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BARRAGEM - Coggle Diagram
BARRAGEM
Estruturas de descarga
Devem ser capazes de suportar seguramente a passagem da Cheia Afluente.
Em qualquer barragem a principal estrutura de descarga é o descarregador/vertedor.
Outras estruturas de descarga de menor importância poderão ser necessárias para libertar água para irrigação, escoamento percolante (trickle flows) ou outros fins.
Descarregador/Vertedor
É a estrutura de descarga mais importante e tem de ser projetado para suportar o esperado pico de cheia.
Tem de ser uma estrutura permanente
, não susceptível à erosão e localizada a um nível que permita a altura da lâmina de água e folga/borda livre necessária determinada na fase de pesquisas e seleção do local.
É uma parede com abertura de determinada forma geométrica, na maioria dos casos, fica perpendicular a corrente.
O vertedouro tem a função descarregar toda a água não utilizada para geração.
Podem ser utilizados para medições de vazão.
Para o dimensionamento de vertedouros, a descarga máxima de uma bacia hidrográfica é inversamente proporcional ao tempo de contribuição da bacia.
Os vertedores são também utilizados para controlar o fluxo entrada de canais, ou seja,
para controlar a montante
.
Descarregador de fundo
É o órgão hidráulico que permite esvaziar a albufeira de forma a esvaziá-la ou a assegurar o caudal ecológico do curso de água.
A descarga de fundo tem a função de manter a passagem de água o ano todo, seja na chuva ou na seca.
É um conjunto de tubulações que permitem a saída de água de forma segura por baixo do aterro da barragem.
Ele é instalado perto da base (parte mais baixa) do aterro, iniciando no lado de cima (lado da água/montante) e atravessa todo o aterro até sair do lado de baixo (jusante).
Em vertedores proporcionais, quanto maior for a relação entre o comprimento da soleira horizontal e a altura da soleira lateral, menores serão as vazões, para mesma carga hidráulica.
Tipo de vertedor/sangrador
a) o
vertedor tipo sifão permite operação com nível d'água aproximadamente constante dentro da faixa de variação do projeto,
devendo-se atentar para os desníveis de forma a não ocasionar cavitação.
b) o
vertedor de emergência
destina-se a descarregar
apenas as grandes cheias
, funcionando como sangradouro auxiliar e prevenindo o sangramento da barragem.
c) o
vertedor tipo tulipa
opera
ora com controle de montante, ora com controle de jusante
, de acordo com a vazão afluente e com as condições de descarga.
d) nos
vertedores com comportas
, as
soleiras se situam abaixo do nível normal das águas
, possibilitando maior vazão específica pelo aproveitamento da carga hidráulica.
e) nos
vertedores com níveis muito elevados
, torna-se
necessário prever a construção de estruturas dissipadoras de energia
, destinadas a compatibilizar a velocidade do escoamento com as características de resistência do meio físico a jusante.
Vertedores de serviço
são
destinados a descarregar pequenas e frequentes vazões
.
O vertedouro tipo shaft é recomendado quando o volume do fluxo de água é limitado.
Tipo de barragem quanto à finalidade
Barragens de armazenamento
Serve para captar água durante períodos de cheias com o objetivo de uso no período de estiagem ou seca.
Podem ser utilizadas para abastecimento de água, recreação, pesca, geração de energia elétrica, irrigação, controle de enchentes, regularização de cursos d’água, abastecimento industrial etc.
O reservatório será um
elemento regularizador
entre as vazões disponíveis a montante e às vazões necessárias ou permissíveis a jusante.
Barragens de regularização de vazão
Tem a
finalidade de regularizar o regime hidrológico de um rio
, ou seja, armazena água no período de afluência em relação à demanda.
Com essa operação, a amplitude de variação das vazões naturais do rio é reduzida, garantindo-se assim, vazões efluentes, nos períodos de estiagem, superior às naturais.
Finalidades especificas
Aproveitamento Hidrelétrico:
Neste caso deve-se considerar, como benefício adicional à regularização, a formação de desnível, propiciando a criação de energia potencial hidráulica, que é transformada em energia elétrica.
Navegação:
Também neste caso há um benefício duplo: a) Para jusante, através da regularização do período de estiagem. b) Para montante, através do afogamento de eventuais corredeiras e cachoeiras.
Abastecimento d’Água:
Para fins industriais, de irrigação ou doméstico, entre outros.
É uma estrutura construída em um curso d’água transversalmente à direção de escoamento de suas águas, alterando as suas condições de escoamento natural, objetivando a formação de um
reservatório a montante
, tendo como principal finalidade a regularização das vazões liberadas à jusante, por meio de estruturas controladoras de descargas.
