Critérios de projeto barragem de gravidade_Tfc_2012_Jose_Lucas_e_Rodolfo.pdf

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁJOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES RODOLFO ROSENDO DE CARVALHO CRITÉRIOS DE PROJETO DE BARRAGENS DE CONCRETO À GRAVIDADE: UMA VISÃO DE SUSTENTABILIDADE CURITIBA 2013 JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES RODOLFO ROSENDO DE CARVALHO CRITÉRIOS DE PROJETO DE BARRAGENS DE CONCRETO À GRAVIDADE: UMA VISÃO DE SUSTENTABILIDADE Trabalho de conclusão de curso apresentado à disciplina Trabalho Final de Curso como requisito parcial para à conclusão do curso de Engenharia Civil, Setor de tecnologia, Universidade Federal do Paraná. Orientador: Prof. Dr. José Marques Filho CURITIBA 2013 TERMO DE APROVAÇÃO JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES RODOLFO ROSENDO DE CARVALHO CRITÉRIOS DE PROJETO DE BARRAGENS DE CONCRETO Â GRAVIDADE: UMA VISÃO DE SUSTENTABILIDADE Trabalho de conclusão de curso aprovado como requisito parcial para a conclusão do curso de Engenharia Civil na Universidade Federal do Paraná, pela seguinte banca examinadora: ____________________________________ Prof. Dr. José Marques Filho Orientador – Departamento de Construção Civil, UFPR _______________________________ Prof. MSc. José de Almendra Freitas Júnior Departamento de Construção Civil, UFPR. ___________________________________ Prof. Phd. Marcos Antônio Marino Departamento de Construção Civil, UFPR. Curitiba, 18 de março de 2013. À turma de Engenharia Civil de 2008 da UFPR pela contribuição na nossa formação como profissionais e. Aos nossos irmãos pela amizade e companheirismo. acima de tudo. A. pela disponibilização de material para consulta no desenvolvimento do presente trabalho. Aos nossos pais. .AGRADECIMENTOS Primeiramente. pelo apoio e amor incondicional. a Deus pela dádiva da vida. Aos mestres por acreditarem no nosso potencial em meio a tantos desafios. Ao nosso professor orientador José Marques Filho pelo tempo dedicado. como indivíduos. Às empresas Intertechne S. A Camila e Heloísa pela paciência e carinho dedicados. e VLB Engenharia e Consultoria Ltda. paciência e pela amizade. O Brasil têm um dos maiores potênciais para exploração da energia hidráulica. principalmente na emissão de Gases do Efeito Estufa . por instrumentação. da existência de material qualificado para sua construção. gerando a necessidade de investimentos em fontes de energia renováveis. A escolha do tipo de barragem dependerá. gerando esforços na direção da sustentabilidade. a energia hídrica oferece oportunidades para o alívio da pobreza e desenvolvimento sustentável. estabilidade. e da conformação topográfica do local da obra. Bureau of Reclamation. água e energia devem ser satisfeitas. Army Corps of Enginners e U. mas passa hoje por um processo de desconfiança socioambeintal nesse tipo de solução. e a influência significativa da altura em relação à geometria da barragem e da inclinação da fundação. As barragens são estruturas que apresentam um risco potencial elevado. inspeção visual ou ensaios específicos. o sistema elétrico é fortemente dependente da disponibilidade hídrica. cujas necessidades de moradia. Após a apresentação dos conceitos. pois é muito dependente da hidroeletricidade. barragem de concreto à gravidade .RESUMO No ano de 2012. Além de seu papel na contribuição para a segurança do fornecimento de energia e reduzir a dependência do país de combustíveis fósseis. S. Mostra-se claramente a importância fundamental da avaliação adequado dos parâmetros de fundação. O presente trabalho apresenta os critérios de verificação de estabilidade global para barragens de concreto à gravidades da ELETROBRÁS e dos órgãos internacionais U. concreto. dos aspectos geológicos e geotécnicos. a humanidade passou a ser composta por mais de sete bilhões de indivíduos. S. mas na utilização intensa de recursos naturais e na geração de resíduos e poluição. A geração do sistema elétrico brasileiro é fortemente pautada em fontes renováveis. motivo pelo qual os regulamentos de segurança prescrevem atividades de acompanhamento e observação. Em termos mundiais a produção de energia também é grande geradora de GEE. a inclinação do paramento de jusante.GEE. Palavras Chave: barragens. variando a altura. os parâmetros da interface concreto fundação e a inclinação do leito do rio. Este crescimento levou ao mundo uma política socioambiental mais ativa. A construção civil possui papel relevante nas mudanças. criando um manual para verificação dos critérios de estabilidade e apresenta os fenômenos físicos relacionados. para que todos desfrutem de uma qualidade de vida digna. saúde. principalmente. apresenta-se uma análise de sensibilidade de estabilidade global para seções típicas de barragens de concreto compactado com rolo. não só nos números econômicos e geração de empregos. concrete gravity dam . Building have been recognized as one of the most intensive user of natural resources and this activity produces a significant amount of waste and Green House Gas (GHG) emition. Their energy. Keywords: dams. In particular. in order to provide dignity and decent standard of living for them. and renewable energy development is a worldwide necessity. and performed a sensitivity analysis on Rolled Compacted Concrete Gravity Dams typical cross section. Power and energy industries are relevant producers of GHG emitions too. Most of the eletricity power used in Brazil is obtained from Hydropower plants and the country has a enormous potential to be used to energy supply. In order to enlight the several physical concepts analized. In spite of the benefits of hydropower plants. the Earth’s population has more than 7 billion inhabitants.ABSTRACT In 2012. their effects and safety. The accelerated growth in the last centuries generated the necessity of a new social and environmental approach. their development has a significant society distrust and rejection. This paper aims to furnish arguments to discuss about dams. water. The results show the relevance of geological parameters investigations and the relationship dam shape X heigth. The studied parameters are dam heigth. hydropower energy is a great option to minimize GHG emitions. and Brazil has a big hydropower potential and the nation has an integrated transmition grid that permits to optimize the energy availability. this document presents the main wordwide Stability Analysis Criteria. stability analysis. rock-concrete interface strength parameters. health and housing needs must be furnished by Civil Engineering. downstream slope and foundation slope. concrete. .................................................... 31 FIGURA 4 – HIDRELÉTRICAS POR REGIÕES NO MUNDO: POTÊNCIA INSTALADA E GERAÇÃO ..........................................................................................................................................LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 – DESENVOLVIMENTO HISTÓRICO DA OFERTA GLOBAL DE ENERGIA PRIMÁRIA A PARTIR DE FONTE RENOVÁVEL 1971-2008 ...................................................................... 72 ................................................... 59 FIGURA 15 – CORTE TRANSVERSAL DE UMA BARRAGEM DE GRAVIDADE ........................... 59 FIGURA 16 – CORTE TRANSVERSAL DE UMA BARRAGEM EM ARCO ................................... 70 FIGURA 20 – MODELO DE DIMENSIONAMENTO EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA E ANÁLISE GRÁFICA DAS VARIAÇÕES VOLUMÉTRICAS ................... 57 FIGURA 14 – CORTE TRANSVERSAL DE UMA BARRAGEM EM ATERRO.......................... 66 FIGURA 18 – VISTA DE JUSANTE DE UMA BARRAGEM DE CONCRETO A GRAVIDADE ................................ 67 FIGURA 19 – USINA DE ITAIPU .................. 45 FIGURA 12 – HITÓRICO DA MATRIZ ELÉTRICA .................................................... 38 FIGURA 8 – FLUXOGRAMA DA ETAPA DE PLANEJAMENTO DOS ESTUDOS ................. 21 FIGURA 2 – POTENCIAL DE MITIGAÇÃO................ 34 FIGURA 6 – ETAPAS DE IMPLANTAÇÃO DE APROVEITAMENTOS HIDROELÉTRICOS ......................................................... 42 FIGURA 9 – FLUXOGRAMA DA ETAPA DE ESTUDOS PRELIMINARES ................... 60 FIGURA 17 – SEÇÃO TRANSVERSAL DE UMA BARRAGEM DE CONCRETO A GRAVIDADE.................................................................................................. 43 FIGURA 10 – FLUXOGRAMA DA ETAPA DE ESTUDOS FINAIS ...................................................................................................................................... 32 FIGURA 5 – DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA NO PLANETA ........................ 29 FIGURA 3 – SUPRIMENTO MUNDIAL DE ENERGIA .......... 44 FIGURA 11 – FLUXOGRAMA DA AAI DA ALTERNATIVA SELECIONADA ........................... 55 FIGURA 13 – PERSPECTIVA PARA MAIOR DIVERSIFICAÇÃO DA MATRIZ ENERGÉTICA E AUMENTO DA PARTICIÁÇÃO DA CANA-DEAÇUCAR E DO GÁS NATURAL ....... 36 FIGURA 7 – POTENCIAL HIDRELÉTRICO BRASILEIRO ............................................................................................. ...................... 99 FIGURA 39 – FORÇAS SÍSMICAS NA BARRAGEM .................. 90 FIGURA 31 – SUBPRESSÃO SEM LINHA DE DRENAGEM – CRITÉRIO U........................................... 83 FIGURA 26 – ESQUEMA COM OS PRINCIPAIS CARREGAMENTOS .......... ARMY CORPS OF ENGINEERS ......... 88 FIGURA 29 – SUBPRESSÃO COM UMA LINHA DE DRENOS OPERANTE ................................... 100 ........................................... 93 FIGURA 34 – SUBPRESSÃO COM LINHA DE DRENAGEM E ABERTURA DE FISSURA ENTRE FACE MONTANTE E LINHA DE DRENAGEM – CRITÉRIO U....................................... 96 FIGURA 36 – SUBPRESSÃO COM LINHA DE DRENAGEM – CRITÉRIO U..................................... 91 FIGURA 32 – SUBPRESSÃO COM LINHA DE DRENAGEM COM X > 0...FIGURA 21 – UHE SALTO CAXIAS .................... ARMY CORPS OF ENGINEERS .................................. S...... BUREAU OF RECLAMATION ........... BUREAU OF RECLAMATION ....................................................... 76 FIGURA 24 – SEÇÃO TÍPICA DE BARRAGEM DE CONCRETO A GRAVIDADE .............. 74 FIGURA 22 – BARRAGEM da UHE MAUÁ NA FASE FINAL CONSTRUÇÃO ........................ S.......................................... 87 FIGURA 28 – SUBPRESSÃO COM ABERTURA DE FISSURA DEVIDO AO SURGIMENTO DE TENSÕES DE TRAÇÃO E PRESSÕES HIDROSTÁTICAS .................................................................. 80 FIGURA 25 – DIAGRAMAS DE TENSÕES EM BARRAGENS DE CONCRETO À GRAVIDADE........................ ARMY CORPS OF ENGINEERS ...... S................................... 95 FIGURA 35 – SUBPRESSÃO COM LINHA DE DRENAGEM E ABERTURA DE FISSURA ALÉM DA LINHA DE DRENAGEM – CRITÉRIO U..05 H1 – CRITÉRIO U...... S............ 97 FIGURA 37 – SUBPRESSÃO COM LINHA DE DRENAGEM E ABERTURA DE FISSURA – CRITÉRIO U.. S................. 98 FIGURA 38 – FORÇA DE EMPUXO DEVIDO A SEDIMENTOS NO PÉ DE MONTANTE DA BARRAGEM......... S........ 89 FIGURA 30 – SUBPRESSÃO COM DUAS LINHAS DE DRENOS OPERANTES .. 85 FIGURA 27 – SUBPRESSÃO SEM LINHA DE DRENOS OU DRENOS INOPERANTES E PRESSÕES HIDROSTÁTICAS ................................... ARMY CORPS OF ENGINEERS ........... S... 92 FIGURA 33 – SUBPRESSÃO COM LINHA DE DRENAGEM COM X ≤ 0......05 H1 – CRITÉRIO U.. 75 FIGURA 23 – PRAÇA TIPA DA BARRAGEM DE SALTO CAXIAS ............. ARMY CORPS OF ENGINEERS ..................................................................... ........RESULTANTE DENTRO DO NÚCLEO CENTRAL DE INÉRCIA .........................U................................ 122 FIGURA 53 – SEÇÃO TÍPICA PARA O ESTUDO DA VARIAÇÃO DO ÂNGULO ENTRE A BARRAGEM E A FUNDAÇÃO ....... 103 FIGURA 43 – CASO DE CARREGAMENTO Nº 6 – CONDIÇÃO LIMITE ...................... 120 FIGURA 50 – 100% DA BASE COMPRIMIDA ................................................................... 123 ..................RESULTANTE NA POSIÇÃO MAIS AFASTADA DO NÚCLEO CENTRAL DE INÉRCIA .......... 110 FIGURA 47 – ENVOLTÓRIA LINEARIZADA DOS CÍRCULOS DE MOHR ........................... 110 FIGURA 46 – DESLIZAMENTO NA FUNDAÇÃO ................................. S................................... ARMY CORPS OF ENGINEERS ........RESULTANTE FORA DO NÚCLEO CENTRAL DE INÉRCIA ...............................U...... S..................... 120 FIGURA 52 – SEÇÃO TÍPICA PARA O ESTUDO DE SENSIBILIDADE DE ALGUNS PARÂMETROS ......... ARMY CORPS OF ENGINEERS (1995)........... 120 FIGURA 51 – BASE NÃO TOTALMENTE COMPRIMIDA ....................... 100 FIGURA 41 – CASO DE CARREGAMENTO Nº 4 – CONDIÇÃO LIMITE ...... 113 FIGURA 49 – 100% DA BASE COMPRIMIDA .......................FIGURA 40 – PRESSÕES HIDRODINÂMICAS DEVIDO A AÇÕES SÍSMICAS .................................................... ARMY CORPS OF ENGINEERS ..........U.... 104 FIGURA 44 – DESLIZAMENTO NA ESTRUTURA .. 109 FIGURA 45 – DESLIZAMENTO NO CONTATO ESTRUTURA-FUNDAÇÃO .... S.. 103 FIGURA 42 – CASO DE CARREGAMENTO Nº 5 – CONDIÇÃO EXCEPCIONAL .... 112 FIGURA 48 – ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA .... ................................. BUREAU OF RECLAMATION ............. 109 QUADRO 9 – LOCALIZAÇÃO DA FORÇA RESULTANTE NA BASE – U...... 127 QUADRO 17 – FATORES DE SEGURANÇA AO TOMBAMENTO .. BUREAU OF RECLAMATION .........................CCN – X = 0............................................................... 109 QUADRO 10 – FATORES DE REDUÇÃO PARA A ANÁLISE DE ESTABILIDADE AO ESCORREGAMENTO .................... 124 QUADRO 15 – FATORES DE SEGURANÇA AO TOMBAMENTO ....................................... 117 QUADRO 13 – FATORES DE SEGURANÇA MÍNIMOS PARA A ANÁLISE DE TENSÕES ................ 54 QUADRO 7 – FATORES DE SEGURANÇA MÍNIMOS PARA A ANÁLISE DE ESTABILIDADE À FLUTUAÇÃO ................................................................................................ 40 QUADRO 4 – PRAZO DE VALIDADE DAS LICENÇAS AMBIENTAIS ..CCN ... S.... 38 QUADRO 3 – ENERGIA HIDRÁULICA NO BRASIL . 54 QUADRO 6 – CONFIGURAÇÃO DA OFERTA DE ELETRICIDADE POR FONTE ........................................CCL ........ELETROBRÁS ........................................................ S.. S....................................LISTA DE TABELAS QUADRO 1 – EMISSÕES DE CO2 POR PRODUTO ........ S...... 107 QUADRO 8 – FATORES DE SEGURANÇA MÍNIMOS PARA A ANÁLISE DE ESTABILIDADE AO TOMBAMENTO ....................................U..... ARMY CORPS OF ENGINEERS ........... 127 QUADRO 18 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO ....... 130 ......U................................... 115 QUADRO 11 – FATORES DE SEGURANÇA MÍNIMOS PARA A ANÁLISE DE ESTABILIDADE AO ESCORREGAMENTO ............................................................CCE ....................ELETROBRÁS ..........................................................U....... 118 QUADRO 14 – SIMULAÇÕES PARA VERIFICAÇÃO DE ESTABILIDADE GLOBAL...................... 126 QUADRO 16 – FATORES DE SEGURANÇA AO TOMBAMENTO ........ 49 QUADRO 5 – OFERTA INTERNA DE ENERGIA ELÉTRICA .............................. ARMY CORPS OF ENGINEERS ...65 .... 28 QUADRO 2 – APROVEITAMENTOS HIDRELÉTRICOS POR FAIXA DE POTÊNCIA..................... 116 QUADRO 12 – FATORES DE SEGURANÇA MÍNIMOS PARA A ANÁLISE DE ESTABILIDADE AO ESCORREGAMENTO .................................................. .................................QUADRO 19 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO ........CCN – X = 0............................... 138 QUADRO 27 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .....................................................................................70 ..................................... 140 QUADRO 28 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO ..........CCE – X = 0...........................................................................................................................CCN – X = 0.................. 146 ...CCL – X = 0..............................................................65 ..............................................CCN – X = 0....70 .............80 ..CCL – X = 0..80 ................................65....65 ..............................................................................................................................CCN – X = 0............... 135 QUADRO 23 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO ........CCL – X = 0.......................70 ....75 .......................................................................65 .................................. 145 QUADRO 33 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA .......................... 146 QUADRO 35 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA .................. 146 QUADRO 34 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA .... 135 QUADRO 24 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO ......................CCL – X = 0................................CCN – X = 0..................... 132 QUADRO 21 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO ...CCE – X = 0............................................CCE – X = 0...........70 ..............................................CCL – X = 0.......... 133 QUADRO 22 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO ...............................75 ............................CCL – X = 0.......................CCE – X = 0......................... 136 QUADRO 25 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO ....................... 142 QUADRO 30 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA .....75 ................ 138 QUADRO 26 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .....65 ................................. 145 QUADRO 32 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA ............ 131 QUADRO 20 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO ............................... 141 QUADRO 29 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO ...................................70..........................70 .....80 ..........CCE – X = 0....................... 145 QUADRO 31 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA ..................................CCE – X = 0..... .....CCL – X = 0......... 147 QUADRO 38 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA ..........80..........75 ..................................................................................................................CCE – X = 0.....75 ....................................... 146 QUADRO 37 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA ......CCL – X = 0..............75......................... 148 QUADRO 43 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO – BASE INCLINADA ................................................ 148 QUADRO 42 – FATORES DE SEGURANÇA AO TOMBAMENTO – BASE INCLINADA ...CCE – X = 0........................ 147 QUADRO 39 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA .................................................80 ................................................................................ 147 QUADRO 40 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA ....QUADRO 36 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA ....CCN – X = 0............. 149 QUADRO 44 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA – BASE INCLINADA ................................... 