Geossintéticos e Barragens: Estruturas, Funções e Aplicações

FUNDAÇÕES OBRAS DE TERRA E MECÂNICA DAS ROCHAS TAYRA LOPES PALOMA MORAIS DE SOUZA MARCUS VINÍCIUS PAULA DE LIMA 2 5 GEOSSINTÉTICOS E BARRAGENS INTRODUÇÃO Neste bloco serão apresentados os geossintéticos além de tópicos sobre barragens Em barragens serão expostas as suas finalidades etapas de estudos e projetos além dos seus diversos tipos Serão abordados os elementos básicos e a seção típica de barragens Análise e controle da percolação compactação e tratamento de fundação e análise das tensões e deformações em barragens também serão tratados Serão apresentados por fim tópicos em instrumentação de barragens legislação de barragens além da introdução em barragens de rejeito 51 Geossintéticos Geossintéticos são os produtos poliméricos empregados em obras geotécnicas e de proteção ambiental PALMEIRA 2018 O uso de geossintéticos abrange o reforço ou estabilização de solos filtração separação contenção em obras hidráulicas aplicações em drenagem barreira para fluidos controle de erosão barreira de sedimentos barreiras impermeabilizantes acondicionamento e dessecagem de lodos e lamas dentre outras PALMEIRA 2018 VERTEMATTI et al 2015 3 Fonte ALONSO 2018 Figura 51 Seção esquemática de um poço Há diversos geossintéticos com distintas funções e normas a cumprir Os principais geossintéticos são o geotêxtil GT a geogrelha GG a geotira GI a geocélula GL o geocomposto GC o geoespaçador GS o geoexpandido GE o geobloco ou geoespuma geofibra a geofôrma GF a georrede GN a geomanta GA o geotubo GP a geobarra GB e os tubos geotêxteis PALMEIRA 2018 O geotêxtil GT é um produto têxtil permeável Figura 52 muito anisotrópico que tem função de separação proteção filtração drenagem erosão reforço e impermeabilização quando impregnado com material asfáltico VERTEMATTI et al 2015 Este geossintético pode ser classificado como geotêxtil não tecido GTN geotêxtil tecido GTW ou geotêxtil tricotado GTK O GTN é um produto composto de fibras ou filamentos distribuídos aleatoriamente cujas fibras são ligadas mecanicamente por processo de agulhagem geotêxtil não tecido agulhado GTNa ou as fibras são ligadas durante fusão parcial GTNt ou ainda as fibras são interligadas por uso de compostos químicos GTNr O geotêxtil tecido é um produto composto de fios filamentos ou laminetes entrelaçados no sentido transversal trama e no sentido longitudinal urdume 4 Por fim o geotêxtil tricotado é o produto cujos fios são entrelaçados por tricotamento PALMEIRA 2018 Fonte PALMEIRA 2018 Figura 52 Imagens ampliadas de geotêxtil tecido a e o geotêxtil não tecido b A geogrelha GG é um produto em forma de grelha Figura 53 constituída por elementos que predominantemente resistem a tração tendo função de separação e de reforço PALMEIRA 2018 VERTEMATTI et al 2015 As geogrelhas podem ser classificadas como geogrelha extrudada GGE geogrelha soldada GGB e geogrelha tecida GGW A geogrelha extrudada GGE é um produto formado por processo de extrusão e estiramento Quando o estiramento é realizado em sentido único temse geogrelha unidimensional que é muito anisotrópica Por sua vez quando o estiramento ocorre em dois sentidos é confeccionada a geogrelha bidimensional Ainda há as geogrelhas multiaxiais com aberturas em formato triangular PALMEIRA 2018 A geogrelha soldada é constituída por elementos de tração longitudinais e transversais soldados nas juntas e recobertos por capa protetora Por sua vez a geogrelha tecida é formada por elementos de tração longitudinais e transversais tricotados ou tecidos nas juntas sendo geralmente revestidos com capa protetora PALMEIRA 2018 5 Fonte PALMEIRA 2018 Figura 53 Geogrelhas uniaxiais e biaxiais a e o geogrelha multiaxial b A geotira GI é uma tira constituída por feixes de fibra sintética envolta por mais feixes de fibra sintética ou matriz de material de proteção utilizada como reforço em obras de solo reforçado PALMEIRA 2018 A geocélula GL é um produto formado por células com estrutura tridimensional que confinam os materiais inseridos nelas As geocélulas Figura 54 são expandidas na obra e grampos são instalados para manter os painéis abertos antes da inserção de material nas células PALMEIRA 2018 As geocélulas podem ser empregadas em funções de proteção controle de erosão e reforço VERTEMATTI et al 2015 Fonte PALMEIRA 2018 Figura 54 Geocélula A geobarra GB é um geossintético em forma de barra com função de reforço PALMEIRA 2018 O geoespaçador Figura 55 é um geossintético criado para prover espaços vazios entre estruturas contíguas com função de drenagem PALMEIRA 2018 6 Fonte PALMEIRA 2018 Figura 55 Geoespaçador O geocomposto GC é um produto constituído pela associação de um ou mais geossintéticos O geocomposto argiloso GCL é um produto formado pela associação de geossintéticos e material argiloso que tem por função a impermeabilização Figura 56a Por sua vez o geocomposto para drenagem GCD é constituído por uma associação de geossintéticos muito utilizados para drenagem em taludes e escavações em aterros moles para aceleração do adensamento Figura 56b e 56c São também conhecidos como drenos sintéticos ou drenos em tira PALMEIRA 2018 7 a b c Fonte PALMEIRA 2018 Figura 56 Geocomposto argiloso a e geocomposto para drenagem b c O geoexpandido GE é um produto de baixa massa específica Figura 57c para substituir materiais de aterro granulares convencionais com o objetivo de reduzir peso PALMEIRA 2018 O geobloco ou geoespuma é um geossintético constituído por um bloco de baixa densidade geoexpandido contudo suficientemente rígido para constituir aterros Figura 57a Apresenta grande aplicabilidade em aterros sobre solos moles PALMEIRA 2018 8 a b c Fonte PALMEIRA 2018 Figura 57 Geoblocos em aterro a geofibra b e geoexpandido c A geofibra é uma fibra sintética para mistura com solo para reforço PALMEIRA 2018 VERTEMATTI et al 2015 As fibras podem ser disponibilizadas em segmentos ou contínuas Figura 57b com importante aplicabilidade em aterro rodoviários bases de pavimentos ou como material de reaterro de estruturas de contenção PALMEIRA 2018 A geofôrma GF é uma estrutura constituída de geossintético para contenção provisória ou permanente Figura 58 em obras hidráulicas para contenção de resíduos e controle de erosão PALMEIRA 2018 A georrede GN é uma estrutura em forma de grelha Figura 59a para proporcionar vazios com uso predominante de drenagem podendo também ser utilizado para proteção PALMEIRA 2018 VERTEMATTI et al 2015 9 Fonte PALMEIRA 2018 Figura 58 Geofôrma Geomanta é um importante geossintético que consiste em uma manta sintética para uso em obra de proteção contra erosão Figura 59b Quando biodegradável é denominado biomanta PALMEIRA 2018 a b Fonte PALMEIRA 2018 Figura 59 Georrede a e geomanta b 10 Geomembrana GM é um geossintético importante e de grande aplicação prática para impermeabilização podendo também ser usado para separação É um produto com baixíssimo coeficiente de permeabilidade comumente 𝟏𝟎𝟏𝟏 𝒄𝒎 𝒔 a 𝟏𝟎𝟏𝟑 𝒄𝒎 𝒔 que pode apresentar superfície lisa ou rugosa Figura 510a São fornecidos em rolos ou painéis de variadas dimensões que devem ser soldados em campo por meio de procedimentos especiais PALMEIRA 2018 VERTEMATTI et al 2015 a b Fonte PALMEIRA 2018 Figura 510 Geomembrana lisa e texturizada a e geotubos b Por fim geotubo GP é um geossintético que consiste