Barragens Tipos e Consideracoes Iniciais Slides Informativos

Unidade curricular Estruturas de fundação e contenção BARRAGENS Criar um desnível hidráulico localizado ou apenas elevação do NA Preferencialmente trechos do rio com topografia favorável aproveitamento da queda natural Escolha do tipo de barragem materiais disponíveis e balanceamento integrado de todas as obras BARRAGENS Considerações iniciais Usos mais comuns Irrigação Abastecimento humano Hidrelétrica Contenção de rejeitos de mineração Regularização de vazões Dessedentação animal Defesa contra inundações Recreação Contenção de resíduos industriais BARRAGENS Considerações iniciais TIPOS DE BARRAGENS Considerações iniciais Tipos de barragem Terra Enrocamento Outros materiais borracha rocha Concreto Simples CA CCR A forma em curva faz com que as pressões sejam transferidas para as ombreiras O vale deve ser estreito e regular com relação entre o comprimento da crista e a altura máxima menor do que 5 Exigem grandes escavações para atingir a rocha sã e para garantir o suporte adequado Os esforços sobre a fundação são maiores no fundo e nas ombreiras A estabilidade depende da geologia principalmente descontinuidades da rocha nas ombreiras TIPOS DE BARRAGENS arco abóboda Considerações iniciais httpsprezicomp3cluunuu6acbarragensemarco TIPOS DE BARRAGENS engastamento no fundo Considerações iniciais São empregadas quando se dispõe de fundação competente e espaço restrito São alternativas quando não se dispõe de facilidade para terraplenagem falta de acesso ou falta de solos e enrocamento Estabilidade crítica por deslizamento e tombamento Maioria dos acidentes são por erosão das ombreiras ou da fundação TIPOS DE BARRAGENS gravidade em concreto Considerações iniciais O princípio das barragens de concreto massa é transferir as pressões de água para o assoalho da fundação A preparação da fundação é uma etapa muito importante portanto Cortina de injeções na fundação Cortina de injeções na fundação Exemplo maior é a barragem principal de Itaipu Subpressão fica reduzida devido a pequena área da base Aumento da compressão sobre a fundação Exige maior tratamento das fundações como tirantes e injeção de calda de cimento Maior economia de concreto mas necessita controle geológico maior TIPOS DE BARRAGENS contrafortes de concreto Considerações iniciais É um aterro construído com fragmentos de rocha e cascalho compactado em camadas com rolos vibratórios Construídos sobre fundações de rocha sã mas podem ser feitos sobre rocha alterada aluviões compactados e outros materiais resistentes Exemplos Segredo Machadinho Itá O maior problema dessas barragens é a acomodação do enrocamento com o peso e a saturação que podem trincar a face TIPOS DE BARRAGENS enrocamento com face de concreto Considerações iniciais TIPOS DE BARRAGENS enrocamento com face de concreto Taludes muito abatidos ocupa espaço Adaptase a terrenos menos competentes Não aceita galgamento Estabilidade geralmente verificada para deslizamento interno Sensível à erosão interna Requer um volume expressivo de argilas estáveis para o núcleo TIPOS DE BARRAGENS de solo Considerações iniciais As barragens homogêneas são feitas apenas com solos As barragens zonadas têm um núcleo impermeável e duas zonas externas mais permeáveis formada por material mais grosseiro e entre elas materiais de transição As barragens zonadas aproveitam melhor os materiais naturais disponíveis e por terem couraças em rocha fragmentada enrocamento são construídas com taludes menos abatidos do que as homogêneas TIPOS DE BARRAGENS de solo Considerações iniciais ESCOLHA DA SOLUÇÃO Considerações iniciais Tipos de barragem Disponibilidade de material Resistência do solo fundação Topografia local Custo Fatores geológicos Cobertura de solo e rocha alterada constitui um fator importante para a definição do tipo de barragem Características geotécnicas dos solos e rochas permeabilidade e estruturas desfavoráveis Barragens de concreto devem ser apoiadas em fundações