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GEOLOGIA DE BARRAGENS
Barbosa et al (2013) (BARBOSA et al., 2013)
Definição de barragem e suas finalidades
Barragem é um elemento estrutural, construído transversalmente a vales
ou áreas deprimidas com o objetivo de elevar o nível da água dos cursos
naturais, ou criar reservatório destinado à acumulação de água. Este tipo de
estrutura pode ser projetado com vários propósitos, afim de satisfazer as
necessidades do projeto. Dentre estas finalidade pode-se citar a geração de
energia elétrica através das usinas hidroelétricas; abastecer com água setores
industriais, agrícolas e residenciais; conter enchentes ou sedimentos; auxiliar
na navegação tornando trechos de rio navegáveis; desenvolver atividade de
piscicultura, turismo e lazer (BARBOSA et al., 2013).
Para construir uma barragem, devem-se levar em consideração as
condições geológicas e geotécnicas da região. Além disso, existem os fatores
hidráulicos, hidrelétricos, econômico, político, social e ambiental. A escolha do
local está diretamente ligada ao objetivo do empreendimento. O local escolhido
onde eixo de barramento será construído deve ser estratégico para evitar
maiores custos com a obra. O tipo de barragem a ser construído leva em
consideração diversos fatores como as condições de acesso, condições de
fundação, condições topográficas, disponibilidade de materiais de construção,
entre outros aspectos técnicos (BARBOSA et al., 2013).
Tipos de Barragens
As barragens são classificadas de acordo com sua finalidade, projeto
hidráulico e os tipos de matérias usados na construção. As barragens podem
ser classificadas como: barragem de Concreto (que se subdivide em barragem
de gravidade, concreto em arco e barragem em contraforte) e barragem de
Terra e/ou Enroncamento.
Conforme Barbosa et al (2013), as barragens de gravidade (Figura 00)
são constituídas por uma barreira de concreto que tem por objetivo resistir à
pressão da água distribuindo as tensões para sua base no leito do rio. Para
que este tipo de barragem apresente melhor desempenho, a mesma deve ser
maciça, ou seja, construída com material de alta densidade.
.
Para Barbosa et al (2013), as barragens de concreto em arco
necessitam de um terreno especial para sua construção. Seu formato permite
que as pressões sejam bem distribuídas para as margens e fundo do rio, pois
as margens são altas e compostas de rocha sã e resistente. São construídas,
geralmente, em vales estreitos ou nanyons. O custo, em relação as barragens
de gravidade, é bem menos, pois consome menos concreto. Porém, exige um
alto nível de especialização na mão de obra.
A barragem de concreto em contrafortes é composta por uma laje
impermeável a montante, apoiada em contrafortes verticais. A compressão
exercida na fundação é maior do que na barragem de gravidade; em função
disso, a fundação onde será apoiada a barragem deve ser rochosa e com
elevada rigidez (SAYAO apud BARBOSA et al; 2013). Os contrafortes são as
estruturas que reforçam as paredes da barragem e “aliviam” a pressão. Esta
exige um projeto estrutural mais complexo do que as barragens supracitadas.
As barragens de terra são as mais elementares obras de barragens e normalmente se prestam para qualquer tipo de fundação, desde a rocha compacta, até terrenos construídos de materiais não consolidados. Este tipo de barragem se subdivide nos tipos homogêneos (construído com uma única espécie de material) e zonados (representado por um núcleo central impermeável envolvido por zonas). Neste primeiro caso, o material necessita ser suficientemente impermeável e os taludes precisam ser suaves, para uma estabilidade adequada. Já no segundo tipo, as zonas que envolvem o núcleo são consideravelmente mais permeáveis, pois são compostos de areia, cascalho, fragmentos de rochas ou uma mistura destes materiais (MARANGON, 2004).
Nas barragens de Enrocamento são utilizados blocos de rocha de tamanho variável e uma membrana impermeável na face de montante. Só é economicamente viável construí-la onde o custo do concreto é elevado ou onde há escassez de materiais terrosos e, ainda, houvesse excesso de rocha dura e resistente. Vale ressaltar que a rocha de fundação adequada para uma barragem de enroncamento pode não ser adequada para uma de concreto. A rocha utilizada na construção deve ser muito resistente às ações do intemperismo; os blocos de rochas são colocados de modo a se obter maior contato (MARANGON, 2004).
Geologia e Condições das Fundações
Para Marangon (2004), as condições das fundações estão diretamente
relacionadas às características físicas, químicas e mineralógicas da rocha que
suportará o peso da barragem. Deve-se levar em consideração também a
altura da mesma (alta ou baixa). Tais condições encontradas são as fundações
sobre rocha sã e sólida, e sobre sedimentos (aluviões).
A rocha sã e sólida normalmente serve de base para qualquer tipo de
barragem; iclui a escavação da camada superficial quando alterada e
tratamento eventual por injeção, para consolidação. Já os aluviões, incluem as
areias, argilas, siltes e cascalhos; dependendo do tipo e altura da barragem,
qualquer um desses sedimentos poderá ser utilizado, desde que apliquem-se
os tratamentos adequados (MARANGON, 2004).