em um tubo para utilização em drenagem que pode ser produzido com perfurações para compor drenos Figura 510b Tem aplicação prática crescente pela facilidade de instalação e resistência a agentes químicos e biológicos PALMEIRA 2018 Os geossintéticos são testados para determinação das propriedades físicas mecânicas hidráulicas assim como estão sujeitos a ensaios de desempenho com numerosas normas a seguir Maiores detalhes podem ser verificados na literatura específica PALMEIRA 2018 VERTEMATTI et al 2015 11 52 Barragens Finalidades Etapas de Estudos e Projetos e Tipos de Barragens 521 Finalidades Com a crescente limitação dos recursos naturais e a demanda dos mesmos tornouse essencial que uma barragem tenha múltiplos usos Dentre os diversos usos há dois grupos distintos de finalidades as barragens de regularização e as barragens de retenção ASSIS 2014 As barragens de regularização são construídas para regularizar o regime hidrológico de um rio proporcionando vazões superiores às naturais em períodos de estiagem As barragens que se enquadram nesta finalidade comumente apresentam mais de um uso específico como a navegação o aproveitamento hidrelétrico e os usos consuntivos Para uso específico da navegação é desejada a regularização do período de estiagem à jusante e o afogamento de corredeiras e cachoeiras à montante Por sua vez os usos consuntivos englobam o abastecimento urbano e rural a agropecuária e o uso industrial As barragens de retenção têm como usos específicos a retenção de sedimentos ou resíduos industriais ou ainda o amortecimento de cheias Neste caso a onda de cheia é temporariamente armazenada para não causar danos à jusante e posteriormente o volume é liberado ASSIS 2014 O uso múltiplo em barragens de retenção não é sempre possível 522 Etapas de Estudos e Projetos Os estudos e projetos para implantação final de uma barragem são divididos em quatro etapas que objetivam a otimização da bacia hidrográfica a etapa de Inventário de Viabilidade o Projeto Básico e o Projeto Executivo Na etapa de inventário são realizados os primeiros estudos em uma bacia hidrográfica Nestes estudos é caracterizado o potencial da bacia e é determinada a melhor divisão de queda da bacia hidrográfica A divisão de quedas consiste em dividir a bacia em trechos do rio de 1 a 5km para aproveitamento múltiplo que podem ser de micro MCH de pequeno PCH e de médio a grande porte UHE em função da potência a ser instalada como se segue MAGELA 2015 12 MCHs com potência instalada menor que 10MW de acordo com a Resolução nº 395 de 4 de dezembro de 1998 da Aneel MAGELA 2015 PCHs com potência instalada entre 10MW e 300MW de acordo com a Resolução nº 652 de 9 de dezembro de 2003 da Aneel MAGELA 2015 UHEs com potência instalada maior que 30MW O inventário fornece para cada local as características de aproveitamento e as estimativas de custo com erro de aproximadamente 20 do valor final Contudo no inventário ainda não é definido precisamente o eixo Apenas para ilustrar na Figura 511 e 512 é apresentada a alternativa selecionada para a divisão de queda do rio Teles Pires MT a partir do inventário concluído em 2005 MAGELA 2015 Fonte ANEEL 2005 Figura 511 Alternativa selecionada da divisão de queda do Rio Teles Pires MT 13 Na etapa de inventário são determinadas as limitações físicas como a localização de cidades estradas parques nacionais e indígenas Áreas de Proteção Ambiental APAs e sítios arqueológicos Os estudos necessários são baseados em dados topográficos topobatimétricos hidrométricos geológicos geotécnicos e ambientais da bacia hidrográfica MAGELA 2015 O estudo de viabilidade apresenta duração de 1 a 2 anos podendo estenderse quando a área de estudo é mais complexa Tratase de uma análise técnicoeconômica dos possíveis eixos dentro do trecho do rio determinado no inventário e a escolha do melhor eixo além da definição do arranjo geral São realizados estudos que objetivam a elaboração do EIARIMA e a obtenção da Licença Prévia além de definidos o melhor eixo o arranjo geral e a comprovação técnico econômica do conjunto Resumidamente o estudo de viabilidade trata das seguintes inviabilidades para projeto Condição da fundação Fuga geológica rochas carbonáticas área de empréstimo Fuga topográfica Análise de fechamento do reservatório ou seja se há vertentes suficientes para fechar o reservatório Instabilidade Instabilidade dos taludes naturais no entorno do reservatório O carreamento de material geológico pode assorear o reservatório e a onda gerada pode provocar galgamento Assoreamento do reservatório O quartzo que compõe a parcela granular do solo provoca danos na turbina dandoa aspecto de queijo suíço 14 Fonte EPE 2009 Figura 512 Locais selecionados para divisão de queda do Rio Teles Pires MT Durante o projeto básico devem ser conhecidas todas as condicionantes de projeto Nesta etapa são realizadas A definição final da obra Os memoriais descritivos e as especificações técnicas O dimensionamento final com plantas e cortes das estruturas e equipamentos permanentes 15 O orçamento final O projeto que será utilizado para licitação O cronograma de execução da obra Durante o projeto básico é necessário ter clareza quanto à geologia estrutural da área pois quase todo local candidato à construção de uma barragem é geologicamente conturbado CRUZ 1996 Além das sondagens à percussão e sondagens rotativas devem ser executadas trincheiras exploratórias poços e galerias para detectar aspectos geológicos não detectados previamente O estudo hidrogeológicos das fundações e ombreiras é de fundamental importância para prever os tratamentos necessários CRUZ 1996 Devem ser computados os volumes de material para a barragem acampamentos estradas alojamentos e desvios do rio A falta de previsão das áreas de empréstimo de solos pedreiras e depósitos de areia pode comprometer o projeto de um barramento O material de empréstimo disponível apresenta impactos na compactação pois solos úmidos podem gerar problemas de produtividade e solos muito secos exigem recursos adicionais para umedecimento CRUZ 1996 Alguns equipamentos especiais devem ser previstos no projeto básico e nos documentos de licitação como fresas para execução de cortinas e parede diafragma em rocha Caso os equipamentos especiais não sejam previstos no projeto básico podem inviabilizar a solução proposta ou onerála significativamente CRUZ 1996 Além dos problemas geotécnicos é necessário considerar os problemas sociopolíticos e econômicos envolvidos Devese ressaltar que se os custos reais estipulados no projeto básico forem muito acima do economicamente aceitável é preferível não executar o empreendimento a apresentalo a custos fictícios que tornem a obra mais antieconômica e a um alto custo social injustificável CRUZ 1996 16 No projeto executivo são apresentados os detalhes para a execução de obras civis os detalhes das montagens de equipamentos permanentes detalhes da fiscalização do teste de funcionamento e orientação para treinamento de operadores ASSIS 2014 Além dessas pesquisas que antecedem a execução da obra ou a sua finalização há outros estudos e projetos que devem ser elaborados Exemplos destes estudos são o as built os manuais de operação e o as is O as built é um relatório do processo de construção portanto a adequação do processo executivo durante a execução da obra Apesar da