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BarragensBarragens
Geologia de Engenharia IIICurso de Engenharia CivilDepartamento de Engenharia de MinasEscola de Engenharia - UFRGS
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Cruz (1996), 100 Barragens Brasileiras, ABGE (1998), Geologia de Engenharia, ABGE A maioria dos acidentes com barragens so devido a fatores
geolgicos Apesar da investigao intensa na fase de projeto, sempre iro
aparecer surpresas ao longo da construo Dois tpicos:
Tipos de barragens Condicionantes geolgicas
http://www.hooverdam.com http://www.usbr.gov/cdams http://www.itaipu.gov.br http://www.edf.org/programs/International/Dams/WorldMap.html
Introduo
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Tipos de barragens
Dois tipos principais: Barragens de concreto Barragens de aterro
Barragens de terraBarragens de enrocamento
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Barragem de concreto gravidade
Estabilidade devido ao peso e largura da baseAdequados a resistncia da fundao Os principais esforos atuantes so:
Pc peso do concreto Hm presso da gua no paramento de montante
Hj - presso da gua no paramento de jusante Paj peso da gua sobre paramento de jusante U sub-presso
Essas foras podem causar as rupturas de tombamentoou de deslizamento
Tombamento a barragem tende a girar em ponto
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Barragem de concreto gravidade
O deslizamento mais comum Desenvolvem-se esforos de trao, aumento da sub-presso
e aumentos de compresso em jusante Deslocamento para jusante em uma superfcie de baixa
resistncia
( )( )
H
tanUVCLFSd
+
C coesoL largura da base da barragem
V somatrio das foras verticais
U sub-presso ngulo de atritoH somatrio das foras horiz.
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Barragem de concreto gravidade
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Barragem de concreto gravidade
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Fraturas com mergulho maior que 30 Descontinuidades sub-verticais so importantes, quando localizadas,
porque criam zonas de permeabilidade e recalque diferencial Sub-presso pode ser reduzida por meio de furos de drenagem, a
partir de uma galeria no interior da barragem e injeo de calda decimento da reduzir a vazo por baixo da barragem
Normalmente a sub-presso deve ser reduzida 1/3 da sub-pressomxima
Esforos de compresso no p de jusante (2.5H/100)
Barragem de concreto gravidade
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Barragem de concreto gravidade
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Barragens em arco
A forma em curva faz com que as presses sejam transferidas paraas ombreiras
O vale deve ser estreito e regular com relao (comprimento dacrista/altura mx) da ordem de 5 (cinco)
Exigem grandes escavaes para atingir a rocha s e para garantirgeometria adequada
Os esforos sobre a fundao so maiores (7MPa) A estabilidade depende da geologia, principalmente descontinuidades
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Barragens em arco
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Barragens em arco
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Barragens em arco
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Barragens em arco
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Barragens de contrafortes
Exemplo maior a barragem principal de Itaip Sub-presso fica reduzida devido a pequena rea da base Aumento da compresso sobre a fundao Exige maior tratamento das fundaes como tirantes e injeo de
calda de cimento Maior economia de concreto, mas necessita controle geolgico maior
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Barragens de contrafortes
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Barragens de contrafortes
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Barragens de contrafortes
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Barragens de contrafortes
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Barragens de terra
So construdas com solos de granulometria fina e grossa epermeabilidade baixa
So construdas por meio da compactao do solo, podem ser: Homogneas Zonadas
As barragens homogneas so feitas de solos argilosos e poucopermevel
As barragens zonadas tm um ncleo impermevel e duas zonasexternas mais permeveis, formada por material mais grosseiro, queevita deslizamentos
Devido a rea da base grande, transmite esforos pequenos para afundao
Podem ser construdas em solos
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Barragens de terra
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Barragens de terra
Requerem taludes bastante inclinados para evitar escorregamentos eeroso