Barragens de derivação
Construídas em
rios perenes
.
Destinam-se a desviar a água para canais ou adutoras.
Construção que se destina a
desviar um curso de água
, criando condições para a captação de água para canais ou condutas
As finalidades das barragens poderão ser exploradas
individualmente ou em conjunto.
Quanto ao material construtivo
Barragens de concreto ou alvenaria
Barragens de concreto
A primeira forma de tratamento do maciço rochoso consiste numa consolidação superficial, no contato concreto-rocha,
por injeções de calda ou nata de cimento
e, as vezes, com chumbamentos de armação e protensões.
Seu objetivo é vedar as fendas maiores e introduzir alguma melhoria na deformabilidade do maciço rochoso
. É quando se faz a limpeza das fundações com jateamento de água e ar.
É possível a utilização de estruturas do tipo arcos múltiplos em barragens de concreto com contrafortes.
Nas barragem de concreto,
o maciço de fundação é rochoso
, com fraturas e descontinuidades, por onde a água percola, podendo gerar subpressões ou perdas d' água excessivas.
Barragem de alvenaria
É uma variação da barragem de gravidade, na qual o concreto é substituído pela alvenaria de pedra rejuntada manualmente com cimento.
Tipos de barragens de concreto
Gravidade
São aquelas cuja estabilidade é garantida principalmente pelos
esforços de gravidade
(peso próprio);
É o tipo de barragem
mais resistente e de menor custo
de manutenção.
Este tipo pode ser adaptado para
todos os locais
, mas a sua altura é limitada pela resistência das fundações.
Gravidade aliviada
É alternativa à barragem de gravidade maciça.
O concreto está mal aproveitado porque as solicitações são muito menores que a resistência do concreto.
Na comparação, constata-se que a barragem de gravidade aliviada
traz economia no volume e diminuição das áreas
sobre as quais pode agir a subpressão e a pressão intersticial.
Em relação às barragens de gravidade tradicionais, as barragens de gravidade aliviada possuem
estrutura mais leve
que é desenvolvida com o objetivo de reduzir a pressão nas fundações ou economizar concreto.
Arco
São barragens
construídas em vales estreitos e com boas condições de ombreiras
(laterais do vale onde a barragem se apoia) que geralmente são constituídas por rocha.
Possuem estrutura de concreto e necessitam de grandes escavações para atingir a rocha sã, devido aos esforços sobre a fundação serem maiores para esse tipo de barragem,
necessitando de fundações resistentes.
As barragens em arcos múltiplos apresentam maior suscetibilidade a deformações da rocha de fundação devido às concentrações de tensão causadas por aplicação de cargas localizadas.
Contraforte
Sua estrutura é constituída por laje impermeável de concreto a montante e sustentada por contrafortes, que são responsáveis por receber as tensões provenientes do acumulo da água sobre a laje.
Esse é um tipo de barragem que necessita de grande preparo da fundação.
Em alguns casos, emprega-se o uso de tirantes e até injeção de calda de cimento e sempre mantendo o controle geológico.
Barragens concreto compactado a rolo
Por apresentarem distribuição de tensões na fundação, devido à carga distribuída,
sofrem menos deformação.
Barragens de aterro
Barragens de enrocamento
São formadas por espaldares executado com enrocamentos (pedras) e por um núcleo argiloso.
É a mais estável dentre as barragens de terra e terra-enrocamento. O material do enrocamento (pedras) apresenta elevado ângulo de atrito, garantindo a estabilidade dos taludes de montante e jusante, mesmo quando são íngremes (inclinações de 1:1,6 até 1:2,2).
O núcleo argiloso imprime a estanqueidade a barragem, permitindo o represamento de água (formação do lago).
Para se evitar que o material impermeável do núcleo seja carregado pelos vazios do espaldar de jusante, é recomendado que se proteja o talude de jusante do núcleo impermeável.
Esse tipo de barragem é aquele em que são utilizados blocos de rocha de tamanho variável e uma
membrana impermeável na face de montante.
A rocha que deve preencher a maior parte da barragem precisa ser inalterada pelo intemperismo, não sendo facilmente desintegrada ou quebrada.
O enrocamento deverá ser feito com pedras de DIMENSÕES GRADUADAS, de forma a não deixar grandes índices de vazios sobre a superfície revestida;
A barragem de enrocamento é um aterro construído com
fragmentos de rocha e cascalho
, dispostas em camadas uniformes com compactação,
sendo que algumas possuem núcleo de argila impermeável.