possibilidade de alterar o projeto executivo em campo soluções alternativas só devem ser consideradas se achados desconhecidos na fase de projeto básico forem observados durante a obra Por sua vez os manuais de operação são essenciais por apresentarem o cenário de comportamento dos equipamentos e instrumentação da barragem Por fim o as is é um estudo de como foi realizada a obra normalmente necessário para obras que não apresentam o as built 523 Tipos de Barragens As barragens podem ser classificadas quanto ao tipo de seção em barragens convencionais e não convencionais ASSIS 2014 As barragens convencionais são classificadas como barragens de terra de enrocamento de concreto mistas e de rejeito As barragens não convencionais são classificadas como barragens em gabião de madeira e de alvenaria de blocos de rocha Os fatores que interferem na escolha do arranjo geral de uma barragem são as condições topográficas locais o apoio logístico em fase de construção a possibilidade de evacuação de cheias durante a construção a disponibilidade de material de construção as condições geológicas e geotécnicas gerais a potência instalada a descarga calculada para o vertedouro e os resultados dos estudos realizados ASSIS 2014 17 Dentre esses fatores o arranjo geral é muito influenciado pelo tipo de vale Os vales fechados encaixados e estreitos comumente em rocha sã são propícios para construção de barragens de concreto do tipo arco Nos vales semiencaixados comumente são construídas barragens do tipo gravidade com contrafortes ou barragens de enrocamento Por fim nos vales abertos são construídas barragens do tipo gravidade de concreto compactado com rolo CCR e barragens de terra Fonte CRUZ 1996 Figura 513 Barragem de Itumbiara Seção homogênea com pseudonúcleo As barragens de terra comumente apresentam grande volume taludes suaves e seção transversal com grande área de base A base alargada é necessária para distribuir a tensão e aumentar a seção de percolação diminuindo o gradiente hidráulico Em barragens de terra a estabilidade é proporcionada pelo peso próprio que deve ser suficientemente grande Além disso as barragens de terra são executadas em locais cuja fundação não é suficientemente competente eou apresenta maior deformabilidade o que é incompatível com a implantação de barragem de enrocamento ou concreto As barragens de terra podem ser classificadas como homogêneas e zonadas A barragem homogênea referese àquela que é constituída por único material apresentando pseudonúcleo Figura 513 com compactação acima da ótima para obter menor permeabilidade CRUZ 1996 Nela há outros materiais incluídos em sua seção que são essenciais à drenagem e à proteção dos taludes ASSIS 2014 A barragem zonada ou zoneada é um tipo de barragem de terra em que não há predominância de material Figura 513 A escolha entre seção zonada e homogênea é determinada pela disponibilidade de material e custo associado 18 Fonte ROMANINI 2020 Figura 514 Seção zonada ou zoneada As barragens de enrocamento são construídas quando há predominância de material rochoso na região Elas são estáveis pelo peso próprio mesmo sendo sujeitas a força hidrostática Contudo devese ressaltar que as barragens de enrocamento podem não ser estáveis em galgamento Fonte MAGELA 2015 Figura 515 UHE Itá barragem de enrocamento com face de concreto 19 As barragens de enrocamento devem ser compactadas em camadas de 080m a 120m Quando compactado o enrocamento é menos deformável e mais resistente A compactação do enrocamento tem permitido a construção de barragens de enrocamento com face de concreto ou núcleo argiloso com altura de 200m ou até de maiores alturas CRUZ MATERÓN FREITAS 2014 Fonte ROMANINI 2020 Figura 516 Barragem de enrocamento com face de concreto As barragens de enrocamento podem ser classificadas quanto à estrutura que provoca o estanqueamento para o talude de jusante como barragem com face de concreto Figura 515 e 516 com núcleo de aterro Figura 517 518 e 519 com núcleo asfáltico Figura 520 ou barragem de enrocamento com face de concreto asfáltico Figura 521 20 Fonte MAGELA 2015 Figura 517 UHE Corumbá barragem de enrocamento com núcleo impermeável de argila Fonte MAGELA 2015 Figura518 UHE Nova Ponte barragem de enrocamento com núcleo impermeável de argila 21 Fonte CRUZ 1996 Figura 519 Seção de barragem de enrocamento com núcleo impermeável de argila Fonte MAGELA 2015 ROMANINI 2020 Figura 520 Barragem de enrocamento com núcleo asfáltico a e UHE Foz do Chapecó seção de barragem de enrocamento com núcleo asfáltico b 22 Fonte MAGELA 2015 Figura 521 Barragem de enrocamento com face de concreto asfáltico em Glarus na Suíça As barragens de concreto podem ser classificadas em barragem de gravidade de concreto convencional CCV barragem de gravidade de concreto compactado a rolo CCR Figura 522 e barragem do tipo abóboda Figura 523 Na barragem de concreto compactado a rolo CCR o concreto é espalhado e compactado o que acelera a execução Fonte MAGELA 2015 Figura 522 Barragem de concreto compactado a rolo CCR 23 a b Fonte MAGELA 2015 Figura 523 UHE Funil barragem de concreto do tipo abóboda ou arco a b 24 Fonte MAGELA 2015 Figura 524 Barragem de concreto compactado a rolo CCR As barragens mistas podem ser constituídas de terra e enrocamento enrocamento e concreto ou qualquer outra combinação das demais 53 Barragens Elementos básicos Uma barragem para retenção ou regularização contém todos ou alguns dos seguintes elementos básicos ensecadeira no início da construção ou incorporada a ela tomada dágua vertedouro e estruturas dissipadoras canal de adução canal de restituição ou de fuga eclusa casa de força rip rap filtro e núcleo 531 Ensecadeira As ensecadeira são as estruturas responsáveis pelo fechamento do rio para construção da barragem Figura 525 São estruturas complexas que envolvem a Geotecnia e a Hidráulica Em geral uma ensecadeira é provisória devendo ser projetadas para uma vazão de rio correspondente a um período de recorrência de 25 anos 25 Na maioria dos casos as ensecadeiras envolvem um trecho sobre a margem do rio e outro sobre o leito No trecho da margem do rio a ensecadeira comumente é construída sobre aluviões que podem conter bolsões de areia solos siltoarenosos silto argilosos e solos moles No trecho sobre o leito do rio pode haver rocha cascalho areia fina e fofa presença de depressões da rocha preenchidas por areia blocos de rocha ou argila mole CRUZ 1996 O problema tornase mais grave devido à falta de conhecimento da fundação antes da execução da ensecadeira Caso não sejam bem projetadas as ensecadeiras podem consumir os melhores materiais de construção disponíveis com prejuízos para a obra definitiva CRUZ 1996 Por isso para sua execução podem ser usados blocos de arenito ou basalto potencialmente desagregáveis e a vedação externa pode ser executada com qualquer tipo de solo O reaproveitamento dos materiais da ensecadeira é chamado de canibalização como ocorreu em Tucuruí CRUZ 1996 A incorporação parcial das ensecadeiras à barragem pode ser uma opção mais econômica e recomendável Contudo neste caso os requisitos de segurança da barragem devem ser cumpridos para a construção da ensecadeira CRUZ 1996 Fonte ASSIS 2014 Figura 525 Ensecadeira 26 Nem sempre há na obra blocos de rocha dimensões recomendadas pelos estudos hidráulicos Neste caso podese