149 .....80 ..CCN – X = 0......... 147 QUADRO 41 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA ........................ LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABMS Associação brasileira de mecânica dos solos e engenharia geotécnica ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica ACI American Concrete Institute ANA Agência Nacional de Águas B Largura c Coesão CAR Concreto de Alta Resistência CBDB Comitê Brasileiro de Barragens CBGB Comitê Brasileiro de Grandes Barragens CCC Condição de Carregamento de Construção CCE Condição de Carregamento Excepcional CCEE Câmara de Comercialização de Energia CCL Condição de Carregamento Limite CCN Condição de Carregamento Normal CCN Condição de Carregamento Normal CCR Concreto Compactado com Rolo CEBDS Conselho Empresarial Brasileiro para o Desenvolvimento Sustentável CIGB Commission Internationale des Grands Barrages CMSE Comitê de Monitoramento do Setor Elétrico CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente CO2 Dióxido de Carbono E Empuxo EPE Empresa de Pesquisa Energética . ELETROBRÁS Centrais Elétricas Brasileiras S.a.A. fck Resistência característica à compressão do concreto FSD Fator de Segurança ao Deslizamento FSD Fator de minoração da resistência devida ao atrito FSDc Fator de minoração da resistência devida à coesão FSF Fator de Segurança à Flutuação FEPAM Fundação Estadual de Proteção Ambiental Henrique Luiz Roessler FIRJAN Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro FUNAI Fundação Nacional do Índio GEE Gases do Efeito Estufa g Gravidade GW Gigawatt Hm Altura da coluna de água de montante i Gradiente Hidráulico IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística IBAMA Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis IBRACON Instituto Brasileiro do Concreto ICOLD International Commission on Large Dams IHA International Hydropower Association IPCC International Panel on Climate Change IPHAN Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional k Coeficiente de permeabilidade kg Quilo km. Quilômetro por ano kN Quilonewton .a. Nível de água NBR Norma Brasileira ONS Operador Nacional do Sistema Elétrico ONU Organização das Nações Unidas P Peso próprio ppm Partículas por milhão PCH Pequena Central Hidrelétrica PIB Produto Interno Bruto SIN Sistema Interligado Nacional SISNAMA Sistema Nacional do Meio Ambiente TWh Terawatt/hora UFPR Universidade Federal do Paraná UHE Usina hidrelétrica USBR United States Department of the Interior Bureau of Reclamation .A.LI Licença Prévia LP Licença Instalação LO Licença de Operação m Metro mm Milímetro MME Ministério de Minas e Energia MP Ministério Público MPU Ministério Público da União MW Megawatt m³ Metro cúbico m/s Metro por segundo N. V Volume WWF World Wildlife Fund WCD World Commissions on Dams µm Micrômetro γ Peso específico do concreto μ Subpressão σ Tensão Normal no Concreto σe Tensão normal efetiva σt Tensão normal total τ Tensão Tangencial  Ângulo de atrito  Peso específico da água ∑Me Somatório de todos os momentos estabilizantes em relação ao ponto considerado ∑Mt Somatório de todos os momentos de tombamento ∑U Somatório de todos os esforços verticais gerados pela subpressão em uma seção estudada ∑V Somatório de todas as forças gravitacionais geradas pelo peso próprio e as cargas permanentes mínimas da estrutura . . 105 5...3..........................1....................... 24 2........1.1................................................1................ 68 4............2....................................... S. Eletrobrás (2003) ............................. SUSTENTABILIDE ..................3.................. 34 3........................................ Bureau of Reclamation (1976) ............ 85 5............................... BARRAGENS DE CONCRETO À GRAVIDADE ............................................................5.................................... U..............2...................................................... CONDIÇÕES DE CARREGAMENTO ........ 106 5.. 107 ............ 24 1...............................1................... 85 5...............3.. 77 4.....................1. OBJETIVOS DO TRABALHO ....... Concreto Massa .................................................1................................. 84 5.................2. TIPOS DE BARRAGEM .1....1.............. 79 5............ S... 98 5..................................................... Conceito de Subpressão .........................................1.................................... 18 1................... 87 5.............................................................. Army Corps of Engineers (1995) ......................2.. 73 4.........1.... VERIFICAÇÕES DE ESTABILIDADE GLOBAL .................... 65 4..................................................................1.....2..............3........................2............ Pressões Hidrostática .................1......... Segurança à Flutuação .. Exploração do Subsolo ..............SUMÁRIO 1.. ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO ....1........................... SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO ...... 101 5............................. Peso Próprio .. AÇÕES ATUANTES ...1......................... 61 4........4. 69 4........3................. VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA ............................................................................. Concreto Compactado com rolo (CCR) ..........1.....................1...... 86 5......... 69 4..................1... Ações Sísmicas .............3...1..............................2................................................................ IMPORTÂNCIA DO TRABALHO .................................................................................................................... 86 5.......3.......1. Segurança ao Tombamento ...................... ANÁLISE DE RISCO E SEGURANÇA DE BARRAGENS ....... 20 1.... ANÁLISE DE ESTABILIDADE GLOBAL DA ESTRUTURA ....................................................3... Empuxo Devido a Presença de Material Assoreado ..............1......................2.............. 99 5.....1.......................................... U..........1............................. EMPREENDIMENTOS HIDRÁULICOS ...............3......................3.................................................................... 50 3. Tipos de concreto utilizados ......... Subpressão – Pressão Intersticiais no Concreto .........3... LICENÇAS AMBIENTAIS ............................. 96 5............ 26 3.. 91 5..................1................. 45 3............................................................... 57 3... INTRODUÇÃO ...............4........... 122 6......... CONSIDERAÇÕES FINAIS ........2........ Avaliação das tensões ...................5............................................................ Segurança ao Deslizamento ........................... 152 8.. 125 6.................3...... 117 6......... 109 5......................... 125 6.......................................................... 125 7............................... REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.....3.......................................3............................................................................................................. ANÁLISE DE SENSIBILIDADE .......4.... RESULTADOS ........1.......... CARACTERÍSTICA DOS MATERIAIS .... CRITÉRIOS DE VERIFICAÇÃO DE ESTABILIDADE GLOBAL ........................ 156 ..................................3............................ 1. 2011). a humanidade passou a ser composta por mais de sete bilhões de indivíduos. . Os produtos a base de cimento e metais são emissores de grande quantidade de gases do efeito estufa. Dentre as desafios de suprimento de infraestrutura destacam-se a necessidade de fornecimento de água e energia. O crescimento da humanidade continua expressivo. As necessidades de infraestrutura são supridas pela Engenharia Civil através de empreendimentos que utilizam intensivamente recursos naturais e mãode-obra para sua execução. para que todos desfrutem de uma qualidade de vida digna. com otimização da solução empregando tecnologias cada vez mais avançadas e soluções com a maior durabilidade possível. segundo suas estimativas em 11 de julho de 1987 a população chegou a 5 bilhões e atingiu a marca de 6 bilhões em 12 de outubro de 1999.4 bilhões de pessoas sem acesso de energia de fonte confiável (WWF. Esta característica indica a necessidade de utilização responsável. cujas necessidades de moradia. saúde.6 bilhões de pessoas. cabe à Engenharia Civil a responsabilidade por toda infraestrutura necessária à manutenção da vida. e em 2011 chegou a 7 bilhões. Respeitadas as questões socioambientais.18 1. água e energia devem ser satisfeitas. a energia proveniente dos aproveitamentos hidráulicos representa uma alternativa para geração de energia renovável e relativamente limpa. De acordo com M arques Filho (2012). INTRODUÇÃO No ano de 2012. e devido à sua sazonalidade intrínseca é necessário armazenamento para otimização de seu uso. que produzem naturalmente desníveis consideráveis de água nos aproveitamentos hidráulicos. em particular a calcinação do calcário (JOHN e ISAIA. 2010). Analisando todos esses dados. sendo muitos destes insumos não renováveis. Segundo a ONU (2013) em 1950 a população mundial era de 2. agropecuária e indústria. que podem ser utilizados para a produção de energia. incluindo para consumo humano. A criação de reservatórios artificiais gerou a concepção de vários tipos de barragens. pela necessidade de energia para sua obtenção e pelas reações químicas que os geram. sendo responsável diretamente pela integridade do tecido social necessário aos conglomerados humanos. Há no planeta. a partir de agora denominados GEE. a humanidade depende totalmente dos recursos hídricos para sua sobrevivência. o Brasil passa por mudança significativa do seu perfil econômico apresentando aumento de crescimento e de acesso de camadas da sociedade mais desfavorecidas aos bens de consumo. 2011). questões culturais e do patrimônio histórico arqueológico (IHA. de 2000 a 2010.7% no Brasil. . com isso não há reserva de energia para os períodos de seca (ANEEL. o país passou por dificuldades significativas que diminuíram os investimentos em infraestrutura de grande porte. Apesar dos vastos recursos hídricos disponíveis no país. As dificuldades atuais no desenvolvimento dos empreendimentos hidrelétricos são totalmente diferentes das enfrentadas décadas atrás. As obras chamadas a fio d’água geram energia com o fluxo do rio. o rendimento médio mensal do trabalho principal dos trabalhadores por conta própria e a de todas as categorias dos empregados cresceu e o ganho real no rendimento médio mensal do total dos empregados foi de 15. diminuindo significativamente os conteúdos referentes aos aproveitamentos hidráulicos. sendo mais conhecidos alguns regulamentos internacionais. a sociedade organizada apresenta resistência crescente à implantação de empreendimentos hidráulicos. principalmente na área de energia. 2002). Nas crises econômicas dos anos 80 e 90. onde os conhecidos riscos técnicos e econômicofinanceiros são colocados em igualdade com as questões socioambientais. 2011). a comunidade técnica não criou normalização adequada. incluindo o relacionamento com a comunidade. com mínimo ou nenhum acúmulo do recurso hídrico diminuindo as áreas de alagamento e reduzindo o tamanho do reservatório.8% (IBGE. em geral mais cara. assim como as publicações didáticas no assunto. 2012). Também. segundo o IBGE (2011) a taxa de atividade de pessoas economicamente ativas na população de 15 ou mais anos de idade atingiu 63. Com a diminuição dos investimentos já citado. Evidenciando ainda mais essa mudança do perfil brasileiro. os cursos de engenharia civil focaram seus currículos na área de edificações. sendo desmanteladas as equipes de projeto e construção. diminuindo a quantidade de profissionais especializados e bibliografia e normalização incipientes referentes ao assunto (MARQUES FILHO. bem como houve um redirecionamento dos cursos de engenharia civil para edificações convencionais. e pela grande quantidade de obras a fio d’água.19 Nos últimos anos. pressionando a matriz energética pela necessidade de geração térmica. Toda a sociedade precisa energia para sanar necessidades básicas e para participar dos processos produtivos.20 Pela importância do tema. podendo estimular uma mudança drástica em todo sistema de energia. É impensável a interrupção no fornecimento de água ou energia pela necessidade inerente de melhoria das suas condições de vida. possibilitando tanto sua modernização quanto dos serviços relacionados.1.7 bilhões ainda dependem da energia tradicional. 1. Seu desenvolvimento vem crescendo recentemente e para que essas mudanças . resíduos da agricultura e dejetos de animais. este relatório procura estudar os critérios de dimensionamento de barragens. principalmente a base de madeira. aumentando cada vez mais as emissões de CO 2 na atmosfera que já atingiram 339ppm no final de 2010 (IPCC. conectando-os aos principais conceitos físicos existentes e mostrando sua interface com os conceitos modernos de desenvolvimento sustentável. Desde 1750. procurando dar condições de conforto e saúde aos cidadãos.4 bilhões de pessoas não tem acesso a fontes de energia elétrica confiável e 2. mudando essa matriz para tentar sanar essa dependência dos combustíveis fósseis que continuam a degradar acentuadamente o planeta. Essas possuem grande capacidade de mitigar as mudanças climáticas. Muitos estudos e empreendimentos estão sendo realizados com as chamadas energias renováveis. A demanda por energia e outros serviços vem aumentando continuamente para suprir o desenvolvimento econômico e melhorar as condições de vida das pessoas. IMPORTÂNCIA DO TRABALHO A Engenharia Civil mantém o tecido social coeso. Sendo assim. Outro dado chocante é o fato de 2. 2012). hoje 1. é necessário que se busquem alternativas para que seja possível suprir a necessidade de energia garantindo acesso a toda a população.5 milhões de mulheres e crianças morrerem por inalação de fumaça proveniente de fornos convencionais e em contra partida estudos mostram que o aumento do consumo de energia a níveis de Singapura e EUA levaria ao esgotamento prematuro das reservas de combustíveis fosseis disponíveis (WWF. Segundo o IPCC (2012). o uso de combustíveis fóssil vem aumentando e dominando o fornecimento de energia. 2011). com o critério de menor tarifa.2010 apud IPCC. é preciso trabalhar com a sustentabilidade social. será apresentado um gráfico onde se pode observar a participação reçativamente pequena das energias renováveis no fornecimento mundial.21 continuem são necessários grandes investimentos em tecnologias e infraestruturas. conforme já mencionado.2012). Estima-se que as energias renováveis representam 12. buscando um maior equilíbrio do consumo e distribuição de nossos recursos e riquezas. As energias renováveis podem reduzir o custo da energia assim como acelerar o acesso a esse bem por toda a humanidade (IPCC. Biomassa para geração de calor e eletricidade Energia hidrelétrica Fornecimento Global de Energia (EJ/a) Biocombustível Energia Eólica Energia Geotérmica Energia Solar Resíduos sólidos urbanos FIGURA 1 – DESENVOLVIMENTO HISTÓRICO DA OFERTA GLOBAL DE ENERGIA PRIMÁRIA A PARTIR DE FONTE RENOVÁVEL 1971-2008 FONTE: IPCC (2012) Além do investimento necessário em tecnologias e infraestrutura para aumentar a parcela de energias renováveis. No Brasil. Na (FIGURA 1). considerando sempre que a energia hidráulica é renovável. assim como no resto do mundo. 2012).9% do total de 492 EJ da oferta de energia primária em 2008 (IEA. o Governo tenta . esta demanda por energia é crescente devido a mudança no perfil econômico do brasileiro cujo poder aquisitivo aumentou. Através de leilões para a contratação de energia pelas distribuidoras. dentre outros. juntamente com a dificuldade de se conseguir as licenças. Segundo Barreiro Junior (2008). apud Luna e Vettorazzo. os impactos ambientais causados pela operação de usinas térmicas derivam da dispersão de poluentes atmosféricos. Esse custo será dividido por todos os consumidores . 2002). com isso as empresas geradoras devem estar atentas aos seus custos e aos riscos envolvidos em cada projeto (BARREIRO JUNIOR. No Brasil água e energia têm uma forte interdependência. Além dos impactos ambientais durante todo período de vida útil das termoelétricas serem muito maiores que as das hidrelétricas o custo da energia também é maior. sazonalidade da biomassa. segundo o ONS (2012.6 bilhão em janeiro. no Brasil. período com baixa incidência solar. 2008). quer seja por falta de ventos.46 MWh enquanto a de origem eólica custava em torno de R$ 87. pois possui capacidade de armazenagem (IHA. apesar de não terem ocorridos leilões desse tipo de energia o seu preço é estimado em R$ 150. sendo assim emissão de gases e materiais particulados além de terem efeitos diretos na saúde dos seres vivos causam efeitos nocivos a diversas áreas do ecossistema (BARREIRO. já as de origem térmica apresentam bastante bem mais elevado. 2013). Outro dado interessando é que o uso das usinas térmicas para poupar os reservatórios das hidrelétricas já custou R$ 1 bilhão ao sistema e a conta pode superar R$ 1. 2008). O preço da energia de origem hídrica estava em R$ 93. 2012). A energia hidráulica além de ser renovável garante a existência de outras fontes de energia alternativas.00. Segundo a ANEEL (2013) os últimos leilões de energia apresentaram preços mais baixos para a comercialização de energia.00 (ANEEL. complemento esse que vem principalmente através da energia térmica. A poluição causada por elas é definida como a degradação da qualidade ambiental resultante de sua atividade. 2013).22 minimizar o custo de energia para os consumidores. Quando novos empreendimentos hidrenergéticos não são realizados é preciso procurar outros empreendimentos que complementem o fornecimento para suprir essa maior demanda. que fornece energia quando as usinas com energia alternativas estão sem produção. A participação na matriz energética nacional é da ordem de 42% enquanto ela gera cerca de 90% de toda eletricidade produzida no Brasil (ANEEL. já que a energia hidráulica possui uma contribuição expressiva para o desenvolvimento do país. dando assim subsídios para que se possa entender o fato de haver pouco investimento no setor. Segundo o IPCC (2012). e deve-se constatar que construção civil tem uma relação muito intensa tanto com a economia quanto com a sociedade. portanto da viabilidade socioambiental e econômica. Sabendo desta responsabilidade que a construção tem com a sociedade e com as questões ambientais. a construção civil é a atividade humana com o maior potencial de mitigação das emissões de GEE. Admite-se que grande parte das críticas provém da falta de conhecimento da comunidade técnica na defesa desses empreendimentos. o assunto empreendimentos hidráulicos é muito pouco abordado nos cursos de graduação. Constatada a necessidade de expansão da infraestrutura cabe a Engenharia Civil garantir todas essas melhorias para a população. 