de rocha A cobertura de solo e rocha alterada deve ser removida Nas ombreiras de uma barragem de concreto ou enrocamento o solo e rocha decomposta também deve ser removida Rochas ígneas não possuem estruturas desfavoráveis para barragens exceto pela ocorrência de falhas de compressão que podem criar gargantas de solo Rochas ígneas muito fendilhadas como as extrusivas exigem maior tratamento de estanqueidade nas fundações No caso de derrames cuidados especiais devem ser tomados a respeito do contato entre derrames pois podem ser de baixa resistência ou conter camadas de arenitos aprisionados intertrap Fatores geológicos Rochas sedimentares costumam ser permeáveis ou de baixa resistência As clásticas costumam apresentar planos de fraqueza nas estratificações Dentre as rochas sedimentares os calcários podem ser muito problemáticos pois formam cavernas por dissolução e isto pode ocorrer sob a barragem As rochas metamórficas são as mais heterogêneas e costumam estar dobradas o que complica a avaliação da estabilidade Barragens que tenham que ser construídas sobre elas exigem projetos mais cuidadosos As rochas metamórficas costumam se alterar com facilidade com o agravante de apresentarem planos de fraqueza xistosidade Barragens sobre solos aluviais devem ser evitadas pois ou são permeáveis ou sofrem deformação excessiva Se for necessária a construção sobre esse tipo de solo devem ser empregadas barragens homogêneas de solo e de pequena altura Barragens sobre solos coluviais ou lacustres não devem ser construídas Formas de controle de infiltrações mais comuns Cortina de injeções Cutoff de argila compactada Tapete impermeabilizante Diafragma de concreto ou de lama Problemas com barragens de terra Erosão causada por trinca gerada por deformação diferencial Trincas com erosão Erosão interna e instabilidade do talude de jusante Situações favoráveis para a estabilidade Rochas com estratificação próxima à vertical mas mergulhante para o reservatório montante Barragem posicionada à montante de uma anticlinal Rochas com estratificação próxima à vertical mergulhante para jusante podem ser sensíveis ao deslizamento Situações desfavoráveis para a estabilidade Barragens posicionadas sobre sinclinais devem ser evitadas pela potencial instabilidade e excesso de fugas Fundações com estratificações ou xistosidade com declividade pequena constituem riscos independente de que direção mergulham Dobras no sentido transversal da barragem anticlinais são boas para a estabilidade mas podem ser problemáticas pelas fugas Dobras no sentido longitudinal da barragem anticlinais são boas para a estabilidade e também para evitar fugas Lei 12334092010 estabelece a Política Nacional de Segurança de Barragens destinadas à acumulação de água para quaisquer usos Art17 ATRIBUIÇÕES Prover recursos necessários à garantia da segurança Organizar e manter em bom estado de conservação as informações e a documentação referentes a barragem Providenciar a elaboração e a atualização do Plano de Segurança da Barragem PSB Realizar Inspeções de Segurança Elaborar as Revisões Periódicas de Segurança Elaborar o Plano de Ações Emergenciais Cadastrar e manter atualizadas as informações no SNISB Segurança Modos de ruptura de barragens galgamento instabilidade piping e liquefação Barragens Convencionais etapa única de construção e as alteadas pelo Método de Jusante comportamento similar estabilidade estrutural e hidráulica Controle de qualidade de compactação do aterro processo industrial de construção controle da parametria Sistema de drenagem com filtro vertical ou chaminé controle de percolação e proteção contra piping Segurança Barragens alteadas pelos Métodos de Montante e de Linha de Centro são mais susceptíveis a rupturas instantâneas e de previsibilidade incerta Estabilidade estrutural passa pela massa de rejeitos depositada hidraulicamente a qual pode ser susceptível a liquefação BMM não possuem controle efetivo de percolação nem proteção contra piping BLC possuem