confeccionar blocos especiais de concreto Além disso durante a execução de uma ensecadeira pode haver dificuldade de dragagem com variações bruscas do gradiente de percolação O material sob a ensecadeira e as vibrações causadas pelos equipamentos podem criar condições favoráveis à liquefação de areias Também há a possibilidade de ocorrência de piping As etapas da construção da ensecadeira no trecho de leito do rio são as seguintes CRUZ 1996 Execução da préensecadeira solo ou rocha é lançado quando a vazão do rio é baixa ou seja no período de estiagem b Observe a Figura 526 O alteamento é executado totalmente a seco ou com parte submersa e parte a seco O solo ou enrocamento que é utilizado para o alteamento deve ser compactado É fundamental que entre a vedação e a préensecadeira seja executada uma transição Uma falha da transição pode resultar em piping como ocorreu em Tucuruí CRUZ 1996 O desvio do rio também pode ser realizado por túnel a b Fonte CRUZ 1996 Figura 526 Préensecadeira e alteamento sem transição a e com transição b 27 532 Tomada de água A tomada de água é uma estrutura de transição entre um escoamento livre sujeito à pressão piezométrica nula do reservatório e um escoamento forçado em seção sempre fechada e completamente cheia O escoamento na tomada de água deve afluir à velocidade mínima possível para limitar a perda de carga e obter o melhor rendimento da turbina MAGELA 2015 A tomada de água pode ser classificada em tomada de água em torre ou em seção gravidade A tomada de água do tipo torre é posicionada no lago não sendo incorporada à barragem Figura 527 a b Fonte ELETROBRÁS 2007 a ESPADA MENDES e OLIVEIRA 2011 b Figura 527 Esquema de tomada de água do tipo torre a e vista lateral de tomada de água do tipo torre b Torre em seção gravidade Figura 528 funciona como parte da barragem mas pode estar ou não integrada ao corpo da barragem MAGELA 2015 Na face de montante são dispostas grades de proteção 28 533 Canal de adução Canal de adução é o canal que conduz o escoamento de aproximação à tomada de água prevenindo de formarse o escoamento turbulento Figura 529 O escoamento até a tomada de água deve ser subcrítico hidraulicamente tranquilo bem acomodado às superfícies de contorno para minimizar a formação de vórtices característicos de regime turbulento e perdas de carga MAGELA 2015 Todo o esforço para garantir o regime laminar devese ao fato de que grande gradiente hidráulico e escoamento turbulento podem causar danos aos sistemas hidráulicos a b Fonte Adaptado de Magela 2015 Figura 528 UHE Itaipu tomada de água em seção gravidade cuja localização é indicada por seta vermelha a e tomada de água em seção gravidade da UHE Tucuruí b 29 534 Túnel de adução O túnel de adução representa a ligação mais curta possível entre a tomada de água e a casa de força Figura 530 Tratase de um conduto forçado no qual o revestimento é necessário apenas no trecho em que a rocha não é suficientemente competente ou a cobertura não é suficiente Fonte adaptado de MAGELA 2015 Figura 529 UHE Itaipu canal de adução indicado por seta vermelha que antecede o vertedouro Fonte MAGELA 2015 Figura 530 Esquema de túnel de adução referido como conduto forçado 30 535 Casa de força A casa de força é onde a energia mecânica é transformada em energia elétrica Ela pode ser classificada como casa de força subterrânea Figura 531 ou casa de força exterior abrigada semiabrigada ou desabrigada Figura 532 a b Fonte MAGELA 2015 Figura 531 UHE Paulo Afonso IV casa de força subterrânea a b 31 Sob o ponto de vista do barramento a estrutura da casa de força pode fazer parte do corpo estar no pé ou estar isolada da barragem Figura 533 Os transformadores podem ser instalados dentro ou fora da casa de força em função das particularidades de cada caso MAGELA 2015 a b Fonte MAGELA 2015 Figura 532 UHE Itumbiara casa de força abrigada a b 32 Fonte MAGELA 2015 Figura 533 UHE Tucuruí casa de força no pé da barragem 536 Canal de fuga Na saída da turbina temse o tubo de sucção e à jusante dele temse o canal ou túnel de fuga Por meio do canal de fuga a vazão turbinada é restituída ao rio Figura 534 O canal ou túnel de fuga tipicamente é um conduto não forçado excetuase quando a turbina precisa de uma contrapressão para evitar cavitação como em Paulo Afonso IV figura 531 MAGELA 2015 Fonte ANA SD Figura 534 Canal de fuga 33 Equivalente ao canal de fuga o canal de restituição escoa ao rio a vazão do vertedouro O canal de restituição deve ser perpendicular ao vertedouro para não haver erosão no canal Figura 535 Fonte MAGELA 2015 Figura 535 Canal de restituição 537 Vertedouro O vertedouro é a estrutura do aproveitamento hidrelétrico para extravasar o volume das cheias que possam exceder a capacidade de armazenamento do reservatório objetivando proteger a barragem contra o galgamento MAGELA 2015 Ou seja o vertedouro é a estrutura empregada para evitar que o nível de água máximo maximorum Figura 536 do reservatório seja ultrapassado em galgamento Os aspectos topográficos e geológicos condicionam a escolha do tipo de vertedouro As estruturas dos vertedouros compreendem cinco elementos distintos o canal de entrada a estrutura de controle a calha de descarga o dissipador de energia e o canal de restituição do escoamento à calha do rio já tratado no item anterior Os vertedouros podem ser posicionados no corpo do barramento principal na lateral ao barramento ou em estruturas separadas do barramento como nas ombreiras MAGELA 2015 Os vertedouros podem ser classificados como vertedouros de superfície ou vertedouros de fundo 34 Os vertedouros de superfície podem ser livres ou controlados por comportas e permitem o rebaixamento do reservatório até a sua crista Os vertedouros de fundo são necessariamente controlados por comportas e permitem o esvaziamento total ou parcial do reservatório Figura 536 Nível máximo maximorum Instalar dissipadores à jusante do vertedouro é essencial para diminuir a energia com que a água é restituída ao rio prevenindo erosão do leito Exemplos de estruturas dissipadoras são os saltos de esqui as bacias de dissipação e os degraus dissipadores Fonte Magela 2015 Figura 537 Canal de restituição 35 No salto de esqui a energia cinética do escoamento é aproveitada para lançar o jato e fazer com que a energia seja dissipada longe do vertedouro e das demais estruturas do barramento No salto de esqui a energia é dissipada em três etapas na fase aérea do jato pela resistência do ar no contato com a água à jusante que está em repouso e na estrutura à jusante após o impacto MAGELA 2015 Fonte MAGELA 2015 Figura 538 Vertedouro em salto de esqui 36 Na estrutura à jusante comumente constituída pelo maciço rochoso há o desenvolvimento de fossa de erosão Figura 539 Quando a fossa é rasa o gradiente de pressão é elevado e o maciço rochoso defletirá o jato Quando há planos de estratificação falhas e fraturas no maciço rochoso a erosão desenvolvese por fraturamento Por sua vez quando não há planos para essa pressão propagar ela fica confinada na zona de impacto do jato e a ação é mais intensa com erosão concentrada MAGELA 2015 Fonte MAGELA 2015 Figura 539 Erosão à jusante do vertedouro Nas bacias de dissipação a dissipação de energia ocorre na estrutura de concreto por meio do ressalto hidráulico Figura 540 Ressalto hidráulico é definido como a brusca e turbulenta