2013). é a maior consumidora de recursos naturais do planeta. técnicas de construção e é claro a utilização de energia renovável. Com as crises financeiras que se instalaram no país ao longo das ultimas décadas viveu-se um período de pouco desenvolvimento e investimento em novas tecnologias. fica evidente a necessidade da evolução de materiais utilizados. Ao mesmo tempo em que esta atividade é responsável por 16% do PIB mundial. 2012). reais ou as vezes gerada pelo desconhecimento. minimizando a quantidade de matéria didático referente ao assunto assim como a inexistência de uma norma vigente e consistente. A inexistência de material didático adequado se torna um empecilho na . Sendo assim se torna importante especificar bem todos os critérios de projeto em busca da sustentabilidade e. de 60 a 75% (MARQUES FILHO. Juntamente com essa conjuntura vem um falta de pesquisas e trabalhos científicos. Como já mencionado. 2012). onde a maioria dos cursos de Engenharia Civil acabou dando ênfase para as construções convencionais. O apelo da sociedade organizada por maiores preocupações ambientais trouxe grande dificuldade para desenvolvimento de novos aproveitamentos hídricos. assim como novos profissionais capacitados não foram maturados. gerado pela forte pressão que o sociedade faz. O licenciamento ambiental muitas vezes leva um grande período para que sua maturação seja completada. além da necessidade do reconhecimento do potencial dos danos de cada projeto específico (IPCC. focando apenas nas características negativas desses empreendimentos. Houve uma setorização do ensino. reajuste começa em 3 de fevereiro e o percentual depende do aval da Aneel (LUNA e VETTORAZZO. conforme forem sendo feitos os reajustes anuais de tarifa.23 e será sentido pelos residenciais ao longo de 2013. . Sabendo das demandas energéticas futuras.3. OBJETIVOS DO TRABALHO O trabalho fará uma apresentação dos Critérios de Projetos de Estabilidade de Barragens de Concreto à Gravidade. Todos os objetivos serão cumpridos através de uma revisão bibliográfica. diminui a potencialidade do espírito crítico. um começo interessante de discussão são os critérios de estabilidade. o trabalho pretende incentivar o uso de energias renováveis dando ênfase para as energias de origem hídricas. 1. Um objetivo secundário seria criar um manual para os cursos de graduação e para os engenheiros que estão se iniciando nos processos de desenvolvimento de empreendimentos hidráulicos. focados nos parâmetros importantes para o dimensionamento de uma barragem. Como o assunto é extenso. ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO Este trabalho está dividido em oito capítulos. Também pela amplitude de soluções possíveis. evidenciando a necessidade de investigações adequadas da fundação e do concreto. por falta de discussão conceitual dos vários fatores que interferem nestas obras. ás vezes insuficiente. bem como os objetivos e a justificativa da realização do trabalho. com investigações preliminares. no que se refere á barragens de concreto. avaliando os efeitos dos parâmetros da interface entre concreto e rocha. e assim fomentar a necessidade de investimento em empreendimentos hidrelétricos apresentando a situação do setor elétrico brasileiro. e principalmente.2. Seria útil para a comunidade técnica uma visita técnica as barragens de concreto a gravidade. analisando os resultados sobre a ótica da sustentabilidade. A falta de normalização potencializada culmina na adoção de soluções inapropriadas. um foco na solução mais usual de barragens de concreto se mostra útil para um debate inicial. 1. O presente capítulo apresenta uma pequena introdução ao assunto.24 formação de novos profissionais. focada na construção civil e no desenvolvimento de fontes renováveis de energia. No capítulo seis é feita uma análise de sensibilidade de alguns parâmetros utilizados na verificação da estabilidade global de uma estrutura. Também apresenta um resumo no licenciamento ambiental necessário para a instalação. O capítulo cinco apresenta os principais critérios de verificação da estabilidade global de uma estrutura de usina hidrelétrica. Os terceiro capítulo as principais características de um empreendimento hidráulico. mostrando quais são os matérias e técnicas mais usados. mostrando qual é o melhor na visão socioambiental. As conclusões e considerações finais estão no capítulo sete. . assim como apresenta alguns fenômenos físicos que interferem na verificação da estabilidade de uma barragem. O quarto capítulo aborda as barragens de concreto a gravidade. Além disso o capítulo faz um síntese do setor elétrico brasileiro e apresenta os tipos de barragens que podem ser adotados.25 O segundo capítulo mostra a revisão bibliográfica de sustentabilidade. assim como os riscos envolvidos nesse tipo de edificação. 2011 e 2012). sem comprometer a possibilidade das gerações futuras atenderem às suas próprias necessidades. Juntamente com o crescimento populacional vem uma demanda por mais energia e infraestrutura. Porém.. para um nível compatível com a capacidade de suporte da Terra”. os problemas sociais. criando elos entre desenvolvimento econômico. em 2004. a previsão segundo Marques Filho (2012) é que em 2050 a população mundial ultrapasse nove bilhões de habitantes. SUSTENTABILIDE Nas ultimas décadas. (apud Yemal et al. o tratamento adequado do meio ambiente e o desenvolvimento social. para que toda a sociedade tenha uma condição de vida satisfatória. indica que o conceito de sustentabilidade se baseia no ato de atender as necessidades presentes. O Relatório da Comissão Brundtland. entre desenvolvimento econômico e proteção ambiental. que trabalha com muitos materiais não renováveis e uso intenso de energia. Conselho Empresarial Mundial para o Desenvolvimento Sustentável apud Marques Filho (2012) define: “O desenvolvimento sustentável será alcançado pela oferta de produtos e serviços a preços competitivos. reduzam progressivamente os impactos ambientais e a intensidade do uso de recursos. 2009. da mesma maneira. que satisfaçam as necessidades humanas. tanto para o momento presente como para as gerações futuras”. através do ciclo de vida. . “Nosso Futuro Comum” (1991). políticos. melhorem a qualidade de vida e. 2010. Embasando essa afirmação. 2011) corroboram com os conceitos. vem ocorrendo desde 2009 seminários anuais de sustentabilidade nos Congressos Brasileiro do Concreto (IBRACON. Andrade. o conceito de desenvolvimento sustentável vem permeando pela sociedade. na cadeia produtiva do concreto. e não um conflito.26 2. Tachizawa e Carvalho. Estes conceitos são hoje debatidos fortemente na indústria da construção civil. ao mesmo tempo. colocando que “O desenvolvimento sustentável é como a fonte da capacidade de gestão e dos recursos técnicos e financeiros indispensáveis à resolução dos desafios ambientais que necessitam partilhar do entendimento de que deve haver um objetivo comum. O crescimento da população mundial é incontestável. Em países como o Reino . Essa percepção permaneceu até que os problemas ambientais (contaminação do ar. Segundo Machado et al. da água e do solo) com efeitos diretos sobre os seres humanos fossem intensificados e houve conscientização da sociedade (BRAGA. Esse crescimento desenfreado diminuiu. Segundo Stachera Junior (2008). mas torna-se cada vez mais importante avalia-la perante a preservação dos recursos ambientais existentes.. e cabe à Indústria da Construção Civil fornecer novos produtos para a sociedade. inferior ao total com manejo florestal correto. 2011). 2006).. mas na utilização intensa de recursos naturais e na geração de resíduos e poluição. assim como em outros países. com relação aos impactos ambientais. da mesma maneira a visão de crescimento econômico a qualquer custo não via obstáculos visando um crescimento imediato (STACHERA JUNIOR. 2008). 2010). Há algumas décadas atrás.27 econômicos e ambientais também crescem na mesma medida que a necessidade de infraestrutura física. (2006). Sendo assim é grande a necessidade que a evolução técnica e tecnológica se dê na direção de processos sustentáveis (BIANCHINI. É evidente a necessidade da melhoria da infraestrutura. pois além da utilização de recursos não renováveis ao longo de toda sua cadeia produtiva ela apresenta um alto desperdício de materiais gerando toneladas de resíduos. a maioria das nações via o meio ambiente como um reservatório de matéria-prima onde se podia facilmente retirá-la ou depositar rejeitos. 2005 apud YEMAL et al. o que torna o setor muito importante para a economia.. a construção civil possui uma enorme parcela de contribuição não só nos números econômicos e geração de empregos. gerando esforços na direção da sustentabilidade. durante muito tempo. A construção civil é responsável por entre 15 e 50 % do consumo dos recursos naturais extraídos. o crescimento econômico com sua consequente poluição era um indicativo de progresso. O volume de resíduos de construção e demolição gerados é até duas vezes maiores que o volume de lixo sólido urbano (MACHADO et al. et al. a Indústria da Construção Civil é certamente a maior gerador de resíduos de toda a sociedade. visando diminuir seu impacto. pois foi instalada no mundo uma política socioambiental mais ativa. e consome cerca de 66% de toda madeira natural extraída. No Brasil. as emissões de CO2 da indústria da construção correspondem aproximadamente a 30% do total das emissões. Produto Emissão de CO2 Saco de Cimento (50kg) 48. queima de combustíveis fósseis e transporte. pois em toda sua cadeia produtiva apresenta emissões significativas.71kg Aço (1kg) 1.45kg Tijolo (unidade) 0. sendo assim é preciso estudar e desenvolver novos métodos para diminuir essas emissões (FIGURA 2). Os principais geradores de GEE podem ser indicados a seguir: cimento. cal.44kg Saco de cal (20kg) 15. a construção civil é a principal atividade humana com potencial de mitigação dos GEE. 2008). . Somente a indústria do cimento é responsável por 7% das emissões mundiais de CO2 (STACHERA JUNIOR. é necessário procurar formas de minimizar suas emissões de GEE’s. Segundo o IPCC (2012). Além do enorme consumo de recursos naturais.habitante (JOHN apud ALVES.62kg QUADRO 1 – EMISSÕES DE CO2 POR PRODUTO FONTE: STACHERA JUNIOR (2008) Devido à parcela que a construção civil tem na degradação do meio ambiente. a construção civil também gera poeira e altas emissões de GEE. brita. aço.28 Unido o consumo de materiais de construção civil é de aproximadamente 6 toneladas/ano. 2005). No (QUADRO 1) são apresentadas as emissões de CO2 comparativas aos principais materiais geradores de GEE. areia.95kg Areia (m³) 22. Em algumas cidades européias. (2001).29 FIGURA 2 – POTENCIAL DE MITIGAÇÃO FONTE: IPCC (2007. Marques Filho (2010) defende que o investimento em sistemas de qualidade dando benefícios sociais aos empregados pode ajudar a tornar a construção civil mais sustentável. (2011). apud MARQUES FILHO. Outro fator positivo que pôde ser comprovado pelo trabalho de YEMAL et al. a durabilidade desempenha uma função importante para a obtenção de uma construção sustentável. Os parágrafos anteriores mostram algumas das principais preocupações da construção civil: emissões de GEE. 2010) A captura e a remoção de CO2 na própria fonte. assim como usar CAR. minimização do consumo de matérias primas e . antes de ele ser lançado na atmosfera. é o fato de que as técnicas ambientais são contribuídas consideravelmente com o reaproveitamento de materiais. é uma opção técnica a ser considerada em termos de preocupação com o efeito estufa (STACHERA JUNIOR. 2008). apesar desse reaproveitamento não alcançar sua totalidade. Segundo John et al. realizar dosagens com abordagem em sustentabilidade e criar uma normalização aceleraria e tornaria o processo mais completo. assim como mudanças nos detalhes de projeto que proporcionem maior proteção ao componente contra os fatores de degradação podem aumentar a sua vida útil sem alterar significativamente a carga ambiental total. está instalado no Brasil um forte movimento pela sustentabilidade empresarial cujos primórdios podem ser vinculados à realização da Rio 92 (CEBDS. Após a discussão dos impactos da construção. Um panorama nacional sobre o problema. geofísicas ou biológicas. Em termos mundiais a produção de energia também é grande geradora de GEE. a WWF defende que. São consideradas energias renovaveis a gerada por biomassa. a utilização de muitos equipamentos pode-se imaginar que a Indústria da Construção Civil consuma muita energia. em 2050. 2001). gerando a necessidade de investimentos em fontes de energia renováveis e hoje há no mundo uma corrente forte para o investimento nessas fontes. e observa-se que também são necessárias ações de conscientização de toda população. 2004). “O Brasil posiciona-se como um dos países com menor intensidade de emissões de GEE na geração e no uso de energia. pois o Quarto Relatório de Avaliação do IPCC (AR4) concluiu que "maior parte do aumento observado nas temperaturas médias globais desde meados do século 20 muito provavelmente se deve ao aumento observado nas concentrações antropogênicas de gases de efeito estufa. vale salientar que muitos países estão se organizando para achar meios de mitigar esse problema de emissões de GEE. 2011). energia solar. que são reabastecidas por processos naturais a uma taxa igual ou superior a sua taxa de utilização. calor geotérmico. Considerando os altos consumos de matéria prima. Conceitua-se energia renovável como aquela gerada a partir de fontes solares.30 da geração de resíduos e a minimização de defeitos com treinamento qualificado da mão-de-obra.5% do consumo de energia total da economia mundial. 2012).. 2004). 100% do fornecimento de energia no planeta podem ser de energia renováveis (WWF. As ações do setor produtivo contribuem para o Brasil superar as metas progressivas de redução de emissões de GEE estabelecidas em planos de ação climática nacional e subnacionais” (CEBDS. estima-se que os setores residencial e comercial são responsáveis por 34. potencial . John et al. 2000 apud John et al. (2001) fala que a construção civil consome uma quantidade significativa de energia e que segundo (WRI. ou 39% acima dos níveis pré-industriais (IPCC. a quantidade significativa de mão-de-obra." As concentrações de CO2 continuam a crescer e por no final de 2010 tinha alcançado 390 ppm de CO2. Essas fontes de energia renováveis têm um papel na prestação de serviços de energia de forma sustentável e. Na (FIGURA 3) é apresentado um gráfico comparativo com o fornecimento de energia no mundo e sua previsão. na mitigação das mudanças climáticas (IPCC. 2012). O presente trabalho visa mostrar as vantagens e beneficios decorrentes da utilização de energias de fontes hídricas. Esse aumento pode ser explicado pelo fato de que política governamental de muitos países mudou. Energia total (EJ/a) Fornecimento por combustível fóssil Fornecimento por fontes renováveis FIGURA 3 – SUPRIMENTO MUNDIAL DE ENERGIA FONTE: WWF (2011) Concluindo sobre a necessidade da implantação de empreendimentos de energia renovável. em particular. que representa 56. marés e ondas do oceano e eólica.31 hidrelétrico. assim como o custo de tecnologias está em declínio e os preços dos combustíveis fósseis crescendo. observa-se que o número desses vêm aumentando rapidamente nos últimos anos. visto que no cenário mundial a térmica é a . Pode-se dizer que esse aumento exigirá políticas para estimular mudanças no sistema de energia. 2012). 85% da energia primária utilizada economia global vem da queima de combustíveis fósseis. Embora haja esse incentivo à utilização de energia renovavél.6% de todas as emissões antrópicas de GEE (IPCC. sendo que a produção total foi de 20. . Enquanto isso um empreendimento térmico além das emissões em sua implantação. 2010 apud IPCC. de fontes hidráulicas. No Brasil a maior fonte de energia elétrica é hidráulica sendo a complementação no fornecimento de energia é feito basicamente através de energia térmica. Em 2008. Observa-se que juntamente a essa conjuntura em que há uma forte corrente socioambiental somada à crescente demanda de infraestrutura.65 EJ) (IEA. a energia hidrelétrica é atualmente a fonte maior do mundo de energia renovável. interferindo na construção civil. Na (FIGURA 4) está apresentado um comparativo entre a potência instalada e capacidade de geração em todo mundo. durante toda sua vida útil produz um grande volume de emissões pela queima de combustível. a energia renovável contibuiu com aproximadamente 19% da oferta global de eletricidade (energia hidrelétrica 16%. pois sua fonte de energia é renovável. Potência Instalada Geração FIGURA 4 – HIDRELÉTRICAS POR REGIÕES NO MUNDO: POTÊNCIA INSTALADA E GERAÇÃO FONTE: IHA (2012) Vale enfatizar que o potencial teórico de energias renováveis é muito maior do que a totalidade da energia que é utilizada por todas as economias na Terra. 3% outros fontes renovaveis). fornecendo quase um quinto de toda a eletricidade em todo o mundo. Confirmando esses dados.32 mais utilizada. Na implantação de empreendimentos hidráulicos há uma emissão importante de GEE e muito baixa em sua operação. segundo WWF (2011). 2012).181 TWh (ou 72. na medida em que a ênfase nos aspectos extraeconômicos serve para reconsiderar os aspectos relacionados com a equidade. porém tendo a sustentabilidade como novo critério básico e integrador. . a justiça social e a própria ética dos seres vivos (JACOBI. da falta de consciência ambiental e de um déficit de práticas comunitárias. 2003).33 A postura da população é fruto principalmente da desinformação. Sendo assim a preocupação com o desenvolvimento sustentável representa a possibilidade de garantir mudanças sociopolíticas que não comprometam os sistemas ecológicos e sociais que sustentam as comunidades. estimulando permanentemente as responsabilidades éticas. Com o crescimento populacional e. e a segunda é que tanto o desenvolvimento trazido pelo crescimento econômico e as mudanças tecnológicas que o acompanham vão levar a mudanças estruturais no padrão de bens e serviços que a sociedade produz e consome e também na forma como esses serviços são prestados. o aumento do nível de atividade econômica um aumento da demanda por água e serviços relacionados é previsível e esperado. paralelamente.34 3. Na (FIGURA 5) está apresentada a distribuição de água no mundo. o primeiro é que o aumento da atividade econômica incrementa a procura por serviços hídricos. Brasil Outros EUA 6% FIGURA 5 – DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA NO PLANETA FONTE: WCD (2000) . o crescimento econômico tem duas implicações para a demanda de água. EMPREENDIMENTOS HIDRÁULICOS É impensável a interrupção no fornecimento de água ou energia em grandes conglomerados humanos mesmo por poucos dias. O aumento do número de habitantes já evidencia claramente a necessidade de que novos empreendimentos sejam implantados. No Brasil. aumentando o fornecimento de água e energia. Sengundo o WCD (2000). já que a nação possui recursos hídricos abundantes e que formam um diferencial competitivo. em particular estes dois insumos fundamentais estão correlacionados com empreendimentos hidráulicos. Como. facilidade de aproveitamento e. a produção de cerca de 90% da energia elétrica produzida no Brasil. estes aspectos deverão ser considerados dentro de uma abordagem . Atualmente. A energia hidráulica é proveniente da irradiação solar e da energia potencial gravitacional. através da evaporação. a maximização da eficiência econômico-energética conflita com a minimização dos impactos socioambientais. é indispensável à sobrevivência da espécie humana. O uso da energia hidráulica foi uma das primeiras formas de substituição do trabalho animal pelo mecânico. essa necessidade caminha junto com a humanidade. nos últimos anos. Egito e outras partes do Oriente Médio onde foram encontrados restos dessas barragens datadas de pelo menos 3000 a. indicando que a segurança alimentar depende dos empreendimentos hidráulicos (WWF. a seleção de alternativas é feita tendo como critério básico a maximização da eficiência econômico-energética em conjunto com a minimização dos impactos socioambientais negativos (MME. particularmente para bombeamento de água e moagem de grãos. (ANEEL.C. E mais do que sobreviver. Assim como. o homem procurou sempre evoluir. (WCD. 2002). no processo de comparação e seleção de alternativas. destacam-se as seguintes: disponibilidade de recursos. Desde os primórdios. Entre as características energéticas mais importantes.000 unidades em todo mundo (WCD. nas suas mais diversas formas. 