < 20 m) com

linha de poços de alívio a jusante (d ≥ 15 m).

Já para a grande maioria das barragens de terra de pequeno porte, geralmente dotadas de enrocamento de pé, ou enrocamento de pé mais dreno interno de areia, considera-se que a ação de raízes junto ao pé da barragem não seria tão critica quanto no caso anterior,

Altura máxima da barragem Largura da Faixa Jusante20 < H < 50 2050 < H < 80 3080 < H < 150 40

Tabela 2 – Largura da faixa a jusante para as barragens de maior porte.

FIGURA 5 – Faixa de inspeção proposta para BT (H < 20 m)

com enrocamento de pé (d ≥ 10 m).

podendo ser avaliada a redução dessa largura para 10,0 m, conforme indicado na Figura 5.

Quanto às barragens de maior porte, são sugeridas as larguras indicadas na Tabela 2.

Deve-se sempre ter em mente que a faixa de segurança a ser adquirida pelo proprietário da barragem deverá ser de no mínimo 100 m a jusante, a partir do pé da barragem, objetivando se evitar

ocupações indevidas e obras futuras envolvendo escavações, muito próximas do pé da barragem.

Cabe ressaltar que os valores propostos são orientativos e deverão ser avaliados especificamente para cada barramento. Evidentemente existem casos particulares, nos quais a largura dessa faixa deverá ser ampliada, como no caso de barragens com fundações muito permeáveis, com regiões críticas em termos de estabilidade, com maior potencial de pontos de surgência a jusante ou possibilidade de ocorrência de saída de água tipo “sandboils”.

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4. EXEMPLOS DA EXPERIÊNCIA BRASILEIRA

Na Figura 6 apresenta-se o caso de uma barragem de terra, com cerca de 20 m de altura, na qual no seu encontro com a ombreira direita, a mata estava avançando e já nas proximidades do pé de jusante da barragem. Procedeu-se, então, à limpeza de uma faixa com cerca de 10,0m de largura, correspondente aproximadamente à altura da barragem na seção. Apenas na parte inferior da ombreira, nas proximidades da calha do rio, essa faixa foi reduzida para 5,0 metros, em função do porte das árvores ai existentes.

Na Figura 7 pode-se ver uma barragem de terra com 65 m de altura máxima e 600 m de extensão, a qual vem sendo mantida em excelentes condições de manutenção, e que se encontra em operação há mais de três décadas. Trata-se uma barragem dotada de um bom plano de instrumentação, com os piezômetros de

FIGURA 6 – Faixa de limpeza a jusante de barragem de terra

com 18 m de altura máxima.

FIGURA 7 – Encontro do talude de jusante com ombreira esquerda de

barragem de terra em operação há mais de três décadas anos.

FIGURA 8 – Faixa de inspeção a jusante de uma barragem de enrocamento

com núcleo argiloso, com 80 m de altura máxima.

~10 m

tubo e os marcos superficiais em condições normais de operação.Conforme se pode observar, na lateral das ombreiras é mantida

uma faixa limpa com poucos metros de largura (~5 m) na lateral do enrocamento de pé, com algumas árvores bem próximas do pé da barragem. Em inspeção realizada nessa barragem por um grupo de consultores em meados de 2013, foi considerada apropriada a manutenção dessa faixa de segurança, tendo em vista o longo histórico e as boas condições dessa barragem após cerca de três décadas e meia em operação. Destaca-se que se trata de barragem bem instrumentada, na qual se exerce um bom controle de suas condições de segurança.

Para as barragens em operação, portanto, desde que se disponha de uma boa manutenção da estrutura, de um plano de instrumentação ainda em operação e análise, assim como de uma equipe treinada para a realização das inspeções de campo, julga-se poder aceitar algumas exceções à largura mínima dessa faixa de inspeção a jusante.

Outro exemplo é apresentado na Figura 8, que trata de uma barragem de enrocamento com núcleo de argila, em operação há mais de três décadas. Após a realização de uma Inspeção Formal por um Board de Consultores, os mesmos julgaram adequada a manutenção de uma faixa de inspeção a jusante, com 6 a 7 m de largura, tendo em vista o tipo de barragem e boas condições de circulação para as inspeções visuais a jusante.

No caso em questão, essa faixa foi considerada de dimensões apropriadas, pois permite a circulação de viaturas e a circulação quinzenal dos inspetores, para a observação das regiões mais baixas da fundação (no sentido longitudinal), para a observação



FIGURA 9 – Faixa de inspeção a jusante da barragem de Três Marias,

delimitada pela linha tracejada em vermelho (Fonte: Googlearth).

FIGURA 10 – Vista da faixa de inspeção a jusante da barragem de Três Marias.

FIGURA 11 – Faixa de inspeção a jusante da barragem de São Simão, na

região da ombreira esquerda.

de eventual infiltração através do núcleo argiloso.Portanto, para barragens há algumas décadas em operação,

deve-se avaliar cada caso em particular, empregando-se conhecimento técnico e bom senso para a seleção da largura mínima da faixa de inspeção a jusante. Devem ser consideradas as condições locais, o histórico de monitoramento e manutenção, assim como o custo de manutenção dessa faixa limpa durante todo o período operacional. Casos específicos, envolvendo barragens classificadas como de elevados danos potenciais a jusante, também poderão justificar o caso de faixas de inspeção mais amplas.

Como exemplos de barragens que possuem delimitadas faixas de segurança mais amplas, podem ser citadas as barragens de terra de Três Marias e São Simão, operadas pela Cemig GT e apresentadas nas Figuras 9 a 11. Para estas barragens, as características dos solos de fundação e da área imediatamente a jusante, bem como o histórico de monitoramento e manutenção, foram decisivos na definição da extensão a ser mantida livre de vegetação para permitir o adequado controle da segurança das estruturas.

Na barragem de Três Marias, cuja altura máxima é 72 m, está sendo mantida uma faixa de segurança com cerca de 200 m de extensão. Esta distância justifica-se pela fundação em cascalho bastante permeável, havendo a necessidade de monitoramento de toda a área a jusante e já tendo sido executadas várias intervenções com o objetivo de conduzir adequadamente as águas infiltração pela fundação.

Já na Barragem de São Simão, com altura máxima é 127 m, é mantida uma faixa de segurança variável, atingindo a distância máxima de cerca de 200 m na região da ombreira esquerda, em decorrência de locais com surgências e onde houve a necessidade

de construção de um filtro invertido e sistemas de drenagem tipo “espinha de peixe”.

5. PRINCIPAIS CONCLUSÕES

“All tree and woody vegetation growth on earthen dams is undesirable and has some level of detrimental impact upon operation, performance, and safety of an earthen dam” [1].

Entretanto, deve-se considerar que nem toda árvore ou arbusto sobre uma barragem, ou faixa a jusante, impõe o mesmo impacto sobre suas condições de segurança.

No estabelecimento da largura da faixa de inspeção a jusante procurou-se considerar dentre os aspectos intervenientes, os

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seguintes pontos:• Possibilidade da raiz das árvores bloquear o sistema de

drenagem existente junto ao pé de jusante, com implicações diretas nas condições de estabilidade do aterro;

• Necessidade de manutenção da superfície do aterro limpa de árvores, arbustos e capim muito alto, para facilitar as inspeções de campo;

• Características de projeto, em especial do sistema de drenagem interna, as condições geológico-geotécnicas de fundação, das ombreiras e da área imediatamente a jusante;

• Levar em consideração que muitas das barragens de terra brasileiras possuem até alguns quilômetros de extensão, devendo-se, portanto, limitar a largura para não implicar em altos custos de manutenção;

• Considerar as condições locais no caso de barragens já em operação, assim como o histórico de monitoramento e manutenção.

No estabelecimento do critério aqui proposto, para barragens de menor porte (H<20m), um mínimo de 15 m de largura a jusante do pé da barragem, para o caso de estruturas com poços de alívio a jusante, e um mínimo de 10 m para o caso de barragens com enrocamento de pé.

Para barragens de maior porte recomenda-se a largura mínima conforme apresentado na Tabela 3, a seguir.

Altura máxima da barragem Largura da Faixa Jusante20 < H < 50 2050 < H < 80 3080 < H < 150 40

Tabela 3 – Largura da faixa a jusante para as barragens de maior porte.

Julgou-se que, mais importante que a largura dessa faixa, seria evitar árvores em regiões da barragem com sistema de drenagem tipo poços de alívio, sobre o qual a ação das raízes pode obstruir a saída do sistema de drenagem interna da barragem, com implicações diretas sobre suas condições de estabilidade.

Deve-se, entretanto, alertar ao proprietário que a faixa de segurança a ser adquirida pelo mesmo, a qual deverá ser mantida durante toda a operação da barragem deverá ter um mínimo 50 m a jusante (para barragens de menor porte), objetivando se evitar obras futuras envolvendo escavações muito próximas do pé da barragem. Para as barragens acima de 50 m de altura máxima, essa faixa deverá ter um mínimo de 100 m a jusante do pé da barragem.