passagem do escoamento de um estágio de energia baixo abaixo da profundidade crítica para um estágio de energia alto acima da profundidade crítica com a velocidade mudando de supercrítica para subcrítica Portanto no ressalto há um violento impacto com abrupto aumento do nível de água na região do impacto entre o escoamento rápido e o lento MAGELA 2015 37 As bacias de dissipação podem ser de quatro distintos tipos bacia tipo I a tipo IV Figura 541 A bacia tipo I é livre sem blocos Nela não há necessidade de nenhum dispositivo complementar devendose apenas garantir a horizontalidade da bacia e a sua proteção em um trecho com comprimento maior do que quatro vezes a profundidade de jusante MAGELA 2015 Fonte MAGELA 2015 Figura 540 Ressalto hidráulico A bacia do tipo II contém blocos de queda e soleira de saída denteada para número de Froude 𝑭𝒓 45 e velocidade de aproximação maior do que 𝟐𝟎 𝒎 𝒔 A bacia do tipo III contém blocos de queda blocos de amortecimento e soleira de saída para número de Froude a montante 𝑭𝒓 45 e velocidade de aproximação menor do que 𝟐𝟎 𝒎 𝒔 sendo uma bacia compacta A bacia do tipo IV apresenta blocos de queda e soleira de saída É adequada para pequenos canais de drenagem Este tipo de bacia não é adequado a barragens por apresentar baixa eficiência podendo ocorrer ondas não controladas a jusante MAGELA 2015 38 Os degraus dissipadores são estruturas com vários degraus que dissipam energia através do impacto do jato de água com a estrutura e através da formação do ressalto hidráulico em cada degrau Figura 542 Para que haja ressalto em cada degrau é necessário que o espaçamento entre cada um deles possibilite essa ocorrência MAGELA 2015 a b c d Fonte BAPTISTA 2010 apud MAGELA 2015 Figura 541 Bacias de dissipação tipo I a IV 538 Eclusa A eclusa apresenta mecanismo semelhante aos elevadores contudo segundo o princípio de vasos comunicantes enchendo ou esvaziando a câmara onde ficam as embarcações O objetivo da eclusa é transpor embarcações através de desníveis como as barragens permitindo a navegação MAGELA 2015 39 Fonte ATLAS DAS ÁGUAS 2017 Figura 542 Degraus dissipadores Fonte MAGELA 2015 Figura 543 Eclusa de Tucuruí 539 Filtro Os filtros apresentam funções essenciais à estabilidade da barragem como interceptar a freática prevenir o carreamento de material entre montante e jusante e compatibilizar a permeabilidade e a deformação em ter o núcleo argiloso e o material do espaldar Há quatro disposições de drenos o dreno vertical o horizontal o inclinado e o dreno de pé Figura 544 40 O dreno vertical ou inclinado Figura 545 previne o carreamento de material de montante a jusante através de trincas resultantes de rupturas hidráulicas e deformações diferenciais O dreno de vertical deve ser elevado até o máximo maximorum contudo o dreno inclinado é preferível ao vertical por reduzir problemas consequentes à diferença de deformabilidade e portanto o acúmulo de tensões No dreno vertical ou inclinado é escoada água do talude de montante para o dreno horizontal O filtro vertical ou inclinado é executado com forma deslizante escavando se vala assim que a camada de solo é compactada Fonte MÜLLER 2020 Figura 544 Drenos em seção transversal de barragem zonada O dreno horizontal controla o fluxo proveniente do dreno vertical ou inclinado e da fundação sendo predominante o fluxo pela fundação O dreno horizontal deve estar no contato entre a barragem e a fundação e à jusante dele deve ser implantado um dreno de pé para registro da vazão e verificação de piping O dreno de pé deve ser executado antes do primeiro enchimento 41 Fonte CRUZ 1996 Figura 545 Filtro adjacente ao núcleo O filtro Victor de Mello Figura 546 apresenta os benefícios do filtro vertical menor risco de ruptura do talude de jusante na fase de operação menores empuxos a montante do filtro além de gerar maior peso na porção jusante o que melhora as condições de estabilidade Fonte ASSIS 2014 Figura 546 Filtro Victor de Mello 42 5310 Rip rap O rip rap é um enrocamento de proteção de talude à montante formado por duas camadas de materiais rochosos Figura 547 A camada interna é formada por filtros ou transições de pedregulhos com granulometria controlada para prevenir a perda do solo do maciço através dos vazios do enrocamento Já a camada externa é formada por blocos rochosos de tamanhos suficientes para não serem carreados pela ação das ondas do reservatório O rip rap deve ser implantado entre o mínimo minimorum e a crista incluindo a borda livre Para uma maior durabilidade do rip rap recomendase que os blocos rochosos utilizados tenham baixa alterabilidade e alta resistência para suportar os ciclos de saturação e secagem na zona de oscilação do nível máximo e normal da água evitandose assim a desagregação dos blocos e consequentemente exposição da superfície da barragem à erosão Fonte ROMANINI 2020 Figura 547 Seção de barragem homogênea de terra com rip rap 5311 Núcleo O núcleo é a vedação do corpo da barragem sendo constituída por solo de baixa permeabilidade comumente argila Ocupa a região central da seção transversal do barramento É uma região da barragem sujeita a fraturamento hidráulico e a elevados gradientes hidráulicos Por isso deve ser amplo em seção transversal Figura 544 43 54 Barragens Seção Típica As definições de seção típica serão baseadas em Cruz 1996 Em uma seção típica a largura da crista deve ser maior ou igual a seis metros e sempre que for previsto tráfego a largura da crista deve ser de dez metros As bermas no talude de jusante em solo devem apresentar largura mínima de três metros espaçadas em dez ou quinze metros de altura Os taludes podem ter inclinação máxima de 15H10V Como material para constituição em barragens homogêneas e núcleos de barragens são aceitáveis colúvios solos residuais solos lateríticos solos saprolíticos e cascalhos arenosos com porcentagem mínima de 25 de finos 200 As barragens para controle de cheias ou para hidrelétricas devem ter vazão 50 lminm Por sua vez as barragens para abastecimento de água e irrigação devem ter vazão máxima de 01 da média das vazões naturais A largura do núcleo de barragens de terra eou enrocamento devem apresentar largura mínima em metros de 𝟔 𝟎 𝟐𝒉 para solos argilosos e 𝟔 𝟎 𝟑𝒉 para solos siltosos sendo 𝒉 a diferença de carga dos pontos a montante e jusante do plano considerado Referindose ao tratamento de fundações o espaçamento máximo dos furos de injeção deve ser de 30m A linha de injeção para barreira deve ter largura de 15m e permeabilidade de 𝟏𝟎𝟓 a 𝟏𝟎𝟔 cms Linha tripla de injeções para barreira deve ter largura de três metros e permeabilidade de 𝟏𝟎𝟓 a 𝟏𝟎𝟔 cms A posição ideal do cut off é a central ou pouco a montante do centro da barragem e a largura da base do cut off deve ser maior do que quatro metros e menor do que vinte metros Quanto aos níveis de água a borda livre é a altura entre a cota da crista e o máximo maximorum dá a altura da onda somada à dissipação da onda e ao recalque após construção O nível máximo maximorum é o nível de máxima enchente no reservatório Ele ativa a operação das comportas O nível mínimo operacional deve ser respeitado para assegurar a qualidade da água e a sobrevivência das espécies no reservatório e nível mínimo minimorum é o nível atingível pelo deplecionamento do nível de água por gravidade turbinas válvulas de fundo 44 