2000). Assim como a água a energia. 2000). Porém os primeiros indícios de engenharia fluvial são as ruínas de canais de irrigação com mais de oito mil anos. e registros históricos sugerem que o uso de barragens para abastecimento de água e irrigação foram mais difundidos a partir de 2000 a. cerca de 44% de toda a produção mundial de alimentos provém de áreas irrigadas. No caso de empreendimentos energéticos. No século 20 houve uma grande evolução na implantação de grandes barragens as quais ultrapassaram o montande de 45. 2011). descobrindo fontes e formas alternativas de adaptação ao ambiente em que vive e de atendimento às suas necessidades. em geral. principalmente. 2007). tanto para consumo quanto para irrigação e outros fins nâo é uma necessidade apenas do homem moderno. na Mesopotâmia e as primeiras barragens de armazenamento de água foram observadas na Jordânia.35 A necessidade de água.C. seu caráter renovável. condensação e precipitação da água sobre a superfície terrestre. segundo ANEEL (2002) geração hidrelétrica tem garantido. Com exceção de pequenos aproveitamentos diretos da energia hidráulica para bombeamento de água. Com eficiência que pode chegar a 90%. 2012). regional e global. que é responsável pela transformação da energia mecânica em energia elétrica (LUVEZUTTI et al. a energia hídrica oferece oportunidades para o alívio da pobreza e desenvolvimento sustentável (IPCC. essa água passa por tubulações da usina com muita força e velocidade. FIGURA 6 – ETAPAS DE IMPLANTAÇÃO DE APROVEITAMENTOS HIDROELÉTRICOS FONTE: MME (2007) O desenvolvimento de Hidrelétricas está intimamente ligada às políticas de desenvolvimento nacional.36 multiobjetivo (MME. realizando a movimentação das turbinas. Considerada como energia renovável. segundo o IPCC . 2007). ocorre a transformação de energia potencial (energia da água) em energia mecânica (movimento das turbinas). moagem de grãos e outras atividades similares. as turbinas hidráulicas são atualmente as formas mais eficientes de conversão de energia primária em energia secundária (ANEEL. 2012). devidamente acopladas a um gerador de corrente elétrica. a energia hidráulica é muito interessante por diversos fatores.. 2011). Além de sua energia ser limpa. Além de seu papel na contribuição para a segurança seguro de fornecimento de energia e reduzir a dependência do país de combustíveis fósseis. As turbinas em movimento estão conectadas a um gerador. A (FIGURA 6) apresenta as principais fases do desenvolvimento de empreendimentos hidrelétricos de energia no Brasil. o aproveitamento da energia hidráulica é feito através do uso de turbinas hidráulicas. Nesse processo. A força da água em movimento é conhecida como energia potencial. Na (FIGURA 7) pode-se observar a evolução do potencial Brasileiro ao longo dos anos. assim como no resto do mundo. no Brasil há um anseio muito grande pela implementação de novos empreendimentos. no Brasil. tanto pelo aumento populacional quanto pelo aumento do poder aquisitivo dos brasileiros. pois são necessários desníveis para a implantação da mesma. tipo de barragem.37 (2012). etc. o que facilita a implantação de usinas hidrelétricas. 2011).778 MW e o estimado de 28. Além da vasta hidrografia brasileira. as usinas hidrelétricas não consomem a água que move as turbinas. capacidade ou potência instalada. Mesmo sendo o maior do continente. ela está disponível para várias outras utilizações essenciais. e a eólica que é responsável por 0. Outras fontes de energia utilizadas são as de origem térmica utilizando gás natural e carvão. há um imenso potencial hidráulico.4% da eletricidade do sistema (WWF. pois o país possui rios que têm todas as condições para aproveitamento de seu potencial energético e distribuidor (LUVEZUTTI et al. tipo de turbina. . nuclear. localização. com isso após a geração de energia. Assim sendo. devido ao aumento da demanda de água e energia.096 (MME.. As usinas Hidrelétricas podem ser classificadas segundo a altura relativa da queda d’água. com energia hidrelétrica responsável pela geração de mais de 85% de toda a sua eletricidade. 2011). O sistema energético brasileiro é o maior da América do Sul. 2012). o país ainda conta com grande parte de seu território dominado por terrenos de planalto. O potencial hidrelétrico brasileiro é estimado em cerca de inventariado é de 108. A seguir é apresentada no (QUADRO 2) a distribuição de Usinas Hidrelétricas por faixa de potência. Houve um investimento em projetos de diversas potências e características. QUADRO 2 – APROVEITAMENTOS HIDRELÉTRICOS POR FAIXA DE POTÊNCIA FONTE: ANEEL (2012) Devido à grande necessidade da criação de novos empreendimentos assim como a manutenção dos já existentes. sem que o país ficasse refém da hidrologia e uma única região.38 FIGURA 7 – POTENCIAL HIDRELÉTRICO BRASILEIRO FONTE: MME (2012) Após a colocação da evolução do potencial hidrelétrico brasileiro pode-se observar que tal evolução aconteceu com a diversificação do mercado de aproveitamentos hidrelétricos. um empreendimento hidráulico custa muito dinheiro para sua . Além de inúmeras licenças e permissões necessárias. é muito importante analisar a perspectiva econômico financeira do negócio. e que para esse potencial pudesse ser explorado ao máximo. foi criado o SIN – Sistema Interligado Nacional. (2011). dificuldades de financiabilidade. trata-se de uma obra de engenharia complexa. pátios de montagem. centrais de britagem e de concreto. que é sanado pela fabricação na obra. as seguintes características de obras hidráulicas são muito importantes: facilidades Industriais Complexas. custo elevado. além do seu papel na liberalização econômica. grandes interferências com Meio Ambiente. dificuldade para compartimentação de atividades. pois para que o processo funcione são necessários equipamentos com peso elevado. Como observado. tudo isso com controle de qualidade extremamente severo (MARQUES FILHO.39 implantação. . tal fato pode ser observado no (QUADRO 3). Segundo Marques Filho (2012). planejamento complexo. utilização de grandes volumes de material. pug mills. com várias interfaces técnicas. o Banco Mundial. Além de todas essas características há uma logística complexa em empreendimento desse porte. Segundo Martins (2008). O governo e os investidores têm intensificado os investimentos em energia proveniente de aproveitamentos hidráulicos. sendo necessária infraestrutura de energia e combustíveis. no qual tem a evolução da produção e do consumo de energia hidráulica no Brasil. foi um grande estimulador e promotor da construção de barragens em grande escala durante várias décadas. 2012). multidisciplinaridade envolvida no projeto. sistemas de ar comprimido. a localização das usinas faz com que o preço do transporte de materiais e insumos seja elevado. tempo de maturação expressivo. Outro fator financeiro interessante de ser relacionado com aproveitamentos de energia é que segundo LUVEZUTTI et al. água bruta e instalações sanitárias. as obras geralmente ficam distantes de centros desenvolvidos e como já foi falado existe o consumo de grandes volumes de material. oficinas de manutenção e centrais de forma e armadura. Alguns dos impactos mais proeminentes incluem mudanças nos regimes de fluxo e da qualidade da água. e tão importante quanto o projeto de novos empreendimentos é a manutenção da vida útil dos existentes. 2000). devido ao apodrecimento da vegetação e fluxos de carbono a partir da captação (WCD. é importante acrescentar que a sociedade tem mostrado rejeição aos novos aproveitamentos. Segundo o IPCC (2012). 2012). perda de diversidade biológica. além de terem menores impactos socioambientais e requererem menos . a implantação de aproveitamentos hidráulicos é fundamental para garantia da infraestrutura humana. os novos métodos construtivos e projetos mais eficazes. as novas tecnologias. Os impactos sociais locais e ambientais de projetos variam de acordo com o tipo do projeto.40 QUADRO 3 – ENERGIA HIDRÁULICA NO BRASIL FONTE: MME (2012) Após a colocação técnica da necessidade de empreendimentos hidráulicos. todos com uma visão sustentável. Questões ambientais e sociais continuarão a ser afetadas pela implantação de empreendimentos hidráulicos. o tamanho e as condições. os direitos civis e políticos e mesmo com respeito aos objetivos oficiais de desenvolvimento econômico e da soberania ou autonomia nacional. Martins (2006) cita que a história da construção de grandes obras hidráulicas em muitos aspectos é uma história triste quando se pensa na correlação entre o bem-estar. em parte por esses fatos a população não aceita muito bem a criação de novos empreendimentos. renovação e melhoramento dos empreendimentos antigos muitas vezes são menos caros do que o desenvolvimento de um novo. Talvez. barreiras à migração de peixes. têm a capacidade de tornar essas consequências cadas vez menores e mais brandas (IPCC. Em particular. deve haver preocupação com a emissão de gases de efeito estufa (GEE) do reservatórios. a modernização. e de deslocamento da população (IPCC. 2012). Porém juntos. Pelos motivos apresentados. Barragens são meios muito importantes para satisfazer as necessidades de água e energia a longo prazo. são fundamentais a parametrização do material para efeito de projeto. a confiabilidade dos processos de dosagem do concreto e a indicação de valores para o controle da qualidade da obra e sua análise. em um empreendimento hidráulico.41 tempo para a execução. 2005). qualquer que seja a solução de barragem adotada. Todos estes fatores devem estar subsidiados por correlações laboratório/obra sedimentadas e confiáveis. para minimização de custos e dos riscos envolvidos no desenvolvimento desses empreendimentos (MARQUES FILHO. . 2012). As (FIGURAS 8 a 11) apresentam esquematicamente o fluxograma das tarefas necessárias à implantação dos aproveitamentos hidrelétricos. As necessidades de água e energia obrigam o estudo contínuo de seu comportamento juntamente das suas principais manifestações patológicas e dos processos de reparo (MARQUES FILHO. 2002). Sendo assim. são investimentos estratégicos com a capacidade de oferecer benefícios múltiplos (ANEEL. 42 FIGURA 8 – FLUXOGRAMA DA ETAPA DE PLANEJAMENTO DOS ESTUDOS FONTE: MME (2007) . 43 FIGURA 9 – FLUXOGRAMA DA ETAPA DE ESTUDOS PRELIMINARES FONTE: MME (2007) . 44 FIGURA 10 – FLUXOGRAMA DA ETAPA DE ESTUDOS FINAIS FONTE: MME (2007) . através dos tempos. O ser . LICENÇAS AMBIENTAIS A chamada questão ambiental diz respeito aos diferentes modos pelos quais a sociedade.45 FIGURA 11 – FLUXOGRAMA DA AAI DA ALTERNATIVA SELECIONADA FONTE: MME (2007) 3. se relaciona com o meio físico-natural.1. etc. marcaram também o avanço das legislações estaduais e a consolidação das agências ambientais de vários estados. também. Sendo assim cada cidadão tem o dever de protegê-lo. como base da existência humana. as disposições contratuais que cercam as hidrelétricas tornaram-se cada vez mais complexas. mas também à coletividade. Como já foi mencionado. Segundo Vainer (2007). Do mesmo modo. paralelamente a este fato. direitos de água. Com o crescente envolvimento do setor privado. que se somando a uma maior preocupação ambiental. porém caberá aos órgãos e agências públicas o . bem de uso comum e essencial à sadia qualidade de vida. é necessário que o Estado de alguma forma crie meios e métodos. assim como delegue as funções de execução e fiscalização à alguém ou algum órgão que o representa. royalties. Desta maneira. Segundo Souza (2009). Segundo Quintas (2006). no final da década de 1980 e início da década de 1990. é observado um fortalecimento e consolidação da legislação e do sistema de gestão ambiental. Segundo o IPCC (2012). ao consagrar o meio ambiente ecologicamente equilibrado como direito de todos. 2006). a pressão da sociedade civil e a resistência principalmente das populações atingidas culminou na necessidade do setor elétrico acrescentar questões sociais e ambientais em seu cotidiano. hoje. os órgãos jurídicos assim como suas atribuições variam de país para país. bem como as alterações por esse uso provocados na Terra são coexistentes desde os primórdios (QUINTAS. 2009). ele coloca que a criação da Constituição Federal e das Constituições Estaduais. atribuiu a responsabilidade de sua preservação e defesa não apenas ao Poder Público. O Brasil possui legislação avançada e severa para as questões ambientais além de ser o único país que questões ambientais são apresentadas na constituição. juntamente com o processo de democratização houve a ascensão de movimentos ambientalistas. assim como a participação de novos interessados em prover a expansão do parque de geração de energia e. Juntando isso aos graves problemas socioambientais já ocorridos em decorrência da construção de aproveitamentos hidráulicos. a maior participação dos movimentos sociais na esfera pública. o cenário é de demanda crescente por água e energia tanto no mundo quando no Brasil. e seu uso. a Constituição Federal.46 humano sempre dependeu dele para garantir sua sobrevivência. gera ambiente propício aos conflitos socioambientais que perpassam todo o processo de licenciamento (SOUZA. incluindo práticas de concessões. 47 dever de outorgar e fiscalizar a implantação e utilização de empreendimentos que causam algum dano à natureza. o apoio às emergências ambientais. monitoramento e controle ambiental. relativas ao licenciamento ambiental. a fiscalização ambiental e a aplicação de penalidades administrativas. por meio da realização de Audiências Públicas como parte do processo (FIRJAN. nas atribuições federais. monitorar as terras indígenas regularizadas e aquelas ocupadas por populações indígenas. Tem como objetivo principal promover políticas de desenvolvimento sustentável das populações indígenas. ao controle da qualidade ambiental. a elaboração do sistema de informação e o estabelecimento de critérios para a gestão do uso dos recursos faunísticos. o zoneamento e a avaliação de impactos ambientais.ambiental. autoriza e acompanha a implantação e a operação de atividades. “tem como principais atribuições exercer o poder de polícia ambiental. principalmente no que diz respeito à prevenção e controle de desmatamentos. a Resolução nº 237 do CONAMA . 2013). O licenciamento é um dos instrumentos de gestão ambiental estabelecido pela lei Federal n. Em 1997. representado por órgãos ambientais. segundo o IBAMA o licenciamento ambiental é uma obrigação legal prévia e que possui como uma de suas mais expressivas características a participação social na tomada de decisão. executar ações das políticas nacionais de meio ambiente. incluindo as isoladas e de recente . a implementação do Cadastro Técnico Federal.º 6938. também conhecida como Lei da Política Nacional do Meio Ambiente. o licenciamento ambiental. à autorização de uso dos recursos naturais e à fiscalização. Cabe ao IBAMA propor e editar normas e padrões de qualidade ambiental. de 31/08/81. Vale ressaltar que. Estados e Municípios e determinou que o licenciamento deverá ser sempre feito em um único nível de competência (FEPAM. pesqueiros e florestais. aliar a sustentabilidade econômica à sócio. É o procedimento no qual o poder público. dentre outros”. a execução de programas de educação ambiental. é o órgão federal responsável pelo estabelecimento e execução da política indigenista brasileira em cumprimento ao que determina a Constituição Federal Brasileira de 1988.Conselho Nacional do Meio Ambiente definiu as competências da União. e executar as ações supletivas de competência da União. (IBAMA. Os principais órgãos responsáveis pela gestão ambiental no Brasil serão apresentados a seguir: O IBAMA. controlar e mitigar possíveis impactos ambientais decorrentes de interferências externas às terras indígenas. 2004). A FUNAI é uma entidade com patrimônio próprio e personalidade jurídica de direito privado. sendo de obrigação do empreendedor a busca deste licenciamento junto ao órgão competente. o monitoramento ambiental. promover a conservação e a recuperação do meio ambiente. que utilizam recursos naturais ou que sejam consideradas efetiva ou potencialmente poluidoras. 2013). queimadas e incêndios florestais. a geração e disseminação de informações relativas ao meio ambiente. referentes às atribuições federais. do combate à tortura e aos meios ilícitos de provas. buscando com sua ação assegurar e efetivar os direitos individuais e sociais indisponíveis. condições. da criança. Os membros do MPU têm liberdade de ação tanto para pedir a absolvição do réu quanto para acusá-lo (MPU. restrições e medidas de controle ambiental a serem seguidas. responsável por preservar a diversidade das contribuições dos diferentes elementos que compõem a sociedade brasileira e seus ecossistemas. 2004). 127. o empreendedor assume os compromissos para a manutenção da qualidade ambiental do local do empreendimento (FIRJAN. em que o órgão ambiental estabelece regras. Ao receber a Licença Ambiental. da requisição de instauração de inquéritos policiais. 2013). com prazo de validade definido. divulgar e fiscalizar os bens culturais brasileiros. Entre as principais características avaliadas no processo podemos ressaltar: o potencial de geração de líquidos poluentes (despejos e efluentes). Esta responsabilidade implica em preservar. cada uma delas é requerida em etapas diferentes. ruídos e o potencial de riscos de explosões e de incêndios (FIRJAN. ou seja. (FUNAI. resíduos sólidos. da Constituição Federal)”. Cabe ao MP a defesa da ordem jurídica. defesa dos interesses sociais e individuais indisponíveis. O Licenciamento Ambiental é constituído por três licenças. do meio ambiente. (IPHAN.48 contato. Trata-se da investigação de crimes. dos direitos e interesses da coletividade. do patrimônio cultural. defesa do patrimônio nacional. da família. da promoção pela responsabilização dos culpados. 