6. PALAVRAS CHAVES

Barragem de terra, inspeções de campo, segurança, árvores, arbustos.

Ideiajato



7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] U.S. BUREAU OF RECLAMATION (1989) – “Guidelines for Removal of Trees and Others Vegetation Growth From Earth Dams, Dikes and Conveyance Features”, Bulletin No 150, Water Operation and Maintenance, December 1989, pp. 1-3;

[2] ROCHE Jr, A.J., SMITH, R.L., RUZICKA, D., STAHL, J.K., BERGER, C.E., MARSH, W.D. (2005) – “Guidelines for Inspection and Maintenance of Dams”, Connecticut Department of Environmental Protection, Inland Water Resources Division;

[3] FEMA (2005) – “Technical Manual for Dam Owners – Impacts of Plants on Earth Dams”, Manual FEMA 534, September 2005;

[4] DNRC – MONTANA – “Dam Safety – Fact Sheet”, Montana Department of Natural Resources and Conservation – Water Resources Division, Trees and Brush – Fact Sheet 5;

[5] DNR – ILLINOIS – “Procedural Guidelines for Preparation of Technical Data to be Included in Application for Permits for Construction and Maintenance of Dams”, State of Illinois, Department of Natural Resources Office of Water Resources;

[6] HARDER, L.F., KROLL, R., BUCK, P.E.F., INAMINE, M., BERRY, A.M. (2011) – “Investigation of Tree Root Penetration Into a Levee Soil-Cement-Bentonite Slurry Cutoff Wall – Part II”, Dam Safety 2011, da ASDSO – Association of State Dam Safety Officials”.

João Francisco Alves Silveira Consultor nas áreas de Instrumentação e Segurança de Barragens, tendo atuado no projeto e análise da instrumentação da Barragem Principal de Itaipu e das UHE’s Água Vermelha, Três Irmãos, Xingó, Itá, Sto. Antônio, Jirau e Complexo CERAN. Presidiu a Comissão Internacional “Ad Hoc Committee on Small Dams” do ICOLD entre 2005 e 2011 e atua como consultor do Grupo Banco Mundial em Brasília, na elaboração de guias da ANA visando a Inspeção, Manutenção e Instrumentação de Barragens. Autor de dois livros técnicos sobre Instrumentação de Barragens de Terra e de Concreto, publicados em 2003 e 2006.

Arthur Couto ManteseEngenheiro Civil formado pela Escola de Engenharia de São Carlos – EESC USP, tem atuado junto à SBB Engenharia nas áreas de Instrumentação e Segurança de Barragens desde 2010. Participou de inspeções e análise da instrumentação de cerca de 40 PCHs e 10 UHEs, dentre elas as usinas do Complexo CERAN, Canoas I e II , Jurumirim, Chavantes e Jirau.

Ideiajato

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UMA ALTERNATIVA BÁSICA AO CONCRETO COMPACTADO COM ROLO (CCR)

Francisco Rodrigues ANDRIOLO | Diretor - Andriolo Engenharia Ltda.

José Eduardo MOREIRA | Diretor - PCE

A ideia básica de Jerome Raphael – da Universidade da Califórnia-Berkeley, nas Conferencias de Asilomar, em 1970- era a de se construir um maciço de barragem com solo-cimento.Decorrente dessa ideia se desenvolveu a Metodologia do CCR- Concreto Compactado com Rolo, que hoje se mostra aceita e consistente em todo o mundo. A ideia básica de uso de solo-arenoso-aglomerante se mostra uma alternativa, que pode ser útil ao Projeto e Construção de Barragens no Brasil, e que pode ser uma opção para locais com pouca disponibilidade de materiais terrosos de baixa permeabilidade, locais com fundações não competentes para um corpo rígido de concreto, e, também, como parte do corpo de vertedouros não controlados. Essa alternativa é debatida pelos autores no presente texto.

The basic idea of Jerome Raphael-University of California-Berkeley, in Conferences of Asilomar-USA, in 1970-was to build a massive dam with soil-cement. Due to this idea, was developed the methodology of the RCC- Roller Compacted Concrete, which today is accepted and consistent throughout the World. The basic idea of using Sandy Soil-Cement can be an alternative, which may be useful to the project and construction of dams in Brazil, and that may be an option for sites where there is a need for large spillways on foundations not competent for a rigid body as the concrete. This alternative is discussed, by the authors, in the text.

RESUMO ABSTRACT


O Concreto Compactado com Rolo (CCR) foi adotado no cenário de construção de barramentos, efetivamente, em 1982, com a construção das

Barragens de Shimagigawa (Japão) e Willow Creek (Estados Unidos). No Brasil a Prática do CCR foi introduzida em 1977 [01], usado como pavimento e enchimento (back filll). Durante os anos 80 até meados dos 90, o Brasil situou-se na estatística do cenário Mundial de construção de barragens em CCR, ao redor do 5º. e 6º. lugar, sendo que a partir de 1994 com a construção da Barragem sobre o Rio Jordão, implantou um grande número de Barragens, ultrapassando a 100, nos anos 2013/14, o que fez o País a ser, desde 2003 [01], o segundo colocado em número de Barragens em CCR, no Mundo, somente sendo ultrapassado pela China.

Por outro lado o Documento [02], emitido pela Agencia Nacional de Água cita ao início o que se copia:

1. DISPONIBILIDADE HÍDRICA

O Brasil apresenta uma situação confortável, em termos globais, quanto aos recursos hídricos. A disponibilidade hídrica per capita, determinada a partir de valores totalizados para o País, indica uma situação satisfatória, quando comparada aos valores dos demais países informados pela Organização das Nações Unidas (ONU). Entretanto, apesar desse aparente conforto, existe uma distribuição espacial desigual dos recursos hídricos no território brasileiro. Cerca de 80% de sua disponibilidade hídrica estão concentrados na região hidrográfica Amazônica, onde se encontra o menor contingente populacional e valores reduzidos de demandas consuntivas. O conhecimento da distribuição espacial da precipitação e, conseqüentemente, o da oferta de água, é de fundamental importância para determinar o balanço hídrico nas bacias brasileiras. Acrescenta-se, ainda, a variabilidade da distribuição anual das precipitações / vazões.

3.1 . Usos consuntivos

Verifica-se que, em 2010 comparativamente a 2006, houve um aumento de aproximadamente 29% da retirada total do país, passando de 1.842 m3/s para 2.373 m3/s. Esse aumento ocorreu, principalmente, devido à vazão de retirada para fins de irrigação que passou de 866 m3/s (47% do total) para 1.270 m3/s (54% do

1. INTRODUÇÃOtotal). Esse setor é responsável pela maior parcela de retirada, seguido das vazões de retiradas para fins de abastecimento humano urbano, industrial, animal e humano rural (este último teve uma diminuição de 50% da retirada total do País).

A vazão efetivamente consumida passou de 986 m3/s, em 2006, para 1.161 m3/s, em 20103, 18% maior, mas mantendo-se praticamente os mesmos percentuais de 2006 dos diferentes setores responsáveis por este consumo em relação ao consumo total....

PLANO NACIONAL DE SEGURANÇA HÍDRICA

A questão da segurança hídrica está associada à garantia da oferta de água para o abastecimento humano e para as atividades produtivas, de forma que se possa enfrentar as secas e estiagens ou qualquer desequilíbrio entre a oferta e a demanda de água que signifique restrição ao consumo e, consequentemente, ao desenvolvimento econômico e regional. Por outro lado, também devem ser enquadradas no âmbito da segurança hídrica as medidas relacionadas ao enfrentamento de eventos críticos de cheias e ao controle necessário para a redução dos riscos associados a inundações.

Diante de tal contexto, a oportunidade de elaboração de um Plano Nacional de Segurança Hídrica, cuja contratação encontra-se em andamento na ANA, por meio do Programa de Desenvolvimento do Setor Água - lnteráguas, com foco nas intervenções consideradas estruturantes e estratégicas do ponto de vista nacional e regional se torna evidente. O intuito do Plano é a identificação das intervenções cruciais para a solução de problemas relacionados à garantia de oferta de água, ao controle de inundações e ao estabelecimento de um programa de ações em torno de suas concretizações, além de assegurar à população segurança hídrica através da garantia de que disporá de oferta de água e da proteção contra eventos extremos....

...4. BALANÇO HÍDRICO

Apesar de, em termos globais, apresentar uma grande oferta hídrica, o Brasil possui acentuada diferença entre suas regiões hidrográficas no que diz respeito à oferta e à demanda de água. Neste sentido, enquanto bacias localizadas em áreas com uma

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combinação de baixa disponibilidade e grande utilização dos recursos hídricos passam por situações de escassez e estresse hídrico, outras se encontram em situação confortável, com o recurso em abundância....

...9.6. Segurança de barragens

Conforme o RSB 2011, considerando-se o levantamento de espelhos d’água com área superior a 20 ha, realizado entre os anos de 2004 e 2006 e as informações recebidas de todas as entidades fiscalizadoras, federais e estaduais, chegou-se a um número total de 13.529 barragens em cadastro no País, distribuídas pelos setores usuários ou produtivos da seguinte maneira:

11.748 de usos múltiplos (87%), 1.261 para geração de energia hidrelétrica (9%), 264 de rejeitos de mineração (2%) e256 de resíduos industriais (2%)...