A altura da onda pode ser estimada com a determinação do fetch conforme o método preconizado por Saville Mcclendon e Cochran ROMANINI 2020 Por meio deste valor obtémse a altura de onda significativa e a altura de onda de projeto cujo valor é a altura significativa ponderada pelo Fator de Segurança de 12 A altura de onda significativa HS é dada por meio da seguinte formulação 𝑯𝑺 𝟎 𝟎𝟑𝟒𝑽𝟏𝟎𝟔𝑭𝟎𝟒𝟕 Equação 51 Sendo HS a altura de onda significativa em pés V a velocidade de vento em milhash e F o Fetch em milhas Figura 548 Níveis do reservatório Sherard 1963 apud CRUZ 1996 recomenda empregar altura de onda máxima entre dois e três metros valores estes adotandose velocidade máxima de 80kmh CRUZ 1996 55 Análise e controle da percolação Os problemas causados pela falta de controle da percolação no barramento são a erosão interna piping a desestabilização do talude de jusante e a perda excessiva de água do reservatório Figura 549 45 O dreno vertical só é recomendável para barragens com altura máxima de 30m devido à concentração de tensões entre ele e os materiais adjacentes Para alturas maiores do que 30m devese utilizar dreno inclinado A espessura mínima do dreno vertical e inclinado deve ser de 08m O dreno horizontal deve ter espessura máxima de dois metros por motivos econômicos Para maiores vazões é necessário utilizar dreno sanduíche O dreno de saída ou de pé deve ter altura mínima do dobro da espessura do dreno horizontal e a largura mínima de quatro metros Os furos de drenagem devem ter espaçamento médio de 30m O dreno chaminé deve ter gradiente hidráulico igual a 1 ou igual à inclinação do dreno O dreno horizontal deve ter gradiente hidráulico médio de 10 a 15 sendo menor do que 20 Para comparação o núcleo deve ter gradiente hidráulico entre 3 e 5 A integridade dos filtros deve ser verificada com a leitura dos piezômetros e dos medidores de vazão Quando colmatarem devem ser recuperados por sondagem rotacional Fonte HANSON HUNT 2007 apud MAGELA 2015 Figura 549 Erosão interna 46 56 Compactação e tratamento de fundação Os objetivos da compactação são aumentar o contato entre os grãos reduzir o volume de vazios sem expulsão de água aumentar a resistência gerar um material mais homogêneo reduzir a permeabilidade e a compressibilidade O ensaio de compactação é usado para determinar a curva de compactação e parâmetros como a umidade ótima 𝒘𝒐𝒕 e o peso específico aparente seco máximo 𝜸𝒅𝒎𝒂𝒙 Solos dos espaldares taludes de montante e jusante precisam ter elevada resistência logo precisam ser compactos em ramo seco Solos do núcleo devem ter pequena variação da permeabilidade logo devem ser compactados no ramo úmido A faixa de compactação deve estar em 95 ou 98 O tratamento de fundação inclui a limpeza a regularização do topo rochoso e a execução do tratamento em si Dentre os diversos métodos de tratamento há a trincheira de vedação cut off a parede diafragma os tapetes vedantes e as injeções A vedação deve ser realizada no eixo do barramento podendo estenderse até um terço da projeção do talude a jusante Devese ressaltar que a vedação da fundação exige rebaixamento do lençol freático Figura 550 A trincheira de vedação cut off é a única solução efetiva por interceptar integralmente a feição permeável a largura da base entre dez e vinte metros com altura de 03H a 35m As trincheiras de vedação são executadas geralmente em fundações em areia ou cascalho que são muito pouco compressíveis Devese compatibilizar a deformação da trincheira com o material adjacente para prevenir arqueamento Para tal é necessário executar taludes mais abatidos e não é recomendável compactar o solo imediatamente adjacente à trincheira É importante destacar que a trincheira de vedação é um concentrador de tensões 47 Fonte MÜLLER 2020 Figura 550 Tratamento de fundação A parede diafragma consiste simplificadamente em injetar concreto ou solo concreto Ela pode ser executada por profundidade de até 65m sendo que a profundidade máxima para impermeabilizar uma fundação de barragem é a altura do próprio barramento 1H Caso impermeabilize por maior profundidade a água escoará pelo núcleo O diâmetro da parede diafragma deve ser de até 18m Para executar a cortina injetada devemse executar os primeiros furos como exploratórios com profundidade de até de 15H Os furos primários efetivos devem ser executados entre os furos exploratórios É necessário manter a distância de três metros entre centros de furos injetando a cada metro e alternando calda densa com baixa pressão e calda rala com alta pressão entre fileira de jusante e montante Ainda é necessário executar tapete de concreto de contato sobre a cortina É importante ressaltar que a cortina injetada diminui insuficientemente a permeabilidade CRUZ 1996 O tapete de montante não deve ser usado devido ao alto custobenefício No sentido oposto o poço de alívio se trata da execução de um poço em uma fundação pouco permeável para aliviar a pressão proporcionada pela água Este é um tratamento de fundação a ser realizado à jusante do barramento 48 57 Análise das tensões e deformações em barragens A análise numérica das tensões e deformações pode ser realizada unidimensional no eixo de simetria ou bidimensional em variadas seções A análise tridimensional somente é justificada em casos mais complexos como em casos de vales muito fechados Comumente a análise é realizada com o Método dos Elementos Finitos então é necessário refinar a malha em locais de concentração de tensões Devese adotar o estado plano de deformação e considerar a deformação as tensões totais efetivas totais e principais A análise numérica das tensões e deformações deve ser realizada durante diversas fases de carregamentos como no final de construção durante o primeiro enchimento o período de operação rebaixamento e simulando a construção da barragem dividindo se em de seis a dez camadas O enchimento também deve ser dividido em de três a seis carregamentos No final de construção devese considerar todo o peso próprio do barramento Os parâmetros ainda estão virgens ou seja não há ação da água e os materiais que compõem ainda não finalizaram o adensamento sendo uma análise entre UU ensaio não consolidado não drenado e CU ensaio consolidado não drenado Há pressão neutra positiva devido à água da compactação e o fator de segurança FS admissível é de 13 Por primeiro enchimento considerase 20 a 30 da altura total do reservatório É necessário verificar o FS somente para talude à montante e o fator de segurança FS admissível é de 125 Durante a operação temse o maior dano e tempo de duração do carregamento Nesta fase o material que compõe a barragem já está consolidado É necessário verificar o FS somente para talude à jusante e o fator de segurança FS admissível é de 150 49 Por rebaixamento rápido considerase o rebaixamento por emergência ou por estiagem Podemos mencionar como exemplo um rebaixamento de vinte metros em dois meses Durante o processo é retirado parte do material estabilizante Esta etapa quase sempre define a inclinação do talude de montante O fator de segurança FS admissível é de 11 e o FS para liquefação é de 13 Um caso mais severo de rebaixamento é o rebaixamento total em que o nível do reservatório alcança a descarga de fundo ou a base da soleira da tomada de água volume morto do reservatório a b c d Fonte MÜLLER 2020 Figura 551 Malha