2013) A licença ambiental é o documento. O IPHAN é uma autarquia federal vinculada ao Ministério da Cultura. elas são apresentadas a seguir: . como sua missão constitucional (v. fiscalização e de prevenção de conflitos em terras indígenas. art. emissões atmosféricas. controle externo da atividade policial. O Ministério Público da União “é uma Instituição independente que cuida da proteção das liberdades civis e democráticas. deve zelar pela observância e pelo cumprimento da lei. coordenar e implementar as políticas de proteção aos grupos isolados e recém contatados e implementar medidas de vigilância. 2004). do adolescente e do idoso. 2013). entre outras possibilidades de atuação. Segundo o FEPAM (2013). bem como assegurar a permanência e usufruto desses bens para a atual e as futuras gerações. especialmente das comunidades indígenas. do patrimônio público e social. 2004). Após a emissão das licenças ambientais a empresa entra em fase de acompanhamento da operação em que os órgãos ambientais poderão fazer vistorias regulares para verificar o cumprimento das exigências pré-estabelecidas. Prazo de validade das Licenças Ambientais Licença Prazo Mínimo Prazo Máximo O estabelecido pelo LP cronograma do projeto Não Superior a 5 anos apresentado De acordo com o LI cronograma de Não superior a 6 anos instalação da atividade LO 4 anos 10 anos QUADRO 4 – PRAZO DE VALIDADE DAS LICENÇAS AMBIENTAIS FONTE: FIRJAN (2004) . se for determinado que as atividades não estão de acordo com o especificado. É concedida depois de atendidas as condições da Licença Prévia. operação ou ampliação.Licença que deve ser solicitada na fase de planejamento da implantação. É concedida depois de atendidas as condições da Licença de Instalação. O (QUADRO 4) apresenta os prazos de validade das diversas licenças.Licença que aprova os projetos. obra. e outros fatores (FIRJAN. 2013).Licença que autoriza o início do funcionamento do empreendimento/obra. a licença pode ser cancelada e o empreendimento interditado. Com isso. Aprova a viabilidade ambiental do empreendimento. Vale ressaltar que a solicitação de qualquer uma das licenças deve estar de acordo com a fase em que se encontra a atividade/ empreendimento: concepção.  Licença Instalação (LI) . mesmo que não tenha obtido anteriormente a Licença prevista em Lei (FEPAM. estabelecido pelo órgão ambiental. É a licença que autoriza o início da obra/empreendimento.  Licença de Operação (LO) . Além do acompanhamento realizado existe um prazo de validade. alteração ou ampliação do empreendimento. que varia de atividade para atividade de acordo com a tipologia. a situação ambiental da área onde está instalada. não autorizando o início das obras.49  Licença Prévia (LP) . além da hidroeletricidade. os quais serão apresentados a seguir: A Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) é uma autarquia em regime especial vinculada ao Ministério de Minas e Energia. e segundo a IRN (2012) . 2009). as audiências públicas. setor privados. obrigatórias nos processos de licenciamento. Sendo assim. com isso há um ambiente de crise formado. 3.2. tendo como principais atribuições: . órgãos ambientais e governo. A geração do sistema elétrico brasileiro é fortemente pautada em fontes renováveis. Sendo assim. fiscalização. podem ser transformadas em um espaço de embate e não de debate. A ANEEL iniciou suas atividades em dezembro de 1997. é possível segmentá-la conforme as diferentes atividades realizadas comumente definidas como geração. distribuição e transmissão de energia elétrica no país. o consumo de energia elétrica deve aumentar nos próximos anos no Brasil. por meio da Lei nº 9. segundo a ANEEL (2002).427/1996 e do Decreto nº 2. pois é muito dependente da hidroeletricidade. a energia elétrica obtida através da biomassa (cogeração a partir do bagaço da cana-deaçúcar) e em menor medida do gás metano biológico obtido nos aterros. transmissão. responsável. sendo assim. 2006). foi criada para regular o setor elétrico brasileiro. A indústria de energia elétrica compreende todas as etapas relacionadas com o fornecimento de eletricidade para consumidores finais.335/1997. Segundo Souza (2009) a falta de diálogo entre as partes interessadas no curso do processo de licenciamento cria uma série de ruídos. criando dificuldades crescentes para obtenção da licença. esse processo de licenciamento ambiental vem causando forte turbulência entre. insatisfações e incompreensões sobre o projeto. SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO Acompanhando o crescimento econômico e populacional. dúvidas. Esse instrumento de gestão ambiental é sempre noticiado como um entrave ao desenvolvimento do país. existem alguns órgãos responsáveis pela regulamentação. Para garantir o crescimento e a necessidade de manutenção e expansão do parque energético brasileiro.50 Mesmo tendo um procedimento padrão. distribuição e comercialização (CORREIA et al. confere ao país uma singular participação das energias renováveis.. há um grande enfrentamento entre setores da sociedade da sociedade organizada incluindo o Governo (SOUZA. as concessões.  Implementar as políticas e diretrizes do governo federal relativas à exploração da energia elétrica e ao aproveitamento dos potenciais hidráulicos. na esfera administrativa. quando custeada com recursos vinculados ao Sistema Elétrico Nacional. “O Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) é o órgão responsável pela coordenação e controle da operação das instalações de geração e transmissão de energia elétrica no Sistema Interligado Nacional (SIN). sob a fiscalização e regulação da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel)” (ONS.mineração e metalurgia. promover as atividades relativas às outorgas de concessão. Cabe.zelar pelo equilíbrio conjuntural e estrutural entre a oferta e a demanda de recursos energéticos no País (MME. cuja principal característica é garantir a gestão democrática e descentralizada dos Recursos Hídricos (ANA. bem como indutor e supervisor da implementação dessas políticas nos seguintes segmentos: I . “O Ministério de Minas e Energia. tem a atribuição de coordenar a implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos. órgão da administração federal direta. vinculada ao Ministério do Meio Ambiente. agroenergia. inclusive nuclear. 2013). II . III . diretamente ou mediante convênios com órgãos estaduais. 2013). as permissões e os serviços de energia elétrica. . ainda. inclusive eletrificação rural. transmissão. é uma autarquia sob regime especial.geologia.  Estabelecer tarifas.aproveitamento da energia hidráulica.51  Regular a produção. representa a União como Poder Concedente e formulador de políticas públicas.  Mediar. recursos minerais e energéticos. combustível e energia elétrica. e IV .petróleo. distribuição e comercialização de energia elétrica. permissão e autorização de empreendimentos e serviços de energia elétrica (ANEEL. A ANA. ao Ministério de Minas e Energia: I . com autonomia administrativa e financeira.energização rural. os conflitos entre os agentes e entre esses agentes e os consumidores. e II . 2013).  Fiscalizar. 2013).  Por delegação do governo federal. além da função de reguladora do uso da água bruta nos corpos hídricos de domínio da União. O novo modelo definiu a criação de uma entidade responsável pelo planejamento do setor elétrico a longo prazo. e pelo Decreto nº 5. a Empresa de Pesquisa Energética (EPE). relativas à comercialização de energia elétrica no Sistema Interligado. Com esses problemas e visando o aumento na demanda energética nacional. sendo necessárias intervenções de emergência. É interessante notar que na maioria dos mercados e. 2009). onde houve um déficit de energia. 2008).163. 2008). 2009).52 O setor elétrico passou por duas grandes mudanças na metade da década de 90.848. sustentado pelas Leis nº 10. deve buscar reduzir as possibilidades de . Em 1995. de 15 de março de 2004. ocorreu a primeira reformulação e em 1996 a lei 9. a Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE) (BARREIRO JUNIOR. em particular pelos programas de universalização de atendimento. de 30 de julho de 2004 (BARREIRO JUNIOR. promover a modicidade tarifária. e uma instituição para dar continuidade às atividades do Mercado Atacadista de Energia (MAE). assim como esta instituição deve definir o preço mínimo de mercado para a energia elétrica para o efeito de leilão. A comercialização da energia no Brasil é feito por meio de leilões de compra e venda que devem ser realizados pela CCEE. uma instituição com a função de avaliar permanentemente a segurança do suprimento de energia elétrica. para a economia nacional e para a sociedade (NEVES. Além da criação dessas instituições esse novo modelo busca garantir a segurança do suprimento de energia elétrica. particularmente no setor de energia elétrica. promover a inserção social no Setor Elétrico Brasileiro. a competição é limitada e o desenho do leilão. embora não possa superar completamente isso. o Comitê de Monitoramento do Setor Elétrico (CMSE). entre 2003 e 2004 o governo federal lançou as bases de um novo modelo para o Setor Elétrico Brasileiro.847 e 10. foi um choque importante para o governo.074/95 que tratou das concessões e permissões de serviços públicos e o decreto 2003/96 que regulamentou a produção de energia elétrica por produtor independente e autoprodutor promoveram uma série de transformações no setor de geração de energia elétrica (SOUZA. esse passou por um momento de recessão no setor elétrico. A crise de 2001 . no contexto das reformas que permitiram o investimento privado em setores até então restritos a investimentos e gestão estatal. Tendo em vista essas mudanças ocorridas na regulamentação e as crises financeiras que atingiram o país. 2012). evitando que se configurem possíveis apagões por problemas sejam natureza hídrica de outra natureza em regiões isoladas do país. por parte das distribuidoras. Os leilões são promovidos sempre no intuito de assegurar o suprimento de energia em um ano determinado (denominado ano “A”). para a compra de energia nova. encarecendo o processo em detrimento das condições especificadas e essas mudanças nas condições alteram a atratividade do empreendimento aumentando riscos do processo (MARQUES FILHO. de contratação antecipada de energia para o atendimento pleno de sua demanda estimada três a cinco anos à frente (MARTINS. assim como a importância do SIN para o Brasil. 2012). 2008). Com essa maior organização e regulamentação foram observadas um crescimento tanto na geração de energia quanto das linhas de transmissões.e leilões de energia elétrica provenientes de novos empreendimentos – leilões de energia nova.646 km a.53 manipulação artificial do preço que resultem em uma transferência de renda por poder de mercado (CORREIA et al. 2008). enquanto que para a compra energia velha A menos 1 ano (A-1) cujo objetivo é suprir a demanda atual (REGO. Juntamente com os dados já apresentados podemos observar nos (QUADROS 5 e 6) o predomínio da matriz hidráulica na produção de energia elétrica.a.562 km a. Segundo a EPE. Apesar de o leilão criar condições para benefício do bem público. O objetivo de tais leilões é propiciar a possibilidade. 2006). Os leilões de energia têm periodicidade anual e segundo Rego (2012) são apresentados em duas modalidades de contratação. várias alterações ocorrem com relação aos dados de leilão. Observa-se grande parte da oferta de eletricidade está interligada. em função do estágio de desenvolvimento dos projetos: leilões de energia elétrica proveniente de empreendimentos de geração existente — leilões de energia velha . entre 1996 e 2002 havia um crescimento médio de 1. os leilões serão realizados nos anos A menos 5 anos (A-5) e A menos 3 anos (A-3) o objetivo desses leilões é complementar a energia existente para suprir a demando futura.a (TOLMASQUIM. já entre os anos de 2003 e 2009 esse crescimento médio foi de 3. . Assim.. 54 QUADRO 5 – OFERTA INTERNA DE ENERGIA ELÉTRICA FONTE: MME (2012) QUADRO 6 – CONFIGURAÇÃO DA OFERTA DE ELETRICIDADE POR FONTE FONTE: MME (2012) Na (FIGURA 12) é apresentado o histórico da matriz elétrica do Brasil. . onde pode-se observar o crescimento da energia de fontes renováveis (hidráulica e eólica). Segundo da Silva (2012) é um sistema de transmissão que permite otimizar e racionalizar a geração e o uso da energia elétrica no Brasil. a partir de então. uma vez que conecta regiões com regimes hidrológicos distintos. conforme já mencionado. O grande desenvolvimento da hidroeletricidade no Brasil se deu entre 1975.500 Megawatts. quando passou para 54. para a produção de energia firme. sendo que apenas 63% desse potencial foi inventariado. . assim como ao crescimento das críticas às barragens em face dos impactos sociais e ambientais causados (DA SILVA. e 1985. quando a capacidade instalada era de 18.55 FIGURA 12 – HITÓRICO DA MATRIZ ELÉTRICA FONTE: LUNA E VETTORAZZO (2013) O sistema elétrico brasileiro é fortemente dependente da disponibilidade hídrica de médios e longos prazos. Visto esta grande dependência da hidroeletricidade para fornecimento de energia elétrica no país e sabendo que a geração está intrinsicamente ligada ao regime de chuvas foi necessário criar o Sistema Interligado Nacional – SIN. 2002). possibilitando a utilização da energia gerada em uma região com excedente hídrico em outra que está passando por uma situação de escassez.000 Megawatts. O país ainda possui grande possibilidade de ampliação do sistema uma vez que segunda a ANEEL (2002) o potencial hidrelétrico brasileiro é estimado em cerca de 260 GW. a construção de barragens tornou-se mais difícil devido à crise econômica e ao endividamento. são o Plano Nacional de Energia (PNE) – 2030 e o Plano Decenal de Expansão de Energia (PDE). aumentando a particiáção de cana-de-açucar e gás natural (FIGURA 13). assim como uma maior diversificação desta matriz.56 A interligação cada vez mais efetiva do sistema de geração hidrelétrica reduz consideravelmente os riscos de não atendimento da demanda. Segundo Tolmasquim (2008). embora seja desejável ter esse tipo de complementaridade na matriz elétrica. O investimento em PCH’s é muito interessante. o aproveitamento de resíduos da biomassa. com isso a integração com outras fontes de energia e empreendimentos em diversas escalas reduz essa forte dependência dos rios juntamente com a variabilidade do clima (FREITAS e SOITO. Já PDE possibilita uma visão integrada da expansão da demanda e da oferta de diversas alternativas energéticas. é muito importante a manutenção da participação de energias renováveis na matriz. hoje. Sabendo das dificuldades que o setor energético brasileiro enfrentou. elaborados em conjunto pela EPE e pelo MME. evitando a concentração de muitos aproveitamentos na mesma região. . são realizados dois planos para o planejamento do setor. evitando déficit de energia durante as secas ou para atender os picos de demanda. 2008). visando o futuro do sistema elétrico brasileiro e sabendo do crescimento econômico e demográfico. e que podem ser instaladas em prédios. Segundo Freitas e Soito (2008) proliferam as pequenas usinas colocadas em córregos e quedas d’água. contribuindo para o delineamento das estratégias de desenvolvimento do país a serem traçadas pelo Governo Federal. O PNE possibilita uma estratégia de expansão da oferta de energia econômica e sustentável com vistas a atendimento do crescimento da demanda. abastecidas por gás natural. No entanto. e com isso mais de 55% da capacidade instalada está sujeita às mesmas variabilidades climáticas. Ambos servem de instrumento de planejamento para o setor energético nacional. 2009). Teoricamente a geração termelétrica complementa a geração de energia hidrelétrica. as fazendas de geração eólica nas regiões costeiras e as turbinas derivadas da aviação. porém a maioria das hidrelétricas está localizada na Bacia Hidrográfica do Paraná. reforçando a segurança do sistema. pois possibilita que a rede de hidroeletricidade se torne mais diversificada e espalhada. esta deve ser implementada dentro do planejamento setorial e não em virtude da dificuldade de se fazer projetos hidrelétricos (NEVES. que geram naturalmente desníveis consideráveis de água nos aproveitamentos hidráulicos (MARQUES FILHO. A discussão dos conceitos de barragens de concreto se mostra oportuna. as barragens têm permitido que as pessoas coletassem e armazenassem água em períodos chuvosos para que pudessem usá-la nos períodos de seca. rios ou canais para . e para o abastecimento de alimentos por meio da irrigação de plantações (ICOLD – CIGB. sendo assim. quanto para a manutenção dos existentes. tanto para o desenvolvimento de novos projetos. TIPOS DE BARRAGEM Historicamente. elas têm sido essenciais para o estabelecimento e o sustento de cidades e fazendas. a produção de energia elétrica brasileira atual e futura depende fortemente da energia hidráulica e do projeto de barragens.3. no prelo). 2008). 3. A criação de reservatórios artificiais gerou a concepção de vários tipos de barragens. As barragens são definidas como barreiras ou estruturas que cortam córregos.57 FIGURA 13 – PERSPECTIVA PARA MAIOR DIVERSIFICAÇÃO DA MATRIZ ENERGÉTICA E AUMENTO DA PARTICIÁÇÃO DA CANA-DE-AÇUCAR E DO GÁS NATURAL FONTE: TOLMASQUIM (2008) Resumindo. 58 controlar o fluxo da água. GRISHIN. 1981. sendo que a solução final depende de avaliação técnico-econômico-ambiental considerando o empreendimento como um todo. CREAGER et al. As principais soluções de barramentos a serem utilizadas nos arranjos hidráulicos podem ser divididas em barragens com corpo executado em materiais soltos ou em concreto. dos aspectos geológicos e geotécnicos. Cabe destacar que as barragens de aterro podem ser compostas por mais de um material e que geralmente recebem uma camada ou núcleo para evitar a percolação de água. . A escolha do tipo de barragem dependerá. As (FIGURAS 14. a natureza das fundações.. sendo que esta última depende da tecnologia existente. 15 e 16) mostram esses três principais tipos de barragens encontradas em todo mundo. Segundo Marques Filho (2005) é necessário que continuem os estudos dos materiais e novas técnicas de construção para empreendimentos hidráulicos. 1976 apud MARQUES FILHO. as condições climáticas que podem dificultar a construção de determinados tipos (MME. prazo e qualidade técnica. dos modelos estruturais e dos processos construtivos (SHARMA. 1981. 2007). 2005). 1972. agropecuário e industrial. FUSCO. obviamente. e da conformação topográfica do local da obra. assim como o aumento da procura por energia pressionam as reservas de água para consumo humano. As barragens são classificadas conforme o material usado em sua construção. principalmente. as em arco e as de aterro. através da evolução da teoria da segurança. 2008). Além desses fatores outros também são de extrema importância: a disponibilidade de solo ou rocha com qualidade e quantidades adequadas. o aumento populacional atrelado à busca da melhoraria de qualidade de vida por todos os indivíduos. 