MAPEAMENTO GEOLÓGICO
O mapeamento geológico tem como objetivo identificar os conjuntos
contínuos e homogêneos das rochas de fundação. Os estudos geológicos das
fundações e ombreiras são levadas em consideração até que as solicitações
hidráulicas e geomecânicas transmitidas pelo reservatório não tenham mais
efeito; os mapeamento, nessa fase, também deve fornecer informações sobre
as potencialidades dos materiais disponíveis nas áreas adjacentes e próximas
à barragem. A fase de estudo geológico é responsável por coletar dados, fazer
reconhecimento de mapas geológicos e relatórios técnicos, fotogrametria,
levantamento geofísico, elaboração de cartas geológicas (contendo tipo de
rocha, dobras, falhas, etc.); sondagem ao longo do eixo da barragem,
sangradouro, laçais de empréstimos e pedreiras (MARANGON, 2004).
FATORES CONDICIONANTES PARA CONSTRUÇÃO DE UMA
BARRAGEM
Conforme Barbosa et al (2013), a definição do projeto de construção de
uma barragem mais adequado para um determinado local é feita pelo geólogo
e/ou engenheiro que têm o conhecimento das condicionantes que podem
influenciar na obra. Tais condicionantes referem-se à caracterização das
fundações; morfologia das bacias hidrográficas e hidráulica, características dos
materiais naturais de construção, aspectos tectônicos e impactos ambientais
que podem ser ocasionados com a construção da barragem.
Outros fatores condicionantes para a construção de uma barragem
são: origem do solo, transição solo-rocha, características geotécnicas,
permeabilidade; paleocanais aluvionares. Vale ressaltar que as barragens de
concreto devem ser apoiadas em fundações de rocha; execução de ensaios in-
situ e de laboratório para determinação da resistência mecânica para
fundações e permeabilidade. (ZINGANO apud BARBOSA et al, 2013)
Conforme Barbosa et al (2013), os aspectos tectônicos estão
relacionados aos fatores condicionantes na construção de uma barragem, no
sentido de que os movimentos tectônicos possam afetar o maciço rochoso,
exigindo assim, tratamentos tantos superficiais quanto subsuperficiais do
maciço. O estudo do impacto ambiental é também um fator muito importante na
construção de barragens. Dessa forma, é necessário fazer um levantamento das
famílias que serão afetadas com a construção, a região que deve ser alagada, as
espécies presentes no ecossistema, afim de que possa elaborar medidas que reduza
esses impactos, para que os impactos causados não sejam maiores do que os
benefícios gerados pela construção da barragem.
FASES DE ESTUDO
Conforme Marangon (2004), a implantação de uma barragem em
determinado curso d’água envolve sempre uma seqüência natural de trabalho.
Toda obra de vulto agrupa diferentes turmas especializadas de técnicos, com a
finalidade de seguirem, à medida do possível, os seguintes ítens:
Levantamento topográfico, dados hidrológicos, planejamento e orçamento.
A função do levantamento topográfico é preparar plantas topográficas
que permitam verificar as seções transversais mais favoráveis para uma
barragem; calcular a área de inundação e obter o perfil longitudinal do curso
d’água; o método mais utilizado nesse levantamento é a aerofotogrametria. O
levantamento de dados hidrológicos trata da obtenção direta dos valores das
vazões médias, diárias e mensais. O planejamento é feito por um grupo que
leva em consideração dados já estudados e propõem um possível projeto que
será analisado pela equipe responsável pelo orçamento (MARANGON, 2004).
PROBLEMAS E TRATAMENTOS EM FUNDAÇÕES
É comum haver alguma deformação numa barragem, tanto na
fundação quanto nas ombreiras. A rocha da fundação pode até oferecer
resistência satisfatória, porém o maciço rochoso apresenta fraqueza (fraturas
ou falhas), que diminuem a resistência devido à infiltração da água. É admitido
deformações elásticas se a barragem é assentada em material rochoso; se for
assentado sobre material terroso, admite-se deformação plásticas (FILHO apud
BARBOSA, 2013).
A presença ou passagem de água pela fundação pode criar problemas
relacionados à pressão neutra e à erosão interna. Por isso deve-se atentar
para a permeabilidade das fundações, pois na construção de uma barragem é
fundamental que diminua a permeabilidade a parâmetros aceitáveis para a
segurança da construção. O método mais utilizado para evitar a infiltração da
água é o uso de tapetes impermeabilizantes; cortinas de impermeabilização;
trincheira de vedação, filtros em barragens de terra, dentre outros métodos
(BARBOSA et al., 2013).
REFERÊNCIAS
Marangon, F. Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra. 2004
BARBOSA, Felipe et al. Artigo: Geologia aplicada a barragens. Universidade
Federal do Tocantins. 2013.
Conceitos geológico-geotécnicos; tipos de barragens e exigências de fundação; fatores geológicos condicionantes; fases de estudo; tipos de soluções e tratamentos; características e problemas dos reservatórios.
(MARANGON, 2004).