deformada a tensões totais b tensões efetivas c e tensões principais d em fases distintas 50 58 Instrumentação Normalmente as pressões neutras abaixo do NA são positivas podendo aumentar pela aplicação de esforços de compressão à camada em análise As pressões neutras podem também aumentar quando esforços de cisalhamento são aplicados a um solo fofo As pressões neutras medidas na fundação são denominadas subpressões por atuarem de baixo para cima Dependendo da constituição da ombreira principalmente se houver alguma camada mais permeável devese colocar alguns piezômetros SILVEIRA 2006 Há diversos tipos de piezômetros Figura 552a e b Os piezômetros standpipe ou também denominados piezômetros de tudo aberto são confiáveis e robustos com vida útil compatível com a barragem Uma das suas desvantagens é o alto tempo de resposta quando instalado em solos com baixa permeabilidade O elemento poroso disposto no final do tubo pode ser constituído por uma vela de filtro quando o piezômetro standpipe é do tipo Casagrande ou pode ser geossintético aplicado diretamente sobre o trecho perfurado no bulbo do piezômetro Há um trecho de areia no bulbo do piezômetro e o tudo do piezômetro pode ser de aço galvanizado quando as pressões neutras forem mais elevadas ou de PVC O filtro pode ser de polietileno poroso de alta densidade SILVEIRA 2006 Se instalados durante a construção os piezômetros standpipe podem ter tubulação flexível do tipo corrugado entre o topo do bulbo e a superfície do terreno A vedação pode ser realizada com bentonita apesar de hoje ser ambientalmente incorreto utilizá la O nível da coluna de água Figura 552c no interior do tubo do piezômetro é medido por um pio elétrico SILVEIRA 2006 Há outros tipos de piezômetros como os hidráulicos de dupla tubulação os pneumáticos os piezômetros de resistência elétrica de corda vibrante e de fibra óptica Os piezômetros ainda podem ser do tipo multinível SILVEIRA 2006 A resposta dos piezômetros do tipo standpipe instalados na fundação é praticamente imediata durante a fase de enchimento do reservatório sendo um bom indicador da segurança da obra por qualquer problema ser rapidamente detectado e analisado É importante comparar essas subpressões medidas com as teóricas para avaliar o acerto das hipóteses de projeto SILVEIRA 2006 51 Por ser muito frequente a ocorrência de surgências de água junto do pé de jusante das barragens de terra após a fase enchimento do reservatório devese instalar piezômetros nessa região para fazer o traçado da rede de percolação Com o traçado fazse uma melhor avaliação do problema de surgência e o acompanhamento do sistema de drenagem implantado SILVEIRA 2006 a b c Fonte SILVEIRA 2006 Figura 552 Piezômetro de tubo aberto a piezômetro de Casagrande modificado b Aparelho para leitura do nível de água do tipo pio elétrico Considerando que os materiais da fundação são em geral mais permeáveis do que os aterros das barragens de terra será analisada a evolução das linhas de isopressão Figura 554 da barragem de Marimbondo SILVEIRA 2006 Observase que com a subida do nível do reservatório a saturação do aterro pela evolução da linha freática estendese inicialmente da fundação e da proximidade do talude de montante deslocando para cima até atingir sua posição definitiva que é entre o nível máximo normal do reservatório e o filtro vertical a jusante SILVEIRA 2006 52 Fonte SILVEIRA 2006 Figura 553 Análise da piezometria da barragem de Marimbondo O medidor de nível de água difere do piezômetro por ser perfurado em toda extensão e não apenas no bulbo como no piezômetro Assim medese apenas a carga de elevação e não a carga piezométrica A medição das pressões internas em maciços de barragens dáse por células de pressão inseridas no aterro durante a construção da barragem Locais típicos de instalação são o núcleo entre o aterro e as estruturas de concreto entre zonas com comportamento mecânico distinto logo inclui zonas em que alívio de tensões e na interface com as galerias enterradas SILVEIRA 2006 Zonas em que há alívio de pressão devido ao arqueamento do solo menos rígido são nos cut offs profundos executados em rocha no núcleo vertical de barragem de enrocamento na interface do aterro com as estruturas de concreto SILVEIRA 2006 53 Os medidores de recalque instalados verticalmente são do tipo telescópico do tipo USBR e do tipo magnético SILVEIRA 2006 Os medidores de recalque instalados horizontalmente são a célula de recalque o medidor de recalque de corda vibrante e o medidor contínuo de recalque O recalque também pode ser medido com marcos de deslocamento superficial O deslocamento horizontal pode ser medido com extensômetros múltiplos horizontais com inclinômetros com eletroníveis com fita de cisalhamento com marcos superficiais dentre outros métodos A medição da vazão e da turbidez são essenciais para conhecer o funcionamento dos drenos e a ocorrência de piping carreamento do solo pela água Os medidores de vazão podem ser dentre vários os medidores triangulares que medem vazões entre 30 ls a 130 ls os medidores retangulares que medem vazões entre 30 ls a 300 ls e a Calha Parshall que mede centenas de litros por segundo SILVEIRA 2006 A frequência mínima de leituras da instrumentação de barragens de terra eou enrocamento pode ser verificada a seguir Tabela 534 Tabela 51 Frequência mínima recomendada para leitura da instrumentação de barragens de terra eou enrocamento Fonte SILVEIRA 2006 54 59 Barragens de rejeito O método mais comum para disposição de rejeito em mineração é por aterro hidráulico Por esta técnica o próprio rejeito é utilizado como material de construção através da técnica de hidromecanização no qual a disposição do rejeito é realizada com auxílio de água PORTES 2013 Inicialmente é realizado um dique de partida em solo compactado e após o rejeito é lançado para constituir a fundação e o material de construção dos alteamentos seguintes A construção pode ser realizada em etapa única ou em vários alteamentos ao longo da vida útil da barragem As empresas escolhem altear em tempos distintos devido aos elevados custos iniciais da disponibilidade de área não obrigatoriedade de construir com material compactado a ser retirado de área de empréstimo dentre outros motivos O lançamento do rejeito pode ser realizado com canhões ou ciclones Os ciclones são utilizados para retirar água da polpa separando as frações finas overflow e as granulares underflow A fração granular é utilizada na construção do barramento e a fração fina é disposta em reservatório Os métodos construtivos a serem realizados em várias etapas podem ser de jusante de montante e de linha de centro PORTES 2013 No método de montante os alteamentos são realizados sobre materiais previamente depositados e não consolidados Figura 554a Sob condição saturada e estado de compacidade fofo os rejeitos que compõem o barramento podem apresentar baixa resistência ao cisalhamento e susceptibilidade à liquefação ARAUJO 2006 Neste método construtivo há grande dificuldade em implantar um sistema de drenagem eficiente favorecendo a ocorrência de liquefação No método de jusante o dique de partida é em material geológico solo ou enrocamento compactado assim como em todos os alteamentos que são em solo compactado elevados para jusante portanto não utilizando o rejeito como fundação Figura 554b O sistema