1965. pois apesar da grande quantidade de reservatórios já existentes. de condicionantes de custo. da existência de material qualificado para sua construção. VARLET. As principais alternativas de barragens são as de gravidade. A escolha de um tipo de barragem em um aproveitamento hidráulico depende. podendo variar desde pequenos maciços de terra até enormes estruturas de concreto (ICOLD – CIGB. 59 FIGURA 14 – CORTE TRANSVERSAL DE UMA BARRAGEM EM ATERRO FONTE: ICOLD-CIGB (2008) FIGURA 15 – CORTE TRANSVERSAL DE UMA BARRAGEM DE GRAVIDADE FONTE: ICOLD-CIGB (2008) . 60 FIGURA 16 – CORTE TRANSVERSAL DE UMA BARRAGEM EM ARCO FONTE: ICOLD-CIGB (2008) Outros tipos de barragens que são utilizados: alvenaria; enrocamento com face de concreto; enrocamento com face de asfalto; enrocamento com núcleo de asfalto; arcos múltiplos; arcos de dupla curvatura; gravidade aliviada; contrafortes. Para um empreendimento hidráulico, além da escolha do tipo de barragem que é importantíssima, é necessário que o local onde a obra será implantada seja muito estudado, pois ele desempenha papel fundamental na capacidade do empreendimento, nos impactos gerados e também na definição do tipo de barragem (MME, 2007). Cada local escolhido para uma barragem é único, com condições topográficas, geológicas e hidrológicas particulares, sendo assim nenhum local é igual a qualquer outro, a concepção de um determinado arranjo é uma arte, normalmente resultado de um processo iterativo, onde varias opções são concebidas, dimensionadas e orçadas para chegar a melhor solução (MME, 2007). Por definição, o melhor arranjo para um determinado aproveitamento hidrelétrico é 61 aquele que consegue posicionar todos os elementos do empreendimento de maneira a combinar a segurança requerida pelo projeto e as facilidades de operação e manutenção com o custo global mais baixo (MME, 2007). Como as barragens são parte crítica e essencial de nossa infraestrutura, elas devem cumprir certos requisitos técnicos e administrativos para garantir sua operação segura, eficaz e econômica. Segundo o ICOLD – CIGB (2008), alguns desses requisitos são: as barragens, suas fundações e seus encontros devem ser estáveis sob todas as condições de carga (níveis dos reservatórios e terremotos); as barragens e suas fundações devem ser suficientemente vedadas e ter procedimentos adequados de controle de percolação e vazamentos para garantir a operação segura e para manter a capacidade de armazenamento; as barragens devem ter borda livre suficiente para evitar transbordamento de ondas e, no caso de barragens de terra devem incluir uma margem para recalque da fundação e do maciço; as barragens devem ter capacidade suficiente de vertimento da vazão para evitar transbordamento dos reservatórios em casos de enchentes manual de operação e manutenção; é necessária uma instrumentação adequada para monitoramento de desempenho; é preciso que haja um plano de monitoramento e observação das barragens e demais estruturas; é necessário um plano de ação emergencial; importante o apoio ao meio ambiente natural; cronograma de inspeções periódicas; revisões abrangentes, avaliações e modificações, conforme seja apropriado. 3.4. ANÁLISE DE RISCO E SEGURANÇA DE BARRAGENS Como já extensamente discutido neste trabalho, nesta primeira década do século XXI, questões como o aproveitamento dos recursos hídricos e a geração de energia afiguram-se como temas centrais do desenvolvimento das nações, evidenciando a importância das obras de engenharia civil a elas associadas, com destaque para as barragens. Assiste-se também a uma maior sensibilização das populações para o risco que as barragens representam e para o impacto ambiental associado, sendo assim um tema da sociedade em geral, para além de meramente técnico ou econômico. As barragens são estruturas que apresentam um risco potencial elevado, motivo pelo qual os regulamentos de segurança prescrevem 62 atividades de acompanhamento e observação, por instrumentação, inspeção visual ou ensaios específicos (BRETAS et al., 2010) Segundo Kochen (2009), as rupturas de barragens de concreto quase sempre estão relacionadas com problemas na fundação, Um exemplo de gestão inadequada de ricos geológicos/geotécnicos é o rompimento da barragem de Camará, onde segundo Kanji (2004) houve uma falha na ombreira esquerda, devido a elevada subpressão e baixo ângulo de atrito disponíveis, e também evidencia que a ruptura se deu pela fundação e não pelo corpo da barragem. Esse acidente vitimou 5 pessoas. Hoje algumas tendências do setor de barragem as quais muitas vezes são prejudiciais para a boa execução e operação do empreendimento podem ser analisadas. A tendência de contratos globais, condições de contrato unilaterais, cronogramas apertados, orçamentos financeiros baixos, e uma competição leonina instalada no país aumentam significativamente o potencial de risco, assim como gera necessidade de procedimentos pró-ativos de gerenciamento de riscos (MARQUES FILHO, 2012). Segundo Medeiros (2009) após a celebração do contrato é possível o uso de procedimentos técnicos e administrativos inadequados, já que a contratação e a subcontratação são realizadas somente pelo critério de menor preço. Tendo em vista os desastres e as tendências apresentadas acima fica evidente a necessidade de que haja um controle de riscos muito apurado para empreendimentos hidráulicos. A segurança de uma barragem é sua capacidade de satisfazer as exigências do comportamento relativas a aspectos estruturais, hidráulicos, operacionais e ambientais, de modo a evitar a ocorrência de acidentes ou incidentes ou minorar suas consequências ao longo da vida útil (RSB, 2007 apud PINTO, 2008). A análise de risco é importante tanto para novos empreendimentos como para as obras já existentes, pois ajudam a garantir o seu funcionamento adequado conforme preconizados pela Lei de Segurança de Barragem. Segundo Pinto (2008), a análise de riscos é um conjunto entre a identificação de acontecimentos indesejáveis, análise das causas desses acontecimentos e a determinação das respostas das estruturas e suas respectivas consequências. O risco de barragens pode ser medido pelo Método LCI (Localização, Causa e Indicadores de falha), primeiro é feito a avaliação das potenciais consequências e suas análises e depois a erros de estimativas de volumes e também na escolha das jazidas. segundo PINTO (2008) calcula-se o índice de impacto global que é uma combinação ponderada do potencial de perdas de vidas humanas e perdas econômicas. Sendo assim o acompanhamento dos serviços assim como a elaboração de um bom programa de investigações são fundamentais para que a barragem desenvolva seu propósito sem apresentar problemas. Por diversas vezes o CBDB (Comitê Brasileiro de Barragens). Esse documento emitido por essas duas entidades previam que o Governo estabeleça um Programa Nacional de Segurança de Barragens no qual os agentes técnicos e financeiros estejam envolvidos assim como os órgãos responsáveis pela outorga. ou seja. Sabendo da necessidade de abastecimento de energia para toda a população brasileira assim como todos os riscos envolvendo os empreendimentos hidráulicos. Devido à grande necessidade da análise de riscos e em conjunto o fato de que a maioria das barragens de concreto rompe por problemas na fundação.63 identificação e avaliação dos modos de ruptura (PIMENTA. 2008). problemas geológicos/geotécnicos cabe fazer um parênteses para os principais riscos relacionados à esse tópico. que seja feita uma inspeção no local. cuja utilidade é a comparação com outros possíveis acidentes. concessão. Além dessas sugestões também requeria que a Defesa Civil intensificasse a prevenção de incidentes e acidentes de barragens e uma outra proposta muito importante é a de . juntamente com a detalhada análise de riscos sempre foi necessária a criação de uma lei de segurança para que fossem garantidas a manutenção e possível necessidade de contingencia de crise ou acidente. que seja feita uma análise critica de todas as etapas do projeto até de sua manutenção. controle e fiscalização aprimorem seus procedimentos. o IBRACON (Instituto Brasileiro do Concreto) e a ABMS (Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica) fizeram recomendações de interesse público sobre a gestão de seguranças de barragens no Brasil (MARQUES FILHO. 2012). Medeiros (2009) evidencia os principais problemas geotécnicos como erros de estimativas. 2008 apud PINTO. Esse risco precisa ser mensurado de alguma maneira. dificuldade de obtenção de agregados e ocorrência de solos moles assim como planos de fraquezas e/ou instabilidade na fundação das ombreiras. Kochen (2009) salienta a necessidade de que para uma analise de riscos de uma barragem sempre estejam presentes a classificação da barragem. divergências entre plantas e a topografia real. 64 que as Universidades e escolas técnicas adequem seus programas à cultura de segurança de barragens (MEDEIROS. Assim sendo. Plano de ações de emergência. A ANA (Agência Nacional de águas) passou a fiscalizar a segurança de barragens daquelas outorgáveis por ela sendo assim os regulamentos emitidos pela ANA só tem eficácia nas barragens cuja fiscalização cabe ao órgão (NUNES. o conteúdo mínimo e o nível de detalhamento definidos pelo órgão fiscalizador em função da categoria de risco e do dano potencial associado à barragem.334/10 que estabelece a Política Nacional de Segurança de Barragens (PNSB) e cria o Sistema Nacional de Informações sobre Segurança de Barragens (SNISB). a qualificação da equipe responsável. Revisões periódicas de Segurança de Barragens que são ações para garantir a manutenção. . Segundo se Artigo quinto a fiscalização da segurança de barragens caberá. Vale salientar que as inspeções de segurança regular e especial terão a sua periodicidade. foi criado um Plano de Segurança de Barragens formado por cinco volumes: Informações gerais. sem prejuízo das ações fiscalizatórias dos órgãos ambientais integrantes do Sistema Nacional do Meio Ambiente (Sisnama) (NUNES. 2011). Registros e Controle. Planos e Procedimentos. 2011). 2009) Assim sendo foi criada em 2010 a Lei 12. No Brasil a construção de barragens de concreto se desenvolveu a partir dos anos 60. utilizando como critério de resistência as envoltórias de Mohr-Coulomb em modelos cujo comportamento predominante pode ser caracterizado grosseiramente pela seção transversal em balanço (MARQUES FILHO. As barragens de concreto adotam cinco tipos de soluções básicas: barragens de concreto a gravidade. balizados pela instrumentação e monitoramento de obras existentes (MARQUES FILHO e ISAIA. 2005). cujos malefícios são potencializados na presença da água do reservatório. Nas barragens de concreto a gravidade. 2011). gerando preocupações quanto a fissuração gerada pelos fenômenos termogênicos da hidratação do cimento. 2005) Devido à utilização do concreto em empreendimentos hidráulicos nos últimos 120 anos. no prelo). O projeto civil das barragens de concreto é multidisciplinar. arco-gravidade. construídas a partir de materiais complexos com propriedades físicas não uniformes e anisotrópicas. e depois dos anos 80 perdeu força para outras alternativas (MARQUES FILHO.65 4. permitindo a obtenção de um banco de dados confiável sobre o comportamento deste tipo de obra (MARQUES FILHO. Em todas estas soluções estão associados volumes expressivos de concreto. em arco e em contrafortes. envolvendo diversas áreas: a hidrologia.. a hidráulica. os modelos de comportamento são bem conhecidos. 2011). em barragens sua utilização começou a se desenvolver na segunda metade do século XX. a mecânica das rochas e a engenharia de estruturas (GUTSTEIN. Na evolução do concreto para utilização em estruturas de grande porte surgiu o conceito de concreto massa. Mais precisamente. As barragens são estruturas assimétricas e tridimensionais. 2004). que exige medidas para controlar a geração de calor e a . a gravidade aliviada. porém os projetos eram realizados utilizando métodos empíricos baseados em estruturas semelhantes de alvenaria e sem cuidados com o controle dos materiais utilizados. Isto reflete na interacção da barragem com a sua base e na resposta aos esforços estruturais (NOVAK et al. BARRAGENS DE CONCRETO À GRAVIDADE A utilização do concreto como material de construção de barragens de aproveitamentos hidráulicos ocorre a mais de 120 anos. grosseiramente. as ações geradas pelo reservatório têm como fator estabilizante o peso próprio da estrutura. 2011)... Sendo assim o perfil de uma barragem à gravidade é essencialmente triangular. 2005). apud MARQUES FILHO. suportando o deslizamento na fundação. 2005. As barragens à gravidade têm sua estabilidade garantida principalmente pelos esforços de gravidade. sabendo de sua complexibilidade e multidisciplinaridade. a fim de minimizar a sua fissuração (CBGB et al. seu peso próprio (DE BARROS et al. paralelamente à essas observações devese buscar uma seção ótima para garantir a estabilidade e um menor gasto de concreto possível (GUTSTEIN.PACELLI DE ANDRADE et al. A (FIGURA 17) apresenta uma seção transversal típica de uma barragem à gravidade e (FIGURA 18) uma seção longitudinal. 3). 1997. Algumas barragens de gravidade são suavemente curvas no plano por razões estéticas ou por necissidades hidráulicas ou econômicas. ou seja. pg... Com isso. com isso fissurações podem ocorrer levando em risco a segurança da barragem assim como sua durabilidade (KEPERMAN E ISAIA. Estruturas onde há altas gerações de calor estão susceptíveis a criarem um panorama de tensões devido oscilações volumétricas. 1989. para assegurar a estabilidade e a fim de evitar a sobrecarga da barragem ou a sua fundação. e sem colocar qualquer desconfiança em sua estabilidade (NOVAK et al.66 variação de volume decorrente. o perfil transversal deverá satisfazer a duas principais condições: as tensões atuantes devem estar dentro de limites pré-estabelecidos e proporcionar estabilidade para o corpo da barragem. Galerias de drenagem Concreto Permeável Falhas e fraturas Empuxo FIGURA 17 – SEÇÃO TRANSVERSAL DE UMA BARRAGEM DE CONCRETO A GRAVIDADE FONTE: MARQUES FILHO (2012) . 2011). 2004). de modo a caracterizar o mais amplamente possível o subsolo e as ombreiras. Devem ser executados furos. As estruturas devem ser sempre assentadas em rochas com adequadas características mecânicas para suportar a carga vertical e conferir estabilidade contra esforços de cisalhamento e deslizamento (DE BARROS et al. 2011). as análises de segurança são bastante sofisticadas assim como a geologia do local interfere com as formas (MARQUES FILHO. devendo ser utilizado com muito cuidado os equipamentos e materiais. . pois. as normas para edificações com difícil aplicação. A estrutura de uma barragem é maciça. assim como o clima também interfere bastante na construção e planejamento. além de prazos apertados correlacionados com custo altíssimos. Assim. galerias e investigações geofísicas. Pelos grandes volumes existentes. bem como devem ser tomados cuidados com as reações deletérias.67 Juntas de contração Galerias de Drenagem FIGURA 18 – VISTA DE JUSANTE DE UMA BARRAGEM DE CONCRETO A GRAVIDADE FONTE: MARQUES FILHO (2012) Algumas características das obras civis de barragens são bem importantes de serem apresentadas. deve-se focar na segurança do processo. Há interação permanente entre projeto e métodos construtivos.. sendo assim o peso próprio e a termogênese do concreto são bastante importantes no projeto. Tal controle também é fundamental. trincheiras. há uma dificuldade de execução. O controle de qualidade precisa ser muito rigoroso. pois em barragens de concreto os modelos são complexos. uma extensa campanha de sondagens e investigações geotécnicas é fundamental na fase de projeto. 2012). Define-se altura estrutural como a diferença.68 Segundo de Barros et al.  Barragens médias — de 30 a 90 m de altura.S.1. avaliação econômico-financeira holística. implicando a interatividade de diversas áreas e análise muito criteriosa. 4. levando em conta suas alturas estruturais. por isso diversos arranjos são estudos para se chegar à solução ideal. (2011) as barragens de gravidade são classificadas.. A escolha da solução de barramento não é nenhum pouco simples. capacidade executiva minimização da interferência ambiental. 2004). XIX. 2010). levando em conta o arranjo físico geral e o cronograma de obras com possíveis antecipações de receita. pois eram a seguiam a risca o principio da contenção do reservatório pela massa da barragem (BRETAS et al. excluindo-se eventuais zonas de falhas. O arranjo é. Desse modo. Bureau of Reclamation):  Barragens baixas — até 30 m de altura. considera-se o seguinte critério (U. a estabilidade da barragem e fundação deve ser assegurada em todas as circunstâncias (NOVAK et al. portanto. entre a crista da barragem (a elevação da pista de rolamento ou do passeio. Segundo Marques Filho (2012).. em elevação.. a escolha envolve a mitigação dos riscos. VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA Até meados do séc. 2004). o projeto de barragens seguia modelos empíricos em que as secções transversais adotadas apresentavam grande volume.  Barragens aftas — acima de 90 m de altura. Todos esses aspectos precisam ser satisfeitos simultaneamente. determinado através da análise conjunta de todas as condições de carregamento. A integridade estrutural de uma barragem deve ser mantida em toda a gama de circunstâncias ou acontecimentos que podem surgir em serviço (NOVAK et al. caso não exista pista) e o ponto mais baixo da fundação. em termos estatísticos. e portanto. . pois foram decisivos no desenvolvimento tecnológico. 2010). das solicitações e dos mecanismos de ruptura. e. na Barragem de Crystal Springs. foram sendo estudados os fenômenos de permeabilidade do concreto e da fissuração térmica (MARQUES FILHO e ISAIA.1.. foi desenvolvida com a evolução contínua dos materiais utilizados e o aperfeiçoamento da técnica de construção.69 Durante a segunda metade do séc. 4. pois com base num melhor conhecimento da resistência dos materiais.1. mas com considerável redução do volume de material (BRETAS et al.1. permitiam obter obras igualmente seguras. ou seja. A evolução da tecnologia de concreto aplicada aos aproveitamentos hidráulicos teve grande impulso a partir do final da década de 50. O concreto massa é definido como aquele que ao ser aplicado à uma estrutura requer cuidados com seu comportamento térmico. na Califórnia. garantindo sua estabilidade e durabilidade. 2005).1.1. As primeiras utilizações de concreto massa no Brasil datam do inicio do século XX. muitos estudos foram feitos. XIX surgiram os primeiros trabalhos científicos nesta área. para evitar que fissuras surjam devido à esse comportamento (KUPERMAN E ISAIA. Delocre e Rankine devem ser referidos como os mais influentes. 2011). quando várias barragens de concreto à gravidade foram construídas (KUPERMAN E ISAIA. e juntamente com a evolução da tecnologia novas técnicas foram empregadas. Tipos de concreto utilizados 4. sempre tentando manter a segurança da barragem. coincidindo com o esforço de industrialização do país. também. Concreto Massa O primeiro registro de controle tecnológico de concreto foi nos Estados Unidos da América ocorreu em 1888. Os trabalhos produzidos por Sazilly. Um marco importante do desenvolvimento técnico do . 2005). Os estudos foram voltados tanto para a área dos materiais utilizados como também para os métodos construtivos e técnicas para aliviar tensões na base. Com essa evolução. A tecnologia inicialmente incipiente. e essa retração é causada pelo fato do concreto ter a tendência de equiparar a sua temperatura com a temperatura ambiente. gerando fissuras devido à retração proveniente de seu resfriamento. (MARQUES FILHO. com o desenvolvimento de critérios de dosagem e de controle de qualidade efetivos. construída parte em concreto massa. 2010). Essas fissuras causadas pelas tensões de tração oriundas da queda de temperatura prejudicam tanto a capacidade estrutural quanto a . A evolução da tecnologia de concreto aplicada às barragens de concreto e estruturas complementares levou a diminuição contínua dos consumos de cimento. A (FIGURA 19) apresenta uma vista geral da barragem de Itaipú. 2008) O aumento da temperatura é uma consequência direta da evolução do calor de hidratação do cimento.70 concreto massa foi a construção da Usina Hidrelétrica Ilha Solteira (MARQUES FILHO e ISAIA. 2005). 2011). FIGURA 19 – USINA DE ITAIPU FONTE: ITAIPU (2013) Projetistas e construtores de grandes barragens foram os primeiros a reconhecer a importância da elevação da temperatura no concreto devido ao calor de hidratação. (MEHTA e MONTEIRO. resultando em um gradiente térmico (FUNAHASHI e KUPERMAN. cura com pós-refrigeração. cabe a tentativa da busca pelo cimento disponível com menor calor de hidratação de preferência cimentos com adição de materiais pozolânicos. Geralmente. pois este tipo de empreendimento geralmente está localizado em regiões afastadas dos grandes centros urbanos. é muito importante que se tome muito cuidado com as escolhas dos constituintes desse concreto e sua dosagem. Sabendo da necessidade de um concreto que respeite todas as características já pré-estabelecidas. assim como aditivos redutores de água estão sendo cada vez mais utilizados. além de reduzir o calor de hidratação desse tipo de material. paralelamente são utilizadas pozolanas para substituir parcialmente o cimento e assim reduzir o calor de hidratação (MEHTA e MONTEIRO. Sabendo que a escolha do tipo de cimento para obras de grande porte será determinada. consumo de cimento por m³ de concreto (elevação adiabática da temperatura do concreto). pois esse. Segundo Mehta e Monteiro (2008) através de diversos métodos é possível atingir consumos baixos de cimento. 2008). que são complementadas por dispositivos de vedação e quando necessário chavetas ou almofadas (MARQUES FILHO. temperatura de lançamento do concreto fresco. pela disponibilidade cotejada contra os custos de transporte. geometria da estrutura de concreto. melhora a trabalhabilidade e ajuda a inibir reações deletérias (MARQUES FILHO e ISAIA. com isso é essencial a utilização de aditivos e adições. KUPERMAN. e pelo dimensionamento de juntas de contração. intervalo de lançamento das camadas de concretagem e transmissão superficial de temperatura (tipo de cura e fôrmas) (FUNAHASHI. 2010. além da possibilidade de ocorrer infiltrações por essas fissuras prejudicando o desempenho da estrutura (FUNAHASHI e KUPERMAN. temperatura ambiente. até 100 kg/m³. são utilizados de 4 a 8% de ar incorporado à mistura de concreto. pg 2). Assim como há essa preocupação com a quantidade de cimento e as adições e aditivos utilizados. litologia do agregado (difusividade térmica). para reduzir a quantidade de água necessária. 2011). altura das camadas de concretagem.71 durabilidade da estrutura. limitação da altura das camadas e de seus intervalos de lançamento. 2010). O controle das variações volumétricas é feito através do controle da temperatura de lançamento. 2005). também é necessário um cuidado com os . Os parâmetros básicos que influenciam no projeto e na análise de estruturas de concreto massa em geral são: tipo de cimento (calor de hidratação do cimento). obviamente. dosagens adequadas. e também. módulo de elasticidade. 2005). basicamente dividem-se em duas etapas: cálculo das evoluções de temperaturas do concreto e análise das tensões e/ou deformações térmicas resultantes na estrutura quando de seu resfriamento (FUNAHASHI e KUPERMAN. no prelo). FIGURA 20 – MODELO DE DIMENSIONAMENTO EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA E ANÁLISE GRÁFICA DAS VARIAÇÕES VOLUMÉTRICAS FONTE: MARQUES FILHO (2012) . 2010). 2008). gerando continuamente calor (MARQUES FILHO. cada uma com sua característica de resistência. sem resultar na ocorrência de um quadro fissuratório (FUNAHASHI e KUPERMAN. recebendo restrições das camadas anteriores. Cada lançamento efetuado inicia durante o processo de endurecimento o desencadeamento da geração de calor pela reação de hidratação. O processo construtivo de barragens de concreto é complexo. os principais desafios do projeto de estruturas de concreto massa são a maximização da espessura das camadas de concreto e a minimização do tempo de lançamento entre elas. 2010). tendo cronogramas de execução em geral superiores a um ano (MARQUES FILHO. Na prática. A (FIGURA 20) apresenta o campo de temperaturas simulado via Método dos Elementos Finitos em seção de barragem de concreto à gravidade. coeficientes de fluência que variam com o tempo.72 agregados utilizados. sendo assim busca-se a utilização da maior quantidade possível de agregados graúdos (MEHTA e MONTEIRO. Os estudos térmicos consistem em análises de temperaturas oriundas da liberação de calor gerada pela hidratação dos compostos do cimento e das tensões geradas pela retração térmica do concreto. 2008). Essas técnicas começaram e serem utilizadas nas décadas de 1930 e 1940. 4. 2008). O controle da temperatura de lançamento é muito importante para evitar a fissuração do concreto massa (MEHTA e MONTEIRO. para que o mesmo apresente a trabalhabilidade adequada e a resistência requerida tentando abrandar a geração de calor de hidratação para evitar fissurações futuras.1. A principal técnica de pós-resfriamento é a circulação de água fria através de tubos de aço com paredes finas embutidos previamente no concreto. e a aplicação de equipamentos de terraplanagem fez com que a construção de barragens se tornasse mais rápida (MEHTA e MONTEIRO. O processo tradicional utilizado junto ao concreto massa é lento. com peculiaridade de uso intensivo de equipamentos tipicamente empregados em obras de terra/enrocamento. 2011).2.1. aditivos e adições especiais para tentar controlar o calor de hidratação existem técnicas tanto de pré-resfriamento como de pós-resfriamento. aliado a custos baixos e teores de cimento relativamente pequenos para diminuição dos efeitos das variações volumétricas de origem termogênica do concreto (MARQUES FILHO e ISAIA. para tentar conter esse calor gerado. Concreto Compactado com rolo (CCR) O conceito de concreto compactado com rolo causou uma grande mudança na prática de construção de barragens de concreto massa. para limitar a temperatura do concreto fresco.5 mm de espessura. procurando obter um máximo desempenho no quesito velocidade de lançamento. 2008). para da mesma forma limitar a temperatura do concreto fresco. O CCR é uma técnica construtiva. Sendo assim podemos observar que são necessários vários cuidados na utilização de concreto massa. Como medidas para o pré-resfriamento são utilizadas as seguintes técnicas: utilização de gelo como parte da água de amassamento.73 Além da utilização de menos cimento. . o resfriamento dos agregados seja com água fria ou com nitrogênio. o espaçamento entre os tubos e as espessuras das camadas variam para limitar a temperatura máxima à um nível projetado (MEHTA e MONTEIRO. tipicamente os tubos tem 25 mm de diâmetro e 1. que são largamente conhecidos e estudados. em 1982. As barragens de CCR têm características gerais de projeto e comportamento estrutural muito similar aos modelos usualmente adotados para concreto convencional. FIGURA 21 – UHE SALTO CAXIAS FONTE: UHE MAUA (2005) A aplicação do CCR iniciou-se em pavimentos e em concretos de regularização. sendo que a primeira obra de grande porte de CCR foi construída nos Estados Unidos da América. 2011). a barragem de Willow Creek. antiga UHE Santo Caxias. cuja barragem utiliza CCR. com uso contínuo desde a década de 20.74 A execução do concreto compactado com rolo aplica os processos executivos usualmente utilizados em obras de terra. 2005). O transporte geralmente é executado por caminhões basculantes ou correias transportadoras. O espalhamento é utilizando tratores de esteiras cujas lâminas colocam o concreto na posição final e acertam a espessura para compactação. 2005). com 52 m de altura e um volume colocado de CCR de 317. principalmente como base de pavimentos e pistas aeroportuárias.000 m3 (MARQUES FILHO e ISAIA. E para compactação são utilizados rolos compactadores vibratórios (MARQUES FILHO. A (FIGURA 21) apresenta a UHE Ney Braga. . tendo como base vários protótipos em funcionamento (MARQUES FILHO. durante as fases de colocação (com espalhamento) e compactação. 0 m e 2. o processo também depende de mão-de-obra qualificada (KUPERMAN e ISAIA. aumentando consideravelmente a quantidade de juntas horizontais ao longo de toda a barragem. Há uma ampla utilização de adições minerais que visam diminuir a temperatura assim como melhorar a trabalhabilidade. 2005). geralmente são usados cinzas volantes. 2005). Tal fato aliado à necessidade da consistência seca trouxe muita dúvida no começo da utilização de CCR (MARQUES FILHO. escórias e pozolanas naturais. o método construtivo utilizando o CCR impõe valores entre 0.50 m. além dessas também são utilizados aditivos incorporadores de . Enquanto as barragens utilizando concreto massa utilizam em geral camadas cuja espessura variam entre 2. As figuras 22 e 23 apresentam a construção das barragens da UHE Mauá e UHE Salto Caxias. 2005). FIGURA 22 – BARRAGEM da UHE MAUÁ NA FASE FINAL CONSTRUÇÃO FONTE: UHE MAUA (2013) Segundo Mehta e Monteiro (2008).25 e 0. Além da preocupação com as variáveis para que tenhamos um produto final de qualidade. o CCR não requer cimentos especiais. nelas podem-se observar o pátio de construção assim os equipamentos e processo de execução do CCR. com isso é necessário um maior cuidado com a possibilidade de percolação de água.75 O controle de qualidade do CCR envolve basicamente duas operações: inspeção e ensaios (KUPERMAN e ISAIA. assim como a garantia de ligação entre as camadas.5 m. porém recomenda-se a utilização daqueles com baixo calor de hidratação. Geralmente a dimensão máxima do agregado graúdo é limitada em 38mm sendo que aqueles com dimensões superiores à 76mm raramente são utilizados. FIGURA 23 – PRAÇA TIPA DA BARRAGEM DE SALTO CAXIAS FONTE: MARQUES FILHO (2012) É muito importante o conhecimento das propriedades do CCR antes do inicio das obras.  Concreto endurecido. pois podem causar problemas na compactação e espalhamento. sendo a utilização de material mais fino que 75µm produz uma mistura mais coesa (MEHTA e MONTEIRO. para que sejam garantidos o grau de compactação necessário assim como a resistência esperada. para evitar a segregação. 2008). adaptar-se às condições climáticas e possuir trabalhabilidade compatível com os equipamentos utilizados. garantir a durabilidade da obra solicitada às condições ambientais durante a vida útil e apresentar propriedades reológicas compatíveis com os modelos utilizados em projeto.76 ar e redutores de água. sendo assim pela peculiaridade do processo os ensaios tradicionais de concreto tiveram que ser adaptados ao CCR (KUPERMAN e ISAIA. Segundo Marques Filho e Isaia (2011) os estudos em cima do CCR devem ser realizados nas seguintes categorias:  Concreto fresco. a distribuição granulométrica é extremamente importante para o CCR. . 2005). a solução deverá contemplar sistema de controle e garantia da qualidade compatíveis com a responsabilidade da estrutura.1. Devido à dificuldade em se encontrar um terreno perfeito para a instalação de uma barragem. de elevada resistência e baixa deformabilidade. Estes casos surgem principalmente devido à característica cíclica da subida e diminuição do nível do reservatório. são necessárias medidas para aumentar a capacidade resistente da fundação e da interface barragem-fundação.. 2010). é necessário que seja feito um estudo bastante aprofundado do subsolo para que o dimensionamento da barragem seja feito de maneira mais precisa. possibilidade de verificar o comportamento durante a vida útil para que seja feita uma análise de segurança e assim a durabilidade durante a vida útil seja garantida. Segundo Das (2007) para projetos de fundação e obras de construção devese conhecer a estratificação real do solo no local. Assim. 2006). O fato de as barragens estarem dispostas sobre meios heterogêneos e anisotrópicos faz com que a identificação destes cenários só seja possível a partir da observação contínua de cada obra específica (BRETAS et al. 2010). 75% dos casos de deterioração que ocasionaram acidentes ocorreram na fundação.. seu custo de produção e transporte. assim como diminuir a subpressão na fundação (BRETAS et al. Entretanto.77  Custo e disponibilidade. sendo assim para as grandes estruturas deve ser realizada uma exploração do subsolo. pois as soluções e dosagens devem se adaptar aos materiais disponíveis na região do aproveitamento. para as barragens de concreto e alvenaria. nem sempre essas recomendações são possíveis (LEVIS.  Controle da qualidade.2. Exploração do Subsolo Segundo um levantamento efetuado em 1983.  Monitoramento. O material ideal da fundação de uma barragem seria aquele pouco permeável. . 4. que acabam por alterar progressivamente o comportamento hidromecânico do maciço. Detalhes da perfuração. No final da exploração e amostragem é realizado um relatório de exploração do solo que é preparado para se usado no projeto e assim ajudar na escolha da melhor solução de barramento possível. onde são pesquisados o tipo da estrutura à ser construída assim como seu uso. . Investigação detalhada do local. 7. 2007) Para isso caracterizar a rocha da fundação é realizada a testemunhagem da rocha. mapas de solos de condados. como mapas geológicos. Detalhes da perfuração. sempre respeitando os critérios de segurança. 5. Nível do lençol freático. 3. 8. Descrição geral da estrutura proposta. 2010) Um programa de exploração do subsolo pode ser dividido em quatro fases: compilação das informações existentes relacionadas à estrutura. 9. nesta fase são realizadas várias sondagens no local assim como diversos ensaios de laboratório a partir das amostras (DAS. 2007).78 Todos os cenários de ruptura que envolvam aspectos relacionados com a fundação devem ser analisados com cautela. 6. Limitações da investigação. determinadas a partir das amostras. pois dependem de aspectos específicos de cada obra e necessitam ser contextualizados com os dados disponíveis do local ou a serem recolhidos com este objetivo. 2. 10. 4. Caso não se adote este procedimento a análise pode basear-se em pressupostos incorretos (BRETAS et al. Coleta de informações existentes para as condições de subsolo.. Condições geológicas do local. manuais de solo publicados pelos departamentos rodoviários estaduais e relatórios já existentes de estruturas próximas. Descrição das condições de subsolo. Reconhecimento do locas da construção proposto. e previsões de cargas. Problemas de construções previstos. As seguintes informações devem estar presentes em tal relatório: 1. onde testemunhos são retirados através de uma perfuração rotativa (DAS. Detalhes das recomendações para fundações. Escopo da investigação. para a determinação numa seção qualquer da força aplicada pela pressão neutra deve ser considerada 90% de sua área de aplicação. desde então. é um dos passos mais importantes em todo o processo (GAMA. a efetividade de aplicação do esforço chega a mais de 90%. passou a ser. Vários critérios de determinação da subpressão foram estudados.3. Portanto. O entendimento da ação da subpressão. no sentido ascendente. A contribuição fundamental foi dada por Lévy. A subpressão atua no alívio do peso da estrutura.1. em sua maioria. métodos empíricos. há interesse em retro analisar . 2010) De acordo com LEVIS (2006) “A supressão pode ser entendida como o esforço exercido em uma estrutura ou em sua fundação. no final do século XIX revolucionou o futuro dos tratamentos de fundações de barragens. de suma importância para a segurança e viabilidade econômica das obras (LEVIS. 2008). mas podem ser penosas. (1963) apud Oliveira (2008). como em fundações com alta variabilidade. de forma a reduzir sua resistência ao deslizamento e levar a estrutura a uma condição menos segura (OLIVEIRA. Conceito de Subpressão A descoberta de um local com as características ideais para a implementação de qualquer obra geotécnica em geral e de uma barragem em particular. a subpressão pode causar dois tipos de ameaça para a segurança da barragem. Tentativas empíricas para desenho de diagramas de subpressão não estão erradas. 2012). dependendo da geologia. ou seja. 2006). sendo estes. em determinados casos métodos probabilísticos para análise deste problema são raros e pouco disponíveis. além de caras e conservadoras. Segundo Serafim apud Marques Filho (2005) em meios porosos como a rocha e o concreto. em função da pressão decorrente da percolação de água através dos maciços de concreto. o primeiro seria o fato de que a pressão de água ao longo da fundação tende a aliviar o peso de concreto e o segundo seria a influência que a subpressão tem em relação as tensões na base. De acordo com apud Sherard et al. associadas com drenagem. cuja análise da ruptura da barragem de Bouzey pôs em evidência a importância da subpressão na estabilidade global destas estruturas (BRETAS et al. A execução de vedações com cortinas de injeção de cimento.79 4. rochoso ou de terra”.. pois parte da tensão é atenuada por ela. Para enfrentar os problemas de construção de obras com reservatórios sobre espessas camadas de terra e rochas permeáveis vem sendo desenvolvidos diversos métodos que tem possibilitado que as edificações tenham uma maior segurança (JARDIM. Concreto – permeabilidade controlada Cortina de Drenagem Galeria de drenagens Cortina de Injeções FIGURA 24 – SEÇÃO TÍPICA DE BARRAGEM DE CONCRETO A GRAVIDADE FONTE: MARQUES FILHO (2012) Sabendo que a permeabilidade é fundamental para os processos físico e químico de deterioração do concreto é muito importante um estudo dos fatores que . 2006).80 dados existentes e aferir se métodos probabilísticos conseguem fornecer estimativas dentro de limites de confiabilidade conhecidos (LEVIS. Segundo Guimarães (1988) apud Levis (2006) a experiência tem mostrado que a forma do diagrama de subpressão que se estabelece sob o maciço da barragem é função direta da geometria da obra e do esquema de tratamento adotado. 1989). como face de permeabilidade controlada. cortina de injeções e cortinas de drenagem. A (FIGURA 24) mostra os principais cuidados tomados no projeto de barragem à gravidade com relação à subpressão. 2005). sendo que em termos práticos aquela que é obtida será superior à necessária em algumas zonas e. Darcy publicou uma equação (EQUAÇÃO 01) para a velocidade de percolação de água através de solos saturados. cujos casos mais comuns são caminhos preferenciais de percolação gerados por juntas de concretagem mal preparadas. são muito importantes as ações para a diminuição dos defeitos de concretagem em obras maciças. não o suficiente em outras. devido à variação das condições geológicas subsuperficiais (GAMA. ou apenas reduzi-la até um ponto que possa ser controlada. segundo Marques Filho (2012). tal controle é atingido através da execução de uma ou mais fiadas de furos na fundação de uma barragem. Além dos cuidados com a permeabilidade e com a fissuração. Marques Filho (2005) salienta os ensaios que preconizam a passagem de água sob pressão em corpos-de-prova cilíndricos de concreto. buscam-se concreto com utilização de aditivos. a cortina necessita apenas de ser de uma determinada largura. medindo a água percolada e aplicando a Lei de Darcy para corpos porosos. Assim. Teoricamente. 2012). 2005). 2012). e porosidades geradas por adensamento insuficiente (IBRACON 1989 apud MARQUES FILHO. possivelmente. 2007). 2008). pozolanas como substituição de parte do cimento Portland. A cortina é então executada. preenchendo as fissuras do maciço com calda à base de cimento ou outro material. por métodos de drenagem. o que aumentaria em tese o consumo de cimento. sabendo que permeabilidade do é menor com a diminuição da relação água/cimento. As cortinas de impermeabilização são realizadas de modo a impedir a circulação de água sob barragens ou outras estruturas. utilização de fíler na forma de agregado pulverizado ou pozolana para que evitar o calor de hidratação (MARQUES FILHO.81 controlam essa permeabilidade (MEHTA e MONTEIRO. usualmente paralelos ao alinhamento da barragem ou perpendiculares ao sentido de escoamento da água (GAMA. (01) Para tentar limitar essa percolação de água pelo maciço rochoso a face de montante da barragem é composta por concreto menos permeável que o concreto do resto do maciço. segura e economicamente. tanto a permeabilidade quanto a possibilidade de geração de pressões neutras no maciço são fundamentais para a durabilidade da estrutura. cuja possui uma relação linear entre gradiente hidráulico i e um coeficiente de condutividade hidráulica k (DAS. . ou seja. a favor da segurança. e independe do coeficiente permeabilidade. . para escoamento em regime permanente. resultando daí que. Outra maneira de tentar limitar essa percolação e diminuir a supressão é utilização concomitantemente à cortina de injeções de cortinas de drenagem. ou seja. mas a pressão será a mesma. situação e espaçamento dos drenos. Stharly (1966) apud Levis (2006) reafirma que em um terreno homogêneo. Para efeito de análise mecânica surgem os conceitos conforme a (FIGURA 25):  Tensão total. cujo objetivo consiste em drenar as águas que fluem através do maciço e aliviar as subpressões impostas pela carga hidráulica do reservatório. o campo independe dos esforços internos das estruturas. A experiência e as análises de desastres evidenciaram a necessidade dessas técnicas para aliviar a subpressão e aumentar a segurança da barragem por garantir sua estabilidade. é indispensável a presença de drenos que interceptem as fraturas capazes de conduzir água dentro do maciço e que sua cota seja a menor possível. a distribuição das subpressões depende somente das disposições geométricas: forma da obra. Além dessa cortina.. que os esforços são aplicados na totalidade das seções analisadas (MASON. pois quanto mais perto do solo esses drenos forem instalados mais será o alívio da subpressão na base da barragem (GUIMARÃES 1988 apud LEVIS. aquela que decorrente do estudo do equilíbrio da seção em estudo. 2005) de modo a obter-se uma calda capaz de penetrar os defeitos do maciço da fundação. devendo ser considerado nas análises de equilíbrio interno e externo. 2006). uma rede de drenagem terá o mesmo efeito nas subpressões em qualquer terreno variando apenas a vazão nos drenos. Com isso fica evidenciando a necessidade de novos estudos e desenvolvimento de novas tecnologias para empreendimentos futuros para baratear o custo e evitar novos acidentes. 1988 apud MARQUES FILHO. A maioria das recomendações de projeto considera. as cortinas de drenagem são constituídas de furos igualmente espaçados e dispostos logo a jusante da cortina de injeção profunda. o terreno poderá ser mais ou menos permeável. Segundo Marques Filho (2005).5:1 (Fell et al. Segundo Porto (2002) apud Levis (2006).82 Segundo Gama (2012) a maioria das injeções é realizada com caldas à base de cimento Portland misturado com água numa misturadora de velocidade elevada com razão A/C entre 5:1 a 0. 2005).  Tensão efetiva. sendo numericamente igual à diferença entre tensão total e a tensão ou pressão neutra ou subpressão. como aquela realmente aplicada aos pontos materiais componentes da estrutura. que é função única do meio poroso e das condições dos níveis de água às quais o corpo está submetido.83  Tensão neutra. FIGURA 25 – DIAGRAMAS DE TENSÕES EM BARRAGENS DE CONCRETO À GRAVIDADE FONTE: MARQUES FILHO (2005) . que corresponde ao campo de tensões gerado pela percolação. . Além dessa análise. ao tombamento. são elas: o efeito da reação termogênica do cimento.84 5. Apesar dos modelos serem complexos e de serem necessários cuidados especiais com a drenagem e a percolação. os cuidados com a geometria da estrutura e da fundação para evitar concentração de tensões. a partir de condições fictícias. outras incógnitas são levadas em consideração no dimensionamento de uma barragem. é necessária uma análise da seção da barragem. Nessa análise será verificado se a estrutura está dentro da probabilidade de ruína aceita. as resistências ao cisalhamento são determinantes do material ao invés da resistência à compressão ou tração. ao deslizamento. 2005). assim como também são analisadas as tensões aplicadas na seção (MARQUES FILHO. todas as parcelas relevantes para o dimensionamento possam ser levadas em consideração são necessários vários estudos assim como um controle bastante rígido de todo o processo. 2011). em obras de barragens a gravidade. 1995 apud Marques Filho. excetuando-se as situações onde existam terremotos. Segundo (Andriolo e Sarkaria. como da mesma maneira. Para que a segurança possa ser garantida de maneira que respeite todos os critérios estabelecidos. uma avaliação das condições gerais de estabilidades é possível de ser feita. o efeito da fluência (MARQUES FILHO e ISAIA. mas de fácil conceituação. juntamente dos componentes de subpressão. estudando seus principais componentes assim como todos os carregamentos. 2012). Segundo Marques Filho (2012) na análise de segurança global a barragem é considerada como corpo rígido e suas seções são consideradas planas. ANÁLISE DE ESTABILIDADE GLOBAL DA ESTRUTURA Para entendimento dos fenômenos envolvidos em obras hidráulicas. para tal são consideradas configurações de carregamento com diferentes probabilidades de ocorrência e com isso a seção é analisada à flutuação. Peso Próprio O peso próprio de uma barragem de concreto é definido pelo produto do volume da barragem pelo peso específico do concreto utilizado.1.1. (2004) 5. 5. as principais ações atuantes em barragens de gravidade para a análise de estabilidade global são:  Peso Próprio e sobrecargas. segundo a Eletrobrás (2003).  Pressões Hidrodinâmicas. AÇÕES ATUANTES Conforme Tamashiro (2008). O peso específico do concreto massa – CCR e simples. considerando a barragem representada por uma seção .  Subpressão e Pressões intersticiais nos poros de concreto.  Forcas sísmicas. varia entre 21 e 26 kN/m³ em função do agregado aplicado.85 FIGURA 26 – ESQUEMA COM OS PRINCIPAIS CARREGAMENTOS FONTE: NOVAK et al.  Empuxos de materiais assoreados.1. Usualmente são feitas análises de estabilidade bidimensionais.  Pressões Hidrostáticas. ou seja.j: nível d’água de montante (m) ou nível da água de jusante (j). Subpressão – Pressão Intersticiais no Concreto A conceituação de subpressão e a importância do seu estudo numa barragem de concreto é assunto abordado no item 4.1. V: Volume da estrutura.1.1. (02) onde.86 com largura unitária. γágua: peso específico da água. o empuxo hidrostático. P: Peso Próprio da Barragem. nestas análises.3. B: largura da seção. as aberturas não devem ser consideradas. São representadas através de diagramas triangulares ou trapezoidais. γconc: peso específico do concreto. (03) onde. como o . Hm.2. as pressões hidrostáticas são funções lineares dos níveis de água a montante e jusante da estrutura de barramento. Assim. Para a análise de estabilidade global das estruturas.3 do presente trabalho. usualmente considerado como a área da seção típica. a (EQUAÇÃO 02) apresenta o peso de uma seção transversal por unidade de comprimento. Devido ao seu diagrama linear. as cargas hidrostáticas devem ser consideradas como atuando também nas áreas de aberturas. Pressões Hidrostática Segundo a Eletrobrás (2003). 5. E: Empuxo Hidrostático. A determinação da subpressão nos projetos de barragens de gravidade é usualmente feita com base em critérios internacionalmente conhecidos. é aplicado a 2/3 do nível d’água. Seu valor pode ser obtido através da (EQUAÇÃO 03). 5. força resultante das cargas hidrostáticas. 1. Bureau of Reclamation (1976). a partir do nível d’água especificado para o reservatório e na extremidade de jusante igual à altura hidrostática de jusante (Hj) a partir do nível d’água especificado a jusante. S.1. sendo na extremidade de montante a subpressão igual à altura hidrostática montante (Hm). A seguir são apresentados estes critérios. Eletrobrás (2003) Segundo a Eletrobrás (2003).3. a subpressão deverá ser admitida como atuando sobre toda a área da base. S. em caso da não existência de drenos ou de drenos inoperantes a subpressão varia linearmente entre os valores de montante e jusante. Conforme a Eletrobrás (2003). bem como o critério da Eletrobrás (2003).87 critério do U. em fundações contínuas. 5. FIGURA 27 – SUBPRESSÃO SEM LINHA DE DRENOS OU DRENOS INOPERANTES E PRESSÕES HIDROSTÁTICAS FONTE: ELETROBRÁS (2003) Na verificação de estabilidade global nas seções de contato concreto/rocha sempre que surgirem tensões de tração a montante deverá ser admitida abertura de fissura na seção. O critério da Eletrobrás (2003) orienta que no contato aberto (região onde há tensões de tração) o valor da subpressão Hm deverá ser empregado . mostrados na (FIGURA 27). Army Corps of Engineers (1995) e o critério do U. (04) onde. Hdm: subpressão na linha de drenagem. Para o caso em que houver uma linha de drenos operantes e que a cota inferior da galeria de drenagem estiver acima do nível d’água de jusante. variando linearmente até o valor de Hj conforme mostra a (FIGURA 28).88 integralmente. a Eletrobrás (2003) estabelece que a subpressão na linha de drenos seja determinada . A subpressão deverá variar linearmente até a extremidade da base a partir deste ponto. FIGURA 28 – SUBPRESSÃO COM ABERTURA DE FISSURA DEVIDO AO SURGIMENTO DE TENSÕES DE TRAÇÃO E PRESSÕES HIDROSTÁTICAS FONTE: ELETROBRÁS (2003) Para o caso em que houver uma linha de drenos operantes e que a cota inferior da galeria de drenagem estiver igual ou abaixo do nível d’água de jusante. conforme (EQUAÇÃO 04). a Eletrobrás (2003) estabelece que a subpressão na linha de drenos (Hdm) será igual à altura hidrostática correspondente ao nível d’água de jusante (Hj) adicionada de um terço da diferença entre as alturas hidrostáticas a montante (Hm) e a jusante (Hj). Hm: altura hidrostática à montante. Hj: altura hidrostática à jusante. Ainda é feita uma observação de que a distância da extremidade de montante da estrutura até a linha de drenos para os dois casos acima não deverá ser considerada menor do que 8% da altura hidrostática máxima de montante (a ≥ 0. onde a é a distância da face de jusante a linha de drenagem.89 considerando-se hg ao invés de Hj. Hm: altura hidrostática à montante. conforme (FIGURA 29).j serão calculadas conforme (EQUAÇÕES 06 e 07). hg: dimensão compreendida entre a cota da linha de interseção dos drenos com o plano de análise e a boca dos drenos. FIGURA 29 – SUBPRESSÃO COM UMA LINHA DE DRENOS OPERANTE FONTE: ELETROBRÁS (2003) Para o caso em que houver duas linhas de drenos operantes.08 Hm. (06) . Hdm: subpressão na linha de drenagem. a Eletrobrás define que as subpressões Hd m. (05) onde. onde hg é a dimensão compreendida entre a cota da linha de interseção dos drenos com o plano de análise e a boca dos drenos. conforme (EQUAÇÃO 05). . Hdj: subpressão na linha de drenagem mais á jusante. sendo admitidos valores de tensões de tração maiores para o caso de seções de concreto. hg: dimensão compreendida entre a cota da linha de interseção dos drenos com o plano de análise e a boca dos drenos. Hj: altura hidrostática à jusante. A (FIGURA 29) apresenta o diagrama de subpressão com uma linha de drenos operante e a (FIGURA 30).90 (07) onde. com duas. Hdm: subpressão na linha de drenagem mais á montante. Hm: altura hidrostática à montante. FIGURA 30 – SUBPRESSÃO COM DUAS LINHAS DE DRENOS OPERANTES FONTE: ELETROBRÁS (2003) O critério da Eletrobrás (2003) ainda ressalta que para o cálculo de subpressões em seções de concreto as considerações deverão ser as mesmas que as estabelecidas no contato concreto-fundação. X: distância em relação à jusante onde se pretende determinar o valor da subpressão. totalmente análogo ao preconizado pelo critério da Eletrobrás. . Army Corps of Engineers (1995) O U. U. S. Para o caso sem drenagem. L: comprimento da barragem.91 5. FIGURA 31 – SUBPRESSÃO SEM LINHA DE DRENAGEM – CRITÉRIO U. segundo Tamashiro (2008). conforme apresentado na (FIGURA 31) e (EQUAÇÃO 08). Army Corps of Engineer. ARMY CORPS OF ENGINEERS FONTE: TAMASHIRO (2008) (08) onde. a distribuição da subpressão é feita como mostrada a seguir. HX: subpressão no ponto X. estabelece diversos casos para a consideração da subpressão em função da presença de drenos e sua localização. H2: nível de água a jusante. S. H1: nível de água a montante. S. γ: peso específico da água.2.1.3. 05 H1: (09) Para H4 > H2: (10) Para H4 < H2: (11) onde.05 x H1). . ARMY CORPS OF ENGINEERS FONTE: TAMASHIRO (2008) Para X > 0. onde a linha do dreno intercepta o contato a uma distância do ponto da extremidade de montante da base maior que 5% da altura hidrostática à montante (0. a subpressão na linha de drenagem será considerada como apresentado na (FIGURA 32) e (EQUAÇÕES 09 a 11). FIGURA 32 – SUBPRESSÃO COM LINHA DE DRENAGEM COM X > 0. S.92 Para o caso com galeria de drenagem.05 H1 – CRITÉRIO U. 05 x H1) do ponto da extremidade de montante da base. H2: nível de água a jusante.05 H1 – CRITÉRIO U. S. onde a interseção da linha do dreno com o contato fundação-estrutura estiver a uma distância menor ou igual a 5% da altura hidrostática à montante (0. L: comprimento da base da barragem. Para o caso com galeria de drenagem. H4: altura da galeria de drenagem em relação à base. ARMY CORPS OF ENGINEERS FONTE: TAMASHIRO (2008) Para X ≤ 0. a subpressão na linha de drenagem será considerada conforme apresenta a (FIGURA 33) e (EQUAÇÕES 12 a 14). X: distância da galeria de drenagem em relação a montante.93 H1: nível de água a montante. FIGURA 33 – SUBPRESSÃO COM LINHA DE DRENAGEM COM X ≤ 0. E: eficiência da galeria de drenagem expressada em porcentagem (de 25 a 50%).05 H1: (12) . H3: subpressão na linha da galeria de drenagem. . H1: nível de água a montante. E: eficiência da galeria de drenagem expressada em porcentagem (de 25 a 50%). admite-se a abertura de fissura na mesma. X: distância da galeria de drenagem em relação a montante. a subpressão na linha dos drenos é obtida conforme apresentado na (FIGURA 34) e (EQUAÇÕES 15 a 17).94 Para H4 > H2: (13) Para H4 < H2: (14) onde. L: comprimento da base da barragem. Quando a região tracionada não se estender além dos drenos. H3: subpressão na linha da galeria de drenagem. Para o caso em que aparecem tensões de tração na região a montante da estrutura. H2: nível de água a jusante. H4: altura da galeria de drenagem em relação à base. . H3: subpressão na linha da galeria de drenagem. H2: nível de água a jusante. H1: nível de água a montante. L: comprimento da base da barragem. S. ARMY CORPS OF ENGINEERS FONTE: TAMASHIRO (2008) Para T ≤ X: (15) Para H4 > H2: (16) Para H4 < H2: (17) onde. X: distância da galeria de drenagem em relação a montante. H4: altura da galeria de drenagem em relação à base.95 FIGURA 34 – SUBPRESSÃO COM LINHA DE DRENAGEM E ABERTURA DE FISSURA ENTRE FACE MONTANTE E LINHA DE DRENAGEM – CRITÉRIO U. Bureau of Reclamation (1976) Segundo o U.3.3. S. o diagrama de subpressão é formado por trechos retilíneos que interligam pontos com valores de subpressão definidos a partir do pé de montante e jusante. ARMY CORPS OF ENGINEERS FONTE: TAMASHIRO (2008) Para T > X: (18) 5. conforme (FIGURA 35) e (EQUAÇÃO 18). Bureau of Reclamation (1976). . Para o caso em que a região tracionada se estender além da linha de drenagem.96 E: eficiência da galeria de drenagem expressada em porcentagem (de 25 a 50%). T: comprimento da região descolada da base. a subpressão será considera plena em toda a região tracionada e variará linearmente até o mais à jusante. S. S. estudado por Tamashiro (2008). U.1. FIGURA 35 – SUBPRESSÃO COM LINHA DE DRENAGEM E ABERTURA DE FISSURA ALÉM DA LINHA DE DRENAGEM – CRITÉRIO U. FIGURA 36 – SUBPRESSÃO COM LINHA DE DRENAGEM – CRITÉRIO U. S. H3: subpressão na linha da galeria de drenagem.97 Com a existência de galeria de drenagem. Hm: altura hidrostática à montante. Army Corps of Engineers (1995). a consideração feita por este critério é a mesma feita pelo critério do U. admitindo-se a abertura de fissura na região. . S. BUREAU OF RECLAMATION FONTE: TAMASHIRO (2008) (19) onde. a redução da subpressão na linha dos drenos corresponde a 2/3 (eficiência de 66. Quando do aparecimento de tensões de tração a montante da seção. Esta redução é baseada nos dados de obras construídas pelo órgão e apresentada na (EQUAÇÃO 19). conforme (FIGURA 37) e (EQUAÇÃO 20). Hj: altura hidrostática à jusante.67%) da diferença dos níveis de água de montante e de jusante (FIGURA 36). 98 FIGURA 37 – SUBPRESSÃO COM LINHA DE DRENAGEM E ABERTURA DE FISSURA – CRITÉRIO U. S. BUREAU OF RECLAMATION FONTE: TAMASHIRO (2008) (20) onde, H3: subpressão na linha da galeria de drenagem; Hm: altura hidrostática à montante; Hj: altura hidrostática à jusante; X: distância da galeria de drenagem em relação a montante; T: comprimento da região descolada da base. 5.1.4. Empuxo Devido a Presença de Material Assoreado Segundo a Eletrobrás (2003), caso haja possibilidade de deposição de sedimentos junto ao pé da face de montante da barragem, deverá ser considerado um empuxo resultante, calculado através da formulação de Rankine, que despreza a coesão, como apresentado na (EQUAÇÃO 21) e (FIGURA 38). 99 (21) onde, Ps: força horizontal de assoreamento em kN/m; γ: peso específico do sedimento; γágua: peso específico da água; γsub: γ - γágua; hs: altura de cálculo; φ: Ângulo de atrito interno. FIGURA 38 – FORÇA DE EMPUXO DEVIDO A