As barragens de enrocamento são caracterizadas por serem formadas em grande parte por materiais de grandes diâmetros e alta permeabilidade (enrocamento).
Mas o seu núcleo deve ter baixa permeabilidade.
Em barragens de enrocamento com núcleo de argila, a maior compressibilidade do núcleo em relação às abas (ou espaldares) de enrocamento pode provocar trincas no núcleo que podem favorecer a passagem da água.
Local
Em regiões áridas, com disponibilidade de rocha, presença de vales mais fechados e clima seco.
Nos climas temperados, com escassez de solo, temperaturas baixas e invernos longos, as
BARRAGENS DE ENROCAMENTO COM FACE IMPERMEÁVEL tornam-se atraentes.
O local poderá ser considerado propício para construção de barragem de enrocamento com núcleo de argila ou com face de concreto se o reconhecimento de campo indicar, na área selecionada, a existência de rocha sã e de boa qualidade ao longo do eixo, a pequena profundidade.
Barragem de Terra
Local
É apropriado para locais com disponibilidade de solos argilosos ou areno-siltoso/argiloso (campo típico). Mas também prestam para fundações com rocha compacta, ou seja,
as fundações podem ser de qualquer tipo
. A baixa permeabilidade é dada pela argila compactada.
Em regiões onde há solos em quantidade e qualidade adequadas, ombreiras suaves e condições climáticas favoráveis.
Em climas com muita chuva, com solos com umidade elevada próxima da saturação por períodos longos,
as BARRAGENS DE TERRA com drenagem nos espaldares são preferenciais.
O tipo de barragem de terra, homogênea ou zoneada, é geralmente escolhido em função do volume e da qualidade dos materiais existentes no local, dos processos construtivos a serem utilizados e dos solos que constituem as fundações da barragem.
HOMOGÊNEO
É aquele composto de uma única espécie de material, excluindo-se a proteção dos taludes.
Nesse caso,
o material necessita ser suficientemente impermeável,
para formar uma barreira adequada contra a água, e os taludes precisam ser relativamente suaves, para uma estabilidade adequada.
De uma maneira geral, barragens homogêneas deverão ter taludes/vertentes relativamente planos (1:3 a montante e 1:2 a jusante) como segurança contra possível instabilidade.
Para reservatórios com um nível alto ou com rápidas flutuações de nível de água por longos períodos de tempo, ou para uma barragem com fundações impermeáveis, pode ocorrer pressão nos poros no interior do aterro e a ocorrência de percolação.
A solução seria a construção de um pé em pedra ou uma camada de drenagem (manta) de cascalho miúdo/gravilha ou material similar,
para ajudar a reduzir o problema de infiltração.
ZONADO
O material de terraplanagem é dividido em três categorias:
permeável para a face jusante, impermeável para o núcleo e semi-impermeável para a secção a montante, sendo todas elas escavadas de áreas de empréstimo diferentes.
As zonas permeáveis consistem de areia, cascalho ou fragmentos de rocha, ou uma mistura desses materiais.
Esta é uma melhor alternativa, particularmente para barragens maiores
que facilmente permitem a utilização de maquinaria de construção.
Os taludes, no entanto, podem ser reduzidos
para à volta de 1:2 a montante e 1:1,75 a jusante.
É o tipo de barragem
mais comum
encontrado em todo o Mundo.
Finalidades
abastecimento de água
irrigação
produção de energia elétrica
controle de cheias
deposição de rejeitados de minas
alimentação de outros reservatórios
recreio ou navegação
piscicultura.
Seleção do Tipo de Barragem
A escolha de cada tipo de barragem está condicionada por questões
topográficas, geológicas, climáticas, disponibilidade dos materiais de construção, natureza das fundações, sismicidade do local, disponibilidade de solo ou rocha
, entre outros.
Na seleção do melhor tipo de barragem para um determinado local, devem ser consideradas as características físicas do local, o objetivo da obra, fatores econômicos, de segurança, etc.
Quanto ao seu
comportamento estrutural
, as barragens podem ser classificadas em:
Barragem de Gravidade:
Conceito:
Tem sua estabilidade devido ao peso próprio e a sua largura de fundação. São obras bem robustas.
Exemplos:
É o caso das barragens de terra (construídas por solo) e de terra-enrocamento (construídas por solo e rochas de grande porte).
Barragem estruturada:
Exemplo:
barragens em arco de concreto armado; barragens de concreto compactado por rolo
Conceito:
os materiais que a formam usam sua resistência para transferir as cargas para as ombreiras e para o terreno.