de drenagem pode ser implantado de maneira a ter controle efetivo do fluxo e da percolação É o método de alteamento mais seguro para barragens de retenção de rejeito 55 Por fim em barragens alteadas pelo método de linha de centro o alteamento da crista é realizado pelo eixo central do dique de partida Figura 554c Parte da fundação dos alteamentos é constituída por rejeito e parte é alteada sobre material compactado O controle eficiente da drenagem é possível por este método Fonte Adaptado de Vick 1983 por Portes 2013 Figura 554 Métodos construtivos de barragens de rejeito com alteamentos pelo método de montante a pelo método de jusante b e pelo método de linha de centro c 510 Legislação e Segurança de Barragens A legislação de barragens é composta por uma Lei Federal quatro resoluções e uma portaria que regulamentam sobre barragens no Brasil além de normatizações estaduais Os entes fiscalizadores mais importantes para a segurança de barragens são a Agência Nacional de Águas ANA o Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis IBAMA a Agência Nacional de Mineração ANM e a ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica 56 A Lei nº 12334 de 20 de setembro de 2010 antecede a Resolução do Conselho Nacional de Recursos Hídricos CNRH nº 1432012 a Resolução CNRH nº 1442012 a Resolução Normativa ANEEL nº 6962015 e a Resolução ANA nº 703892017 A Lei nº 12334 de 20 de setembro de 2010 estabelece a Política Nacional de Segurança de Barragens PNSB e cria o Sistema Nacional de Informações sobre Segurança de Barragens SNISB A PNSB objetiva garantir a segurança regulamentar e promover o monitoramento e acompanhar as ações de segurança implementadas pelos empreendedores Por sua vez SNISB tem por objetivo coletar armazenar tratar e gerir as informações relativas à segurança de barragens A SNISB também tem a responsabilidade de repassar à população tais informações A Lei nº 12334 aplicase a barragens que apresentem pelo menos uma das seguintes características altura do maciço maior ou igual a 15m do ponto mais baixo da fundação à crista capacidade total do reservatório maior ou igual a 3000000 𝒎𝟑 reservatório que contenha resíduos perigosos e barragens de categoria de dano potencial associado DPA médio ou alto em termos sociais ambientais econômicos ou de perda de vidas de vidas humanas Pela Lei nº 12334 a ANA foi o agente fiscalizador que recebeu a maioria das atribuições Ela deve Fiscalizar a segurança de barragens de uso múltiplo Promover a articulação para a implementação da Política Nacional de Segurança de Barragens PNSB Organizar implantar e gerir o Sistema Nacional de Segurança de Barragens SNISB Coordenar a elaboração do Relatório de Segurança de Barragens RSB e sua entrega para o Conselho Nacional de Recursos Hídricos CNRH A PNSB dispõe como obrigação dos empreendedores responsáveis legais a elaboração do Plano de Segurança de Barragem PSB Os empreendedores tiveram até a data de 20 de setembro de 2012 para submeter o relatório especificando as ações e cronograma para implantação do PSB O PSB deve conter minimamente o seguinte conteúdo 57 Informações gerais da barragem e do empreendedor A documentação técnica do empreendimento Os planos e procedimentos relativos à operação manutenção inspeção monitoramento e instrumentação Os registros e controles da operação manutenção inspeção monitoramento instrumentação teste de equipamentos hidráulicos elétricos mecânicos dentre outros Os relatórios de inspeção regulares e especiais A revisão periódica de segurança de barragem E o Plano de Ação de Emergência PAE quando exigido O PSB apresenta como um de seus elementos as Inspeções Regulares de Segurança de Barragens IRSB O IRSB já foi regulamentado pela ANM e ANEEL apresentando importante papel no fornecimento de informações quanto ao estado de conservação da barragem As inspeções regulares são realizadas semestralmente para a ANM e semestralmente anualmente ou bianualmente para a ANA e ANEEL Para a ANA e ANM as inspeções devem conter A ficha de inspeção regular O relatório de inspeção regular O extrato de inspeção regular E para a ANM a declaração de condição de estabilidade Também é parte integrante do PSB o Plano de Ação de Emergência PAE O PAE é um documento que deve estar disponível nas prefeituras envolvidas e no empreendimento Ele deve conter ao menos a identificação e análise das possíveis situações de emergência procedimentos a serem adotados em situação de emergência e estratégias para divulgação e alerta à comunidade 58 CONCLUSÃO Neste bloco foram apresentados os geossintéticos além de tópicos sobre barragens Em barragens foram expostas a suas finalidades etapas de estudos e projetos além dos seus diversos tipos Foram abordados os elementos básicos e a seção típica de barragens Análise e controle da percolação compactação e tratamento de fundação e análise das tensões e deformações em barragens também foram tratados Foram apresentados por fim tópicos em instrumentação de barragens legislação de barragens além da introdução em barragens de rejeito REFERÊNCIAS AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS ANA Programa de consolidação do pacto nacional pela gestão das águas PROGESTÃO SD Disponível emhttpprogestaoanagovbr Acesso em 26 maio 2021 AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA ANEEL Relatório 87250010RL00180 inventário hidrelétrico da bacia do rio Teles Pires v 1 2005 ALONSO U R Rebaixamento temporário de aquíferos 2 ed São Paulo Oficina de Textos 2018 ARAUJO C B Contribuição ao estudo do comportamento de barragens de rejeito de mineração de ferro 2006 133 f Dissertação Mestrado em Engenharia Civil Universidade Federal do Rio de Janeiro COPPE Rio de Janeiro 2006 ASSIS A P A Notas de aulas de barragens Publicação GApAA00602 Universidade de Brasília 2014 ATLAS DAS ÁGUAS Degraus Dissipadores Universidade Federal de Viçosa 2017 CRUZ P T 100 barragens brasileiras casos históricos materiais de construção projeto Oficina de Textos 1996 59 CRUZ P T MATERÓN B FREITAS M Barragens de enrocamento com face de concreto 2 Ed Oficina de Textos 2014 ELETROBRÁS Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica PROCEL Centro Brasileiro de Informação e Eficiência Energética 2007 EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA EPE Avaliação ambiental integrada da bacia hidrográfica do Rio Teles Pires 2009 ESPADA M MENDES P OLIVEIRA S Observação e análise do comportamento dinâmico da torre das tomadas de água da barragem do cabril Revista Mecânica Experimental 19 153163 2011 MAGELA G P Projeto de usinas hidrelétricas passo a passo São Paulo Oficina de Textos 2015 MESSERKLINGER S The design of filter materials and their importance in geotechnical engineering Proceedings of the 18th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering Paris 2013 MÜLLER T Relatório interno 2020 PALMEIRA E M Geossintéticos em geotecnia e meio ambiente São Paulo Oficina de Textos 2018 PORTES A M C Avaliação da disposição de rejeitos de minério de ferro nas consistências polpa e torta Universidade Federal de Minas Gerais 2013 ROMANINI A Introdução ao projeto de barragens de terra Sinop 2020 SILVEIRA J F A Instrumentação e segurança de barragens de terra e enrocamento 1ed São Paulo Oficina de Textos 2006 VERTEMATTI J C Manual Brasileiro de Geossintéticos 2 ed São Paulo Blucher 2015