Taludes inclinados, 2.5 a 2.0H:1V Os defeitos mais comuns so: deslizamentos, fissuras, galgamento
(overtopping) e eroso interna (piping) O deslizamento pode se manifestar de vrias formas:
Durante a construo Do talude de jusante causado por infiltrao Defeitos na fundao e abalos ssmicos
Quando as tenses de cisalhamento ultrapassam a resistncia domaterial ou quando ocorrem planos de fraqueza na fundao
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Barragens de terra
A eroso interna um dos defeitos mais comuns Arraste das partculas com pouca coeso O arraste mximo em areias finas com pouca compactao Gradiente mximo de sada igual a um valor crtico
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Barragens de terra
As infiltraes podem ser controladas por meio de: Drenos chamin Tapetes drenantes Injeo de impermeabilizao Trincheira de vedao Diafragma Cortina de estacas prancha
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Barragens de enrrocamento
um aterro construdo com fragmentos de rocha e cascalho,compactado em camadas com rolos vibratrios
Algumas possuem ncleo de argila impermevel Deslizamentos menos comuns devido ao ngulo de atrito Construdos sobre fundaes de rocha s, mas podem ser feitos
sobre rocha alterada, aluvies compactados e outros materiaisresistentes
Exemplos: Furnas, Itaba, Machadinho, It Podem ser:
Barragens de enrrocamento com ncleo de argila (ECRD Earth CoreRock Dams)
Barragens de enrrocamento com face concreto (CFRD Concrete FaceRock Dams)
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Barragens de enrrocamento
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Barragens de enrrocamento
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Machadinho
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Montes Claros Rio das Antas
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Fatores geolgicos
Cobertura de solo e rocha alterada constitui um fatorimportante para a definio do tipo de barragem
Transio solo-rocha Caractersticas geotcnicas dos solos e rochas Permeabilidade Estruturas
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Condicionantes geolgicas
Cobertura de solo e rocha decomposta Fator importante para a definio do tipo de barragem que deve
construda Outros fatores: transio solo-rocha, origem do solo, caractersticas
geotcnicas, permeabilidade, etc. Paleocanais aluvionares Barragens de concreto devem ser apoiadas em fundaes de rochaA cobertura de solo e rocha alterada deve ser removida Nas ombreiras de uma barragem de concreto ou enrocamento o solo
e rocha decomposta tambm deve ser removida
Execuo de ensaios in-situe de laboratrio para determinao daresistncia mecnica para fundaes e permeabilidade
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Macio rochoso Barragens construdas sobre fundaes em rochas so mais
estveis e com vantagens construtivas grandes Estruturas mais esbeltas Principal problema de barragens sobre rocha a geologia
estrutural (falhas e fraturas) e cavidades em rochas calcreas
Campo de tenses extremamente importante Parmetros geomecnicos como resistncia compresso do
macio, deformao do macio rochoso, resistncia aocisalhamento, permeabilidade, etc.
Condicionantes geolgicas
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Condicionantes geolgicas
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As caractersticas de um macio rochoso dependem muito das suascaractersticas estruturais (juntas, fraturas e falhas)
Estratificao, xistosidade, diaclasamento, falhas, fraturas, juntas econtatos
Essas estruturas podem ser tratadas com contenes como concretoprojetado, tirantes ou chumbadores
Quando existe a percolao de gua, faz-se necessrio a injeo de caldade cimento ou resina
Falhas e fraturas so tratadas individualmente pelo seu porte e extenso Podem formar blocos individualizados de rochas que sofrem deslocamentos
quando aplicada uma carga
Condicionantes geolgicas
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Fraturas e juntas de descompresso ou alvio so zonas formadasdurante a eroso de um vale, como decorrncia da reduo deesforos verticais e da modificao do campo de tenses
So fraturas abertas e com graus de intemperismo alto Fraturas sub-horizontais, principalmente em basaltos, devem ser
estudas em sua extenso e abertura Macios metamrficos e sedimentares com estratificao e camadas
intercaladas mais e menos resistentes e dobradas, podem causarcisalhamento. Depende muito da orientao das camadas.
Contatos em rochas com comportamentos geomecnicos diferentesconstituem planos de fraqueza e percolao de gua
Condicionantes geolgicas
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