...10. RECURSOS ALOCADOS PARA O SETOR DE RECURSOS HÍDRICOS

O panorama geral dos recursos financeiros alocados para o setor é considerado bastante complexo. Não obstante parte de suas fontes serem claramente definidas em leis e normas específicas, há grande dificuldade na identificação da alocação dos recursos financeiros aplicados no setor de recursos hídricos, uma vez que, nos registros financeiros, eles se encontram diluídos em diversas funções afins, como meio ambiente e saneamento...

....11. ANÁLISE DA SITUAÇÃO ATUAL DOS RECURSOS HÍDRICOS

11.1. Abordagem Nacional: Evolução da Situação e da Gestão dos Recursos Hídricos no Brasil

Assim como a disponibilidade hídrica, a capacidade de armazenamento também varia entre as regiões. De acordo com um levantamento inicial do volume armazenado per capita para o País e por região hidrográfica, promovido pela ANA em 2012, a capacidade de armazenamento em reservatórios artificiais (maiores que 10 hm3) por habitante no Brasil é de 3.607 m3, valor superior a vários continentes, como a América do Sul (2.428 m3/hab.) e Europa (1.486 m3/hab.) ... ...Entretanto, algumas regiões importantes em termos populacionais se mostram mais vulneráveis

quanto a essa capacidade de armazenamento, com destaque para a região Atlântico.

Sudeste (372 m3/hab.) e Leste (945 m3/hab.). Os reservatórios desempenham relevante papel como resposta de gestão dos recursos hídricos para enfrentar as dificuldades dos períodos de estiagem, pela capacidade de estocar água nos períodos úmidos e liberar parte do volume armazenado nos períodos de estiagem, contribuindo, por exemplo, para a garantia da oferta de água para abastecimento humano e irrigação...

Nota: O grifo é dos Autores desta publicação

11.1 .2. ANÁLISE DAS ÁREAS ESPECIAIS PARA A GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS

A análise de áreas especiais para a gestão dos recursos hídricos mostra que a gestão está caminhando de encontro com os locais onde ela é mais necessária, mostrando uma eficiência da gestão dos recursos hídricos no Brasil. Entretanto, atenção deve ser voltada às UPHs do Semiárido e do Sul do País, nas quais a existência de problemas com o balanço quali-quantitativo nem sempre vem sendo acompanhada por um fortalecimento dos mecanismos de gestão de recursos hídricos...

... O conjunto cada vez mais robusto de informações sobre a situação e a gestão dos recursos hídricos, apresentado nos Relatórios, vem permitindo a percepção de mudanças no setor, assim como avanços e gargalos na gestão da água no País. Dado o conjunto de dados evolutivos apresentados ano a ano, torna- se possível a sinalização de futuras necessidades de ação, capaz de orientar os gestores sobre novas prioridades para a gestão dos recursos hídricos...”

O Relatório da ANEEL- Atlas de Energia Elétrica do Brasil - 3ª. Edição [03] informa:

.... o Brasil que, embora seja bastante dependente do petróleo, em 2007 conseguiu transformar a biomassa na segunda maior fonte produtora de energia local e obtém a maior parte da energia elétrica consumida proveniente de recursos hídricos – e, portanto, renováveis e ambientalmente “limpos”....

.... O foco principal do Atlas, entretanto, são os recursos energéticos e a geração de energia elétrica. A segunda parte da edição concentra-se em fontes renováveis – energia hidráulica, biomassa e o grupo chamado de Outras Fontes... ‘

TECNOLOGIA E MATERIAIS :: UMA ALTERNATIVA BÁSICA AO CONCRETO COMPACTADO COM ROLO (CCR)

....3.3 POTENCIAIS E GERAÇÃO HIDRELÉTRICA NO BRASIL

Além disso, em todo o mundo, o Brasil é o país com maior potencial hidrelétrico: um total de 260 mil MW, segundo o Plano 2015 da Eletrobrás, último inventário produzido no país em 1992. Destes, pouco mais de 30% se transformaram em usinas construídas ou outorgadas. De acordo com o Plano Nacional de Energia 2030, o potencial a aproveitar é de cerca de 126.000 MW...

Nota: O grifo é dos Autores desta publicação.

Ou seja, os cenários citados pelos Documentos da ANA e da ANEEL, evidenciam que, apesar do descompasso da Gestão das Entidades Públicas em ater-se às advertências dos Técnicos, há a necessidade de continuar construindo Barragens com Reservatórios, não só para fins específicos como gerais e múltiplas.

O momento atual (11/2014), crítico quanto a disponibilidade hídrica para abastecimento humano em diversos locais do país (por exemplo, os reservatórios do rio Paraíba do Sul estão com volume armazenado de apenas 3,5 % do volume total), e, para geração hidrelétrica (reservatórios da região sudeste e nordeste com 15,2 % e 13 % do volume útil, respectivamente). Estes dados reforçam a necessidade de construção de reservatórios com volumes ideais de acumulação/regularização.

2. SITUAÇÃO ATUAL – TIPOS DE BARRAGEM / MATERIAIS

2.1. MODELO- TIPOS DE MATERIAIS E BARRAMENTOS

Os barramentos, na maioria dos Países, têm usado como matriz resistente os seguintes materiais básicos:

• Solos;• Rochas;• ConcretosEsses materiais de modo individual ou combinado, com

derivações de sub tipos (Mista; Com face do tipo A, ou B; Gravidade, Gravidade Aliviada; Contrafortes; Arco Cilíndrico ou Duplo, etc.) ou nomenclatura (Com Núcleo Tal ou, em CCR, ou etc... com mais ou menos Material Pozolânico e/ou cimento) preenche as necessidades dos barramentos.

Entretanto, evidencia-se que isso pouco difere do que os Romanos e Árabes utilizaram desde o início da Era Cristã, na

Gerenciamento de Empreendimentos

e Engenharia do Proprietário

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55(41)3324-8411

PresidenteEdilberto Maurer – [email protected]

Diretor TécnicoSimão Blinder – [email protected]

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construção de barragens e que ainda se, mostram úteis e duráveis. O conhecimento das propriedades e ferramental de cálculos,

modelos estruturais e a velocidade permitida pelos computadores, possibilitaram e continuam induzindo a otimizações.

Por exemplo, o uso do concreto massa nas barragens Brasileiras, possibilitou um avanço no conhecimento das propriedades a longo prazo, o que permitiu especificar parâmetros à idade de 180 e/ou 365 dias trazendo economia substanciais, principalmente ao se entender a logística de transporte no imenso território do País. Isso desde os anos 70, sendo que em outros Países isso começou a ser adotado nos anos 90.

O uso de CCR no Brasil primordialmente não decorreu do baixo consumo de aglomerante, que já era praticado nas barragens de concreto brasileiras, mas sim pela velocidade e simplicidade de construção.

Por outro lado o uso de camadas de concretagem de pequena espessura (0,3m) como adotado no CCR, induziu a dois aspectos:

• De um lado simplificador: o conhecimento do comportamento térmico decorrente da hidratação do aglomerante, e a situação proporcionada pela área do topo da camada, e sua difusão, permitindo uma troca de calor com ambiente ainda na fase de geração máxima de calor, e;

• De outro lado complicador: que decorre de um maior número de Juntas de Construção a tratar, e necessidade de se ter a estanqueidade e não causar alteração do monolitísmo.

Esses aspectos, ainda (em 2015), continuam chamando a atenção e requerendo esforços de ensinamentos e treinamentos, para a devida compreensão.

2.2. ASPECTO E NECESSIDADES PARA O BRASIL

De [03] pode-se lembrar:

Premissa I

Não há SOLUÇÃO ÚNICA para todas as Barragens! Cada local, cada tipo de material disponível implica em ajustes! De Engenhosidade!

• Não existe “um único” tipo de Barragem para um local!;• Há um tipo e arranjo, que se adapta ao local de um barramento-

aproveitamento, que “melhor” se enquadra às condições de:o Momento (Custos praticados à época);o Cronologia;

o Condições Topográficas - Geológicas;o Disponibilidade de Materiais;o Segurança;o Conhecimento (das várias partes envolvidas)

• Há, então, um tipo de barramento que convém àquela obra, àquela época.

O importante é que os Profissionais envolvidos, as Comunidades Técnicas e Representativas e Empresas de Projeto e Construção, disponibilizem soluções econômicas- seguras- rápidas- vantajosas aos interesses do País e da Sociedade!

Não se deve, prioristicamente, eliminar uma eventual solução por questões individuais, ou de âmbito restrito-confinado, e muito menos por paixão ou vaidade!.

Premissa II

No Brasil a média da altura de todas as barragens construídas (hidrelétricas, Obras de Abastecimento, Contra enchentes, etc...) esta ao redor de 60 a 70m.

Considerando essa Altura Média, de 70m, e visualizando uma Barragem tipo Gravidade, ter-se-á Tensões Efetivas (fd), no corpo da Barragem, inferiores a 2,0MPa (ver tabela a seguir). Isso leva a Tensões Requeridas (fck) da ordem de no máximo (para Coeficientes Usuais de 3) 6,0MPa, que por sua vez leva à necessidade de Resistências Médias a serem obtidas da ordem de 7MPa. Diga-se 8,0MPa, para um âmbito mais genérico. Para as Barragens de Concreto (CCR ou CVC Massa) há uma necessidade de um Teor de Aglomerante da ordem de 60 kg/m3.

Ao se considerar efeitos Sísmicos (além de 0,05g que é adotado nos Códigos Brasileiros) em outros Países essa Tensão Requerida pode variar um pouco mais, ou a Geometria da Seção Transversal pode ser ajustada convenientemente.



Notas:(a) Condição de Carregamento Normal- Peso Próprio + Empuxos(b) Condição de Carregamento Excepcional- CCN+ Sismo (0,05g)(c) Considerando um Coeficiente de Variação de 20% e Quantil de 1 em 5 valores podendo se situar abaixo do fck (d) Rendimento (MPa/cm2)/ (kg/m3) de 0,125 à idade de 180 dias

Salienta-se ainda que, em uma região não sísmica, para seções transversais com talude de jusante da ordem de 0,85: 1,0 (H:V) praticamente o atrito é suficiente para impedir o deslizamento, minimizando a necessidade de coesão, e é válido, também, para barragem de cerca de 60m e atrito fundação- barragem de 40o.

Premissas III

Pode-se considerar como sendo o conjunto de:• Construtibilidade;• Rapidez;• Simplicidade;• Segurança;• Qualidade - Durabilidade;• Custos

Premissas IV

Minoração à interveniência Ambiental...

Ao se observar o exercício acima, nota-se que ao se otimizar o consumo de aglomerante, o custo mais relevante na composição do concreto passa a ser o dos agregados.

Disso resulta uma possível indagação:

• O que pode ser feito, adotado, avaliado para uma otimização global?

Por outro lado, um grande número de barragens no Brasil, em geral para abastecimento humano e irrigação, e de pequena a média altura, por questões hidrológicas requerem vertedouros com razoável largura útil. Nestes casos, para alturas inferiores a cerca de 25 metros e carga hidráulica vertente de 2,0 a 3,0 metros, a alternativa de barragem de solo granular –cimento, e proteção do talude de jusante com concreto é uma alternativa que não deve ser descartada apriori.

3. DISPONIBILIDADE TÉCNICA

3.1. CONCEITUAÇÕES

A idéia da Técnica de Construção do CCR, foi mencionada inicialmente nas conferências de Asilomar- Califórnia, como pode ser convenientemente lembrada:

• RAPHAEL, J.M.- “The Optimum Gravity Dam- Proceedings of the Rapid Construction Concrete Dams”- ASCE- Asilomar- California-USA- March-1970 [04]

• CANNON, R.W.- “Concrete Dam Construction Using Earth Compaction Methods”- Anáis do Economical Construction of Concrete Dams- Asilomar- California- USA- May-1972 [05];

• RAPHAEL, J.M.- “Construction Method for the Soil- Cement Dam”- Anáis do Economical Economical Construction of Concrete Dams - Asilomar- California- USA- May-1972 [06]; e respectivas discussões, devem ser sugeridas para a devida compreensão. Disso nota-se a sugestão original de usar o Solo-Cimento. E isso pode levar à indagação:

• Qual(is) a(s) razão(ões) para não se utilizar o Solo-Cimento como elemento resistente em barragens de pequena ou média altura, como as da necessidade Brasileira?

• Desconhecimento?!• Dúvidas?!• Desinteresses?!• Mesmices?!

É evidente que esses argumentos não cabem à comunidade técnica. Deve-se então buscar fazer entender a disponibilidade e induzir ao conhecimento para o uso.

3.2. CRONOLOGIA DE DESENVOLVIMENTO E CONHECIMENTO

A FIGURA 3.1 a seguir mostra uma linha de desenvolvimento para o melhor entendimento das possibilidades, podendo evidenciar.

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FIGURA 3.1- Cronologia do desenvolvimento tecnológico do Solo-Cimento e o do uso atual do barramento

Ordem Assunto ReferênciasA Início de uso do Solo – Cimento- Década de 30, tanto Internacional, como

Nacionalmente, para pavimentação[07] & [08]

B Uso do Solo- Cimento para a proteção de talude em barragens, década de 50 nos Estados Unidos e Década de 80 no Brasil

[09]; [11] & [13]

C Conhecimento de Propriedades Básicas desde a década de 30, e de várias Pro-priedades desde a década de 50, No Brasil a CESP buscou realizar um Estudo de várias propriedades Mecânicas e Elástica nos anos 80 e 90, para uso em barragens

[10]; [14]; [15]; [16] &[17]

D Aplicação do Conceito de Solo-Cimento para uso como elemento resistente do corpo da barragem, desde:a) Japão- 1993;b) China- 2004;c) Turquia- 2005;d) Iran- 2010

[18];[19];[20];[22]



A FIGURA 3.1 evidencia que o Brasil tem acompanhado o desenvolvimento e conhecimento das propriedades do solo-cimento, de maneira análoga à de outros Países.

De outro modo sabe-se o solo arenoso possui consistência granulosa como a areia. E também, [23]

...os solos arenosos, presentes em grande parte do território brasileiro, apresentam ...., .... quando manejados adequadamente, utilizando práticas conservacionistas adequadas e sustentáveis, podem se tornar produtivos e economicamente viáveis...

3.3. EXEMPLOS ATUAIS DO EMPREGO DO CONCEITO DO SOLO CIMENTO PARA MACIÇO DE BARRAGENS

Os exemplos mais significativos do uso do Solo-Cimento como elemento resistente, como indicado na década de 70 [06] vêm do Japão [18,22 a 30] .

Figuras 3.2 - Uso de CSG (Cement Sand & Gravel) na

construção de várias barragens para contenção de cheias (Sabo

Dams) no Japão

4. POTENCIALIDADE TÉCNICA DO SOLO-CIMENTO PARA USO COMO BARRAGEM

4.1.CARACTERÍSTICAS

A publicação [03] forneceu propriedades de 3 tipos de solos sendo que aqueles contendo de 5% a 35% de finos menores que 0,075mm, de pouca plasticidade, produzem as misturas de Solo Cimento mais econômicas. Solos “cascalhosos”, são ainda mais econômicos. Solos mais finos requerem um maior teor de cimento. As graduações granulométricas podem ser menos restritivas que as usuais para concretos

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A água é necessária para a mistura dos Solos-Cimentos, sendo que os Solos mais arenosos requerem de 7% a 10% da massa do solo (145kg/m3 a 220kg/m3), e os mais argilosos podem chegar de 10% a 13% (180kg/m3 a 260kg/m3).

4.2 DOSAGENS

Vários critérios têm sido usados para as dosagens do Solo-Cimento, sendo que o mesmo conceito adotado para o CCR é aplicável ao Solo- Cimento, mesmo porque há muita semelhança, e é ilustrado a seguir [07].

4.3. PROPRIEDADES

As diversas publicações Internacionais e Nacionais permitem o domínio das diversas propriedades para o uso seguro desse material.5. ASPECTOS PARA USO EM BARRAGEM

As discussões para uso desse material como elemento resistente em barragens, além dos exemplos citados precedentemente, principalmente no Japão, foram debatidos na publicação [03], quando então evidenciou-se a potencialidade do uso desse material, aplicado de modo até mais simples que o CCR.

Figura 4.1 - Comparação entre o Solo Cimento e outros concretos. [07]

6. PALAVRAS CHAVE:

Concreto compactado com rolo; Solo-cimento; Solo Arenoso; Propriedades.

7. REFERÊNCIAS

[01] ANA - Agência Nacional de Águas- Conjuntura dos recursos hídricos no

Brasil: 2013-ISBN 978-85-882100-15-8;

[02] Agência Nacional de Energia Elétrica – Aneel- Atlas de Energia Elétrica do

Brasil-3ª. Edição-Brasília-2008-ISBN: 978-85-87491-10-7

[03] ANDRIOLO, F. R.- O CCR é Suficiente? Ou Vamos Utilizar o Solo-

Cimento como Elemento Estrutural na Construção de Barragens? Anais da 50a.

Reunião do IBRACON – Salvador - Brasil- 2008

[04] RAPHAEL, J.M.- “The Optimum Gravity Dam- Proceedings of the Rapid

Construction Concrete Dams”- ASCE- Asilomar- California-USA- March-1970

[05] CANNON, R.W.- “Concrete Dam Construction Using Earth Compaction

Methods”- Anáis do Economical Construction of Concrete Dams- Asilomar-

California- USA- May-1972;

[06] RAPHAEL, J.M.- “Construction Method for the Soil- Cement Dam”-

Anáis do Economical Economical Construction of Concrete Dams- Asilomar-

California- USA- May-1972;

[07] PCA- Portland Cement Association- “Soil- Cement Technology for

Pavements: Different Products for Different Applications”- 2005

[08] ABCP- Associação Brasileira de Cimento Portland- Portal: “Solo Cimento-

Aplicabilidade”- 2014

[09] United States-Department of the Interior- Bureau of Reclamation- “10-

Year Test of Soil-Cement Slope Protection for Embankments”- Denver- Colorado-

USA- September 1951;

[10] Earl J. felt; Melvim S. Abrams-“Strength and Elastic Properties of

Compacted Soil-Cement Mixtures”- PCA- Portland Cement Association-

Reprinted by ASTN Special Technical Publication No. 206- 1957

[11] Sgarboza, B.C.; Abdalla Saad, M.N.- “Relatório de Viagem aos Estados

Unidos”- CESP- 25 de Setembro a 18 de Outubro de 1981- Ilha Solteira-SP-Brasil;

[12] International Water Power & Dam Construction- Year Book 2013 - United

Kingdom- 2013

[13] SGARBOZA, B. C.; ALMEIDA, S. J.; EUSTAQUIO, J.O.F.; HELLVIG, A.J.;

MELLIO. A.- “Proteção de Taludes com Solo-Cimento- Estudos e Aplicações

nas Obras de Porto Primavera e Rosana”- . Anáis do XV Seminário Nacional de

Grandes Barragens- Rio de Janeiro-Novembro/1983;

[14] Federal Highway Administration- U. S. Department of Transportation-

“Fly Ash for Highway Engineer- Technology Transfer”- July-1986;

[15] Instituto de Pesquisas Rodoviárias- “Influência da Variação do Teor de

Cal em Misturas Pozolânicas”- 21ª. Reunião Anual de Pavimentação- Salvador-

1986;

[16] CESP- Ilha Solteira- “Estudo de Misturas de Solos e Aglomerantes como

Alternativa para a Construção de Barramentos”- Relatório LEC-E-07/94- 1994;

[17] ANDRIOLO, F.R.; OLIVEIRA, P.J.; SALLES, F.M.-“Soils & Cementitious


Materials- A Technical Option fr Use as a Structural Element for Dams”- . Anáis

do International Symposium on Roller Compacted Concrete Dams- Santander-

Spain – Outubro- 1995;

[18] Tadahiko Sakamoto- “Current Activities on Construction and

Management of Dams in Japan”-1991;

[19] YANG Zhao-hui; HAO Qi-xing; FU Xiang-ping; CHEN Wan-min; FU

Chang-sheng- “Study on CSG dam construction technique and its application

to Daotang Reservoir Project”- Guizhou Provincial Water Conservancy &

Hydroelectric Survey Design & Research- China-2004;

[20] Öncü Polat & Nejat Demirörs- Beydag RCC Dam – Design Philosophy

to Simplify The Construction”- Anais da 50a. Reunião do IBRACON – Salvador

- Brasil- 2008

[21] U.S. Bureau of Reclamation -Carta do Bureau of Reclamation ao eng.

Francisco Rodrigues Andriolo- com Fotos sobre o Reservatório de Bonny- 18

de julho de 2008;

[22] Zaniar Tokmechi- “Structural Safety Studies of Kahir Dam in Iran”-

Middle East Journal of Scientific Research- 2010

[23] Universidade do Oeste Paulista – UNOESTE -“Simpósio Brasileiro de

Solos Arenosos”- SBSA, Presidente Prudente- SP-Brasil- Outubro de 2014

[24] Hirose, T.; Fusisawa, T.; Nagayama, I.; Yaoshida, H.; Sasaki, T.- “Design

Criteria for Trapezoidal-Shaped CSG Dams”- ICOLD Workshop- Dresden-

2001;

[25] “Currents Activities on Dam in Japan”- Japan Comission on Large Dams-

2002;

[26] Hanada, H. & Tamezawa, T.- “CSG Metgod Using Muck Excavated From

the Dam Foundation”- Roller Compacted Concrete Dams- Congress Spain 2003;

A Intertechne é uma empresa de Consultoria, Projetos de Engenharia, e Gerenciamento de Obras de geração de energia, metrô, aeroportos, portos, ferrovias, óleo e gás e outras obras de infraestrutura, com uma larga e bem sucedida experiência no setor, em todas suas etapas: estudos de viabilidade, projetos básicos, projetos executivos e gerenciamento da construção.

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Francisco Rodrigues AndrioloÁreas de atuação: Construções de Concreto e Materiais; Materiais para Concreto; Laboratórios e Ensaios; Pesquisas; Inspeção; Controle de Qualidade; Instrumentação de Auscultação; Técnicas de Construção; Planejamento e Infra-estrutura de Produção e Colocação de Concretos. Concretos Massa, Pré-moldado, Protendido, Fibroso, Projetado, Bombeado, Submerso, a Vácuo, Pré e Pós Resfriado, CCR-Compactado a Rolo; Reparos.

José Eduardo MoreiraNononon no non onon on on no. Nononon no non onon on on no Nononon no non onon on on no. Nononon no non onon on on no. Nononon no non onon on on no Nononon no non onon on on no Nononon no non onon on on no. Nononon no non onon on on no Nononon no non onon on on no. Nononon no non onon on on no. Nononon no non onon on on no Nononon no non onon on on no

[27] Hirose, T.; Fusisawa et ALLI- “Design Concept of Trapezoidal-Shaped

CSG Dam”-Roller Compacted Concrete Dams- Congress Spain 2003;

[28] Hirose, T.; Fusisawa et ALLI- “Concept of CSG and its Material Properties”

- Roller Compacted Concrete Dams- Congress Spain 2003;

[29] “Sabo Dam Made of Soil Cement (INSEN Method) in Shishinoe Valley”-

Sabo Department – Yamaguchi Prefectural Department- 2005;

[30] T.; Fusisawa et ALLI- “Material Properties of CSG For Seismic Design

of Trapezoidal-Shaped CSG Dam”- 13th World Conference on Earthquake

Engineering- Vancouver, B.C.; Canada-August-2004;

[31] Yunfeng Peng- “Study on Structural Characteristics of CSG Dam”-

College of Hydraulic & Environmental Engineering- China Three Gorges

University- 2014.

B


50 ANOS DE EXPERTISE EM HIDROENERGIA Há cinco décadas, a LEME Engenharia participa dos principais empreendimentos hidrelétricos do Brasil e América Latina, atuando desde a fase de estudos e projetos até sua implantação � nal.

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ASPECTOS DE METODOLOGIAS CONSTRUTIVAS ADOTADAS EM OBRAS DE BARRAGEM –SOB A ÓTICA DA QUALIDADE PROGRAMÁTICA - VANTAGENS - CUIDADOS

Francisco Rodrigues ANDRIOLO | Diretor - Andriolo Engenharia Ltda.

Luiz Edmundo FRANÇA RIBEIRO | Diretor - França Ribeiro Consultoria Ltda.

• Para que serve uma Obra Pública? • Quais as Envoltórias de Ações e Procedimentos para que ela seja Durável e Vantajosa (Para TODOS- Administração Pública- Empresários- Cidadãos)? • Provavelmente deva-se fazer algumas reflexões sobre o Tema, principalmente em Obras de Barragens, no País que busca ser Lider na Produção de Hidroeletricidade?Os Autores, baseado nas suas modestas experiências, buscam citar exemplos e trazer para debates, alguns apectos recentes- dos últimos 15 anos- que, ao próprio juizo e comparações com o cenário em outras Obras Brasileiras e em Outros Países, merecem uma retroanálise e ações de ajustes.

Palavras chave: Formas Deslizantes, Pré-montagem armaduras, Bombeamento, Reparos, Custos

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RESUMO ABSTRACT

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Como pode-se conceituar uma Obra de Concreto?• Por um Pensamento (inteligência) firme, detalhado, planejado de tal forma a não induzir dúvidas ou riscos excepcionais (EMPRESÁRIO DO PROJETO);• Por um conjunto de ações que tranformam o local na Obra que se Projetou. Ações essas, estabelecidas com experiência, planejamento, organização, usando materiais disponíveis e de qualidade, para com as Práticas qualificadas, e mão de obra habilitada, a construir a(s) estrutura(s) (EMPRESÁRIO DE CONSTRUÇÃO);• Por um conjunto de Princípios Legais e Representativos, através de Contrato, Requisitos, Detalhes, Prazos, e disponibilidade de Recursos possibilitar a Construção, de sorte a minimizar riscos e garantir um produto de qualidade ao usuário (ADMINISTRAÇÃO DO BEM PÚBLICO, SUPERVISÃO)

Quais são os Potenciais problemas que induzem a um Concreto com qualidade (conceito que deve estar firme na Responsabilidade Contratante-Contratado) duvidosa?

• Um Projeto inadequado - mas que aqui não será abordado;• Materiais, Composição, Práticas, Procedimentos que possam afetar a Qualidade e decorrente Durabilidade (conceito que também deve estar firme na Responsabilidade Contratante - Contratado) que aqui será tema para debates;• Uma Administração/ Supervisão com induções unilaterais, com tendências, e/ou insensatas mas que aqui não será abordado, mas o assunto a ser detalhado poderá servir para condicionantes e ajustes futuros.

Dentro dos Potenciais Problemas na Construção pode-se considerar:

• Materiais de conhecimento e desempenho duvidoso, decorrente da falta de conhecimento sobre os mesmos;• Composições dos materiais (Dosagens) inadequadas;• Práticas que poder ser consideradas consagradas porem aplicadas com procedimentos inadvertidos os inadequados, causando falhas inesperadas e que as vêzes são inesplicáveis com base na tal “consagrada prática

Ao se debater sobre Qualidade - Durabilidade, deve-se, primei-ramente, entender o conceito do que se quer discutir. Assim é que:

• Qualidade compreende o grau de atendimento (ou

1. INTRODUÇÃOconformidade) de um produto, processo, serviço ou ainda um profissional a requisitos mínimos estabelecidos em normas ou regulamentos técnicos, ao menor custo possível para a sociedade. Conjunto de características de um produto que tem a capacidade de satisfazer as necessidades que foram estabelecidas para o mesmo. • Durabilidade é a capacidade de duração de um produto. Atendimento com segurança à função e aparencia estabelecidas, por um período estimado sem muita manutenção, considerando o ambiente em que se insere.

Um dos temas atuais é o sucesso do uso de Formas Deslizantes e suas vantagens. Entretanto há a necessidade de cuidados, exemplificadas pelas diversas ocorrências observadas no últimos anos, nas Obras de Hidrelétricas.

Os autores com este texto não pretendem se constituir em Cavaleiros do Apocalipse, mas sim chamar a atenção para ocorrências –Sistemáticas- que são observadas. E se são Sistemáticas deve-se buscar corrigi-las, também com ações sistemáticas.

2. ASPECTOS DE DESENVOLVIMENTO

O início da aplicação de formas deslizantes para algumas estruturas de hidrelétricas ocorreu na obra da UHE Itumbiara, pela Mendes Júnior em 1978, e simultaneamente em Março de 1978, a mesma equipe, agregando-se ao grupo da UNICON estendeu o uso de Formas Deslizantes para os serviços de concretagem nas estruturas de Desvio em Itaipu [01].

Em sequência, o processo, com a adição de armaduras pré-montadas (prática adotada anteriormente em outras obras do Setor Hidrelétrico Brasileiro), foi ampliado e consolidado, principalmente na estrutura das Casas de Força de Itaipu. [02 & 03]

De outro modo também, as Formas deslizantes começaram a ser usadas para a moldagem da Face nas Barragens de Enrocamento (como Foz do Areia- ao redor de Abril/Maio de1978). [04 & 05]

Uso de Formas deslizantes nos blocos de Jusante da Estrutura de Desvio de Itaipu- Março/1978

TECNOLOGIA E MATERIAIS :: ASPECTOS DE METODOLOGIAS CONSTRUTIVAS ADOTADAS EM OBRAS DE BARRAGEM


Uso de Formas deslizantes e concretagem com correia transportadora nos blocos Centrais da Estrutura de Desvio

Uso de Formas deslizantes na Laje de Jusante do Vertedouro de Tucuruí - 1981

Exemplo do intenso uso de Formas Deslizantes (desde os anos 90), em Muros Laterais de Vertedouro

Exemplo do intenso uso de Formas Deslizantes (desde os anos 90), em Pilares de Vertedouro

Exemplo do intenso uso de Formas Deslizantes (desde os anos 90), em Casas de Força e Tomadas D’Água

Exemplo do intenso de adoção da pré-montagem de armadura em conjunto com Formas Deslizantes e Bombeamento do Concreto (desde os anos 90), em Pilares de Vertedouro

Armadura Pré-montada e sistema de deslizamento preparado para execução de uma Tomada D’Água em Xingo - 1991

Uso de sequencial de Formas deslizantes nas Casas de Forças (1, 2 e 3) em Itaipu – Julho 1980

Uso de Formas deslizantes na Estrutura de Desvio de Xingo - 1990

Uso de Formas deslizantes na Casa de Força 01 de Itaipu - Junho/1980

Nos anos 80 durante a construção das UHEs de Tucuruí e Xingo, os processos de pré-montagem, deslizamento e armação foram aplicados amplamente.

A partir dessa época esses procedimentos foram disseminados em construções de hidrelétricas, no Brasil e em outros países (pelas Construtoras Brasileiras). Apesar dessa metodologia estabelecer-se desde o final dos anos 70, não foram criados padrões técnicos adequados sobre os procedimentos, cuidados, exigências, traduzindo-os para especificações técnicas e segurança do trabalho para este processo construtivo.

De outro modo, e contemporaneamente (ao redor da segunda metade dos anos 90, as atenções sobre a minimização do consumo de aglomerante, foram deixadas de lado pelos Concessionários-Construtores, e a prática do Bombeamento de Concretos passou ser privilegiada. Isso tornou-se uma prática vantajosa para os Construtores pois a mobilização-desmobilização de equipamentos simplificou-se, pela disponibilidade desse tipo de equipamento no mercado Brasileiro. Esse procedimento tem suas vantagens inegáveis, entretanto carece de reflexões e cuidados, que se propõe debater nesta publicação.

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3. COMPARAÇÕES

Sem dúvida alguma, a Alternativa (aqui definida como A-1), com uso de formas deslizantes associadas às armaduras pré-montadas e bombeamento de concreto, são procedimentos consolidados, popularizados, mais fáceis, muito cômodos e práticos para o pessoal de construção, pois além de reduzir os procedimentos de Liberação (apenas junto ao início da

concretagem), há redução dos tratamentos de juntas, se imaginar-se uma estrutura com 10m de altura.

No procedimento de camadas sucessivas com Formas Trepantes (aqui definido como Alternativa A-2), há de 5 a 10 liberações com camadas de Altura (HL) ao redor de 2m de altura, para a mesma estrutura exemplo com 10 m ou mais de altura. As Tabelas a seguir apresentam procedimentos, comparações, ocorrências e comentários.

A-1- Forma Deslizante - Armadura Pré-Montada e Bombeamento de Concreto

Tema Dificuldades Exemplo ComentáriosOs alinhamentos e posicionamentos de armaduras e embutidos ficam condicionados à rigidez e a não deformação do conjunto armaduras pré- montadas e gabaritos, estruturas estas com alturas de 8 a 20 m de altura, sendo de difícil controle e manutenção do posicionamento correto, dentro das tolerâncias admissíveis.

É comum, durante a concretagem a tentativa de correção do desvio, das armaduras verticais, utilizando ferramentas tipo “Tirfor”. Este procedimento provoca a separação de armadura do concreto já lançado, em fase de Pega, interferindo na aderência das barras e gerando caminhos preferenciais de percolação de água, impondo deficiências estruturais e de impermeabilidade (Durabilidade) à estrutura.

No processo convencional de concretagem com formas deslizantes (silos altos ou pilares de pontes, também muito altos), a armadura vertical é instalada como uma espiral, de modo que as novas barras verticais são colocadas uma a uma, sempre que a medida entre o topo do concreto lançado e o topo da barra já instalada corresponde ao valor especificado em projeto para a ancoragem destas barras. Dependendo do espaçamento entre as barras ou do número de camadas de armação, essas barras podem ser instaladas uma a uma ou em grupos de duas a quatro. Neste caso, portanto, poucos armadores são necessários e, pela forma como a armadura é montada, o topo das barras forma uma linha helicoidal ascendente. Com esta solução, a correção de eventuais deformações da armação é fácil e isenta de efeitos que possam deteriorar a estrutura como um todo.Entretanto, nas estruturas pesadas de concreto armado como os pilares de um vertedouro ou de uma tomada d’água, os volumes e as armaduras são maiores e como via de regra a estrutura está repleta de detalhes (block-outs, embutidos, etc) e a busca de reduções de prazos é relevante, a pré-montagem da armação torna-se relevante. Devido a isso a armação deve ser enrijecida para que seja mínima a necessidade de ajustes. Tendo em vista esta rigi-dez, quando o operador da forma deslizante percebe que a armadura está saindo da vertical, usualmente já é tarde e o desvio da armação persiste por muito tempo, podendo di-minuir o desvio aos poucos. Até que isto aconteça, a forma já avançou um certo comprimento.A consequência mais danosa deste afastamento da vertical é a possível dificuldade em se montar as comportas pois há casos em que o concreto tem que ser rompido em mais de 10 cm em cada face, para que cada segmento da comporta do vertedouro possa descer para sua posição de montagem.

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aTECNOLOGIA E MATERIAIS :: ASPECTOS DE METODOLOGIAS CONSTRUTIVAS ADOTADAS EM OBRAS DE BARRAGEM


Tema Dificuldades Exemplo ComentáriosA forma deslizante, normalmente, é metálica, ou com revestimento metálico, acionada através de macacos hidráulicos acoplados às vigas ancoradas em tirantes, ou suportadas na própria armadura. As tolerâncias de alinhamento, prumo e nivelamento são, quase sempre, controladas topograficamente e sendo corrigidas, quando possível, por manobras dos macacos, acionamento dos tirantes e por talhas tipo Tirfor, com resultados às vezes não satisfatórios, para a qualidade final da estrutura em construção.

O alinhamento e verticalidade são verificados e corrigidos (se possível!), durante o processo de deslizamento. Devido a fatores, como o possível deslocamento, durante o deslizamento, do conjunto armadura pré-montada – gabaritos, estas correções nem sempre são suficientes para satisfazer as Especificações.Técnicas usuais de alinhamento dos paramentos e suas tolerâncias.Desta forma este processo pode deixar de cumprir as tolerâncias das Especificações Técnicas atuais.

Tema Dificuldades Exemplo ComentáriosA velocidade de subida das formas, normalmente entre 0,10 e 0,20 m/h é um controlador para a produtividade do equipamento de lançamento de concreto.

De maneira geral os Operadores das formas deslizantes tomam como dogma a velocidade de avanço e não as características e propriedades do concreto e as condições ambiente que afetam o endurecimento inicial (Pega) do concreto.O consumo e tipo de aglomerante afeta o Tempo de Pega, a Temperatura de Lançamento do concreto e a Temperatura Ambiente também afetam o Tempo de Pega, e essa propriedade é que governa e permite o avanço do molde A subida da forma deslizante tem uma velocidade certa, que varia em função das temperaturas ambiente e do concreto fresco. A subida da forma deve ser ajustada a estes parâmetros e à garantia de que o concreto não aderirá ao molde. Se a subida é rápida demais, o concreto logo abaixo da forma, exposto a cada avanço, estará ainda no período anterior à Pega, se deforma (e até desprende-se) impedindo seu acabamento. Se for lenta demais, exporá um concreto que já não aceita acabamento com a mesma facilidade e qualidade, além de propiciar a aderência da forma no concreto, provocando até o arraste do mesmo e destruindo toda a aderência com a armação naquele trecho.

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Tema Dificuldades Exemplo ComentáriosO lançamento de concreto bombeado em camadas de grandes extensões pode apresentar os seguintes incovenientes:• Devido ao alto slump do concreto bombeável (praticado no Brasil), dificulta o discernimento do vibradorista em saber (aspecto vítreo da superfície) se deve ou não prosseguir com a vibração;• Devido ao espalhamento desse concreto de alto slump na estrutura e ao descontrole das sobreposições, fica mais fácil a ocorrência de juntas frias, em muitas vezes, de difícil observação.

Devido a inadequada vibração e adensamento há um potencial de assentamento plástico, causando fissuras e descolamento ao redor das barras da armadura. O equipamento de lançamento de concreto deve ser dimensionado de forma a garantir constante a velocidade de elevação da forma.Outra contrariedade observada contemporaneamente é decor-rente dos aspectos Sindicais e Trabalhista, a qual induz a que a todo o final de semana as formas deslizantes sejam paralisadas, interrompendo-se os lançamentos até a segunda feira seguinte. Esse fato é uma condicionante para análise .

Tema Dificuldades Exemplo ComentáriosDecorrente da rigidez necessária, e imposta, a conjunto de armadura, como citado precedentemente, o cumprimento ao cobrimento requerido, passa a ser dificultado e em vários casos demonstrado ao início de solicitação da estrutura-superfície

Os gabaritos de apoio das armaduras, comumente utilizados são compostos de torres treliçadas fabricadas, empiricamente, sem dimensionamento estrutural adequado, verificado, e se necessário, aprovado.O conjunto da armação pré- montada e seus gabaritos deveria ser tratado como uma estrutura metálica auto-portante, sujeita a cálculos estruturais e demonstrações Técnicas estabelecidas, levando em conta, pelo menos, as seguintes condições:• Pesos próprios ,• Cargas de vento ,• Choque acidental;• Carga diferencial de pressão de concreto;• Sobrecargas de trabalho , etc.• Deformações e deslocamentos laterais máximos admissíveis .• Dimensionamento estrutural

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Tema Dificuldades Exemplo ComentáriosOs reparos de concreto neste tipo de concretagem são, na sua maioria, apenas superficiais, dificultando, a detecção de defeitos no interior das camadas, como juntas frias, chocos, etc.Essas ocorrências somente são detectáveis quando do enchimento dos reservatórios e colocação em carga da estrutura, pelo aparecimento de infiltrações. As infiltrações, dependendo de suas magnitudes, são normalmente reparadas com processos tentativos de injeções de cimento e resinas, com resultados julgados apenas a curto prazo.

A grande vantagem em se utilizar formas deslizantes é o lançamento contínuo do concreto o que eliminaria a presença de juntas de concretagem e a necessidades de tratamento das mesmas, devendo apenas cuidar das juntas frias acidentais. Porém o questionável neste caso, é que o concreto, quando, já parcialmente endurecido dificulta o seu acabamento e os trabalhadores, buscam molhar fartamente a superfície do concreto com o objetivo de produzir uma superfície “uniforme” e de boa aparência, e com isso alteram o fator A/C (água/cimento) desse concreto. Ao final, elogia-se a textura da superfície, sem ter certeza de que a mesma tem ou não a propriedade necessária para suportar a passagem de água a altas velocidades, devido à alteração do A/C.

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A-1- Forma Deslizante - Armadura Pré-Montada e Bombeamento de Concreto

Tema Opção Rotina Comentários

Posicionamento e Alinhamento de Forma

“Trepante”

Armadura Montada in Loco A montagem de cada camada se faz com o auxílio de guindaste que pode posicionar a cada vez aproximadamente de 10 a 15 m2 de formas com andaimes e balaústres em dois níveis.Os alinhamentos e, eventuais correções, são feitos a cada camada de 1,5 a 2,5 m de altura, antes início de cada concretagem

É o procedimento usual em várias construções. E possibilita a verificação dos alinhamentos a cada camada

Armadura Pré-montada idem acima idem acima

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Lançamento e Adensamento

Caçamba acoplada a Guindaste

O lançamento de concreto com caçambas possibilita adotar um concreto com dosagem mais econômica, com baixo “slump”, e maior tamanho máximo de agregado, levando a um menor teor de aglomerante par um mesmo nível de propriedades, além de menor impacto térmico .

A produtividade de lançamento normalmente corresponde a cerca de 10 a 12 giros do guindaste adotado, o que depende do volume da caçamba podendo situar-se de 10/12m3/hora (caçambas de 1m3) a 30/36m3/hora (caçambas de 3m3) e excepcionalmente 60/70m3/hora (para caçambas de 6m3 atualmente pouco usadas). Permite o lançamento em “cabeças em degraus” de sub camadas com altura aproximada de 50 cm, o que garante um adensamento controlável e evitando juntas frias, conforme as boas práticas de lançamento de concreto.

Correia Transportadora

Idem acima A produtividade de lançamento pode alcançar a 150/200m3/hora. Permite o lançamento em “cabeças em degraus” de sub camadas e/ou em camada estendida (horizontal) com altura aproximada de 50 cm, o que garante um adensamento controlável e evitando juntas frias, conforme as boas práticas de lançamento de concreto.

Bombeamento Já citada para a Alternativa A-1. Requer concretos dosados com agregados com Tamanho máximo 25 a 38mm, consumos de aglomerante mais elevados que os acima requeridos, e um grande impacto térmico.

A produtividade de lançamento se situa entre 25/40m3/hora. As dosagens para bombeamento requerem um teor de material (Aglomerantes e Finos de Areia) acima de 430kg/m3.Os Construtores no Brasil, tem o hábito de aplicar concretos bombeáveis com um “slump” mínimo de 12cm, e não de 6 a 8cm como em outros Países, tendo em vista a características das Bombas ainda usadas no Brasil. Com isso há um excesso de água na mistura.Normalmente o lançamento se faz em rampa, sem controle, devido o elevado slump, concreto.O parâmetro básico da condição de adensamento (superfície vítrea) fica “camuflado” pois o excesso de água emerge facilmente e induz erroneamente que o concreto esteja adensado.


Alinhamento Armadura

Armadura Montada in Loco

Os feixes de posições são descarregados por guindastes sobre a área livre dos blocos, e a colocação manual, é feita nos vários locais simultâneos, permitindo atender as posições requerida. A amarração pode ser manual ou com ferramenta elétrica portátil.

É o procedimento usual em várias construções. E possibilita a verificação das posições e cobrimentos, antes da concretagem. O posicionamento dos embutidos e chumbadores é feito de mesmo modo.As armaduras verticais normalmente são cortadas em comprimentos de cerca 6m de comprimento, levando à necessidade de traspasses e/ou emendas.Estes traspasses e/ou emendas significam um acréscimo de custos.

Armadura Pré-montada

Descrita para a Alternativa A-1 Válidos os Comentários apresentados para a Alternativa A-1. O posicionamento dos embutidos e chumbadores requer maior detalhamento e cuidado.Nessa situação a etapa construtiva referente ao Serviço de Armadura pode ser executada não necessariamente a cada lance das Formas.As armaduras verticais podem ser otimizadas buscando usar o comprimento normal das barras, reduzindo os traspasses e/ou emendas.



Velocidade de Avanço e Tratamento

de Junta

Armadura Montada in Loco

De maneira geral ocorre a intervalos a cada 5 a 10 dias.Requer a execução do Tratamento da Superfície da Junta de Construção.Impõe a necessidade da Cura de todas as superfícies.

É o procedimento usual em várias construções. Na atualidade (e nas Obras Brasileiras) deve-se registrar que o desempenho do Tratamento da Superfície da Junta de Construção tem sido precário causando sistemáticos vazamentos em todos os tipos de concretagem e locais.

Armadura Pré-montada

Idem acima Idem acima


Acabamentos e Reparos

Caçamba acoplada a Guindaste

Normalmente efetuado após a subida-reposicionamento da Forma, através dos balaústres e balancins.Os reparos sistemáticos de concreto são as obturações de furos de “she bolts”.

De maneira geral os reparos decorrem de:• Segregação no Posicionamento e descarga da Caçamba;• Falta de vibração

Correia Transportadora

Idem acima De maneira geral os reparos decorrem de:• Falta de vibração

Bombeamento Idem acima De maneira geral os reparos decorrem de: • Falta de vibração. Tendo em vista o anteriormente citado, o bombeamento induz a um maior potencial de reparos. Tem sido observada baixa resistência em concretos de soleira, devida deficiência de adensamento, nos concretos lançados por bombeamento.



4 . DISCUSSÕES COMPLEMENTARES

Os aspectos de Custos e Prazos, inerentes a cada Contrato, ou Conveniência, não são abordados especificamente nesta publicação, mas é importante lembrar que o tipo de remuneração/compensação, bem como os Detalhes e Especificações de Projeto também levam ao Comprometimento das Responsabilidades envolvidas entre as partes envolvidas, e em várias vezes os Autores têm observado que o aspecto da Qualidade e Durabilidade do Bem Público, e aqui exemplificado

Item Comentários / SugestõesEspecificações Técnicas

A maioria das Especificações Técnicas em uso no Brasil (e em várias partes do Mundo) são cópias ou derivações rudimentares das Especificações criadas pelo Bureau of Reclamation (nos anos 50). Não refletem as velocidades atuais e muito menos a disponibilidade de novas metodologias, e muito menos os cuidados que as velocidades podem afetar no produto-concreto. Os detalhes enunciados precedentemente merecem ser avaliados e consider-ados nas especificações

Avanços Tec-nológicos

Desde a década de 70, as disponibilidades de equipamentos de produção, lançamento e adensamento de concreto para grandes volumes, não variaram de forma significativa, excetuando-se a utilização de correias transportado-ras, bombas mais modernas e o uso intensivo de recursos de dosagens e controles eletrônicos. Nesse aspecto o debate entre os Construtores e as Entidades Contratantes é conveniente.

Mão de Obra Os avanços sociais e as legislações com várias e rápidas alterações têm uma contribuição relevante na confor-mação dos Custos e Preços, e não permitem uma tranquilidade Contratual, levando, não raramente a pleitos e arbitragens

Segurança no Trabalho

Desde meados dos anos 70 verificou-se de modo contundente a preocupação, necessária e conveniente, quanto ao item de Segurança, Medicina e Higiene no Trabalho. Os custos e a remuneração decorrente dessa conquista e obrigatoriedade têm uma flutuação como acima mencionado. Nota-se que a adoção de gabaritos de armaduras pré-montadas, sem cálculos estruturais pertinentes, constitui um risco considerável de acidentes, não levados em conta pelos Setores de SMT das obras que adotam estes procedimentos.

Reparos Os Reparos Custam? Se custam quais a razões para não buscar minimizá-los, e com isso ter uma otimização de custos (e preços)?Os Reparos Demandam Tempo? E Tempo não é Custo?

Metodologias Se as metodologias são vantajosas quais as razões para não aprimora-las? Convém manter-se com Bombas de Concretagens com tubulações de diâmetro máximo 11cm, braços articulados de 25 a 30m?

Componentes de Custos

As Metodologias Praticadas ou a adotar, traduzem uma envoltória de condicionantes de custos, do tipo:• Mão De Obra (incidências por tipo de serviços ou fases do mesmo);• Legislação;• Detalhe de Projeto;• Especificações Técnicas Níveis de Qualidade e Responsabilidade;• Desenvolvimento metodológico e disponibilidade de equipamentos;• Consumos de Materiais (permanentes e adicionais estruturais ou provisórios);• Cronologia e Garantia de Uniformidade na Continuidade;• Decorrências Cronológicas-Metodológicas- (Refrigeração; Tratamento de Juntas; Pré-montagens; Apoio na execução);• Detalhes dos Recursos para Construção;• Planejamento;• Disciplina, e• Organização

com as Barragens e Hidrelétricas fica instalado em um terreno virtual ou numa nuvem sem limites.

Entretanto os Autores listam um conjunto de itens que podem ser debatidos com vistas à melhoria de Qualidade, e às Disciplinas Contratuais.

Além dos aspectos abaixo enunciados, que de modo direto ou indireto, afetam a Qualidade, deve-se chamar a atenção para o Treinamento e o Preparo da Mão de Obra.

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5. COMENTÁRIOS, SUGESTÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS

Na atualidade, há certa “camuflagem” quanto aos Custos Reais de uma Obra Pública.

Ao se ter uma Concorrência ou Convite para a execução de uma Obra Pública pouco se sabe a quem cabe o verdadeiro Custo e o Real Preço.

A ansiedade por construir em menor prazo, quase que constantemente, para cobrir a deficiência de cumprimento ao Planejamento, está levando a se ter obras, com um grande número de “Não Conformidades” em várias vezes não anuladas-recuperadas, e com uma quantidade anormal de reparos, que o tempo poderá demonstrar se Duráveis.

Questões primárias, quanto ao posicionamento de armaduras, alinhamento, prumo, vibração, tratamento de juntas, posicionamento de armaduras e veda juntas tem causado grande surpresa aos mais experientes, induzindo até a um cenário de retrocesso das metodologias.

Por outro lado a prática atual dos Contratos, com o descompromisso à otimização de armaduras (Projeto e Aplicação), às Propriedades dos Concretos e seus Consumos, e a simplificação pelo uso de bombeamento de concretos, com equipamentos pouco atualizados, está levando a uma ausência de Avanço Tecnológico-Metodológico (e com isso os Custos serem creditados diretamente ao Cliente), e isso tem sido notado no “Empresariamento” da Engenharia Brasileira, no âmbito Internacional.

Além dos temas específicos abordados neste texto, não se pode deixar de que o assunto deva ser debatido com a profundidade, e precisão, que merece.

6. REFERÊNCIAS

[01] Divisão de Controle do Concreto – ITAIPU BINACIONAL - Relatório

Técnico Mensal -05/78- 1978;

Francisco Rodrigues AndrioloÁreas de atuação: Construções de Concreto e Materiais; Materiais para Concreto; Laboratórios e Ensaios; Pesquisas; Inspeção; Controle de Qualidade; Instrumentação de Auscultação; Técnicas de Construção; Planejamento e Infra-estrutura de Produção e Colocação de Concretos. Concretos Massa, Pré-moldado, Protendido, Fibroso, Projetado, Bombeado, Submerso, a Vácuo, Pré e Pós Resfriado, CCR-Compactado a Rolo; Reparos.

Luiz Edmundo França RibeiroEngenheiro Civil. Qualificações principais: Geren-ciamento e estudos de planejamento, projetos e custos, pleitos de obras e contratos; planejamento e orçamento de obras pesadas; estudos para propostas técnicas e comerciais de obras pesadas; estudos de projetos tipo EPC e análise de riscos de projeto; análise de custos e viabilidade de projetos hidrelétricos; análise e otimização de projetos e métodos construtivos; estudos e metodologias de obras de escavação, de aterros, de concreto, subterrâneas, ferroviárias e de pré-fabricados; projetos hidráulicos, de desvio de rios e de instalações e acampamentos de obras pesadas e consultoria técnica para pleitos e contrapleitos de construção pesada.

B

[02] Divisão de Controle do Concreto – ITAIPU BINACIONAL - Relatório

Técnico Mensal -07/80-Itaipu- 1980;

[03] YUICHI FUKUROZAKI; IDEVAL BETIOLI; RONAN RODRIGUES DA

SILVA; ADEMAR SONODA- “Utilização de Formas Deslizantes na Execução da

Casa de Força da Hidroelétrica de Itaipu” - XIV Seminário Nacional de Grandes

Barragens- Recife-1981;

[04] BAYARDO MATERON; WALFRIDO V. AVILA; SIMAO BLINDER;

EDILBERTO MAURER – “Método Construtivo da Laje da Face de Concreto

da Barragem de Foz do Areia”- XIV Seminário Nacional de Grandes Barragens-

Recife-1981;

[05] COPEL- Companhia Paranaense de Energia – “Memória Técnica da

Usina Hidrelétrica Foz do Areia- 1995”


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