sistema de drenagem que em tese confere proteção contra piping Segurança Comportamento de Materiais Constituintes de Barragens Desafio de como avaliar parâmetros de liquefação e seus gatilhos potenciais das BMM e BLC existentes Rejeitos com enorme variabilidade devido a sua composição química concentração da lama variáveis de deposição hidráulica e manejo da água Dificuldades de obtenção de parâmetros geomecânicos por ensaios tanto de laboratório amostragem indeformada quanto de campo correlações Segurança Comportamento de Materiais Constituintes de Barragens Desafio de como reforçar ou desmontar barragens susceptíveis a liquefação Barreiras de Impacto ou Barragens de Retenção Dificuldades de obtenção da energia de impacto e dissipação de energia pelas estruturas de proteção Desmonte utilizando equipamentos automatizados nãotripulados Segurança Comportamento de Materiais Constituintes de Barragens Desafio de como substituir disposição em barragens por pilhas de rejeitos filtrados ou pilhas de codisposição estéreisrejeitos Pilhas reduzem consideravelmente a água no sistema menor risco Dificuldades de compatibilidade com a demanda necessária condições topográficas e pluviométricas e controle tecnológico do material disposto Aumentando a razão da mistura Propriedad e de Rejeito Propriedad e de Estéril Propriedad e Segurança Inovações no Monitoramento de Barragens Instrumentação convencional automatizada piezômetros de resposta rápida inclinômetros permanentes estação topográfica robotizada coleta transmissão e interpretação dos dados em tempo real e eventual análise por sistemas especialistas Centro de Monitoramento Uso de VANT drone para inspeções Segurança Inovações no Monitoramento de Barragens Métodos geofísicos e derivados pex microssísmica em tempo real posição do NA e eventuais alterações de rigidez Radares terrestre e orbital Instrumentação indicadora de ruptura fibra ótica Enorme Potencialidade mas ainda em processo de validação Segurança Inovações no Monitoramento de Barragens Centro de Monitoramento central de controle de todas as formas de monitoramento com equipe treinada e dedicada 24 h x 7 dias por semana Visualização em tempo real de imagens de vídeos Video Analytics sistema inteligente que aprende os padrões de imagens Segurança Gestão de Risco Aplicada a Barragens PFMA Análise de Modos de Falha Potenciais FMEA Análise de Modos de Falha e Efeitos Impactos Matrizes de Indicadores de Risco Qualificação PRA Análise Probabilística de Riscos Quantificação Simples Complexo Segurança Classificação de Riscos de Barragens Matriz de Riscos Matriz de Riscos de Barragens Dano Potencial Associado DPA Alto Médio Baixo Índice de Susceptibilidade de Falha da Barragem ISF Alto A B C Médio B C D Baixo B C E DPA avalia impactos potenciais de uma eventual ruptura ISF avalia a estrutura quanto a sua susceptibilidade de ruptura características técnicas estado de conservação e plano de segurança Segurança R pf C R pf C Cg Cc R Diretas Indiretas Sociais Ambientais Imagem Segurança ALARP Abordagem de Decisão baseada em Risco Quantitativo Informado É essencial definir os níveis de riscos aceitáveis e intoleráveis Política de Gestão de Riscos Escritório de Gestão de Riscos Registro de Riscos Gestão de Riscos Gestão de Comunicação Segurança Existe um conhecimento consolidado e de qualidade sobre barragens convencionais que não pode ser prejudicado ou desprezado Segurança de Barragens requer conhecimento dos materiais novas tecnologias de produtos e serviços e gestão de processos e de informação Gestão de segurança e de riscos devem ser integrada no organograma e diretamente ligada a mais alta hierarquia da empreendedor Novas tecnologias são necessárias mas carecem de comprovação tecnológica e verificação de aplicabilidade e não devem ser exaltadas como salvadoras Pesquisas e Inovações requerem investimentos e gestão financeira que no modelo atual inviabilizam a parceria universidadeempresa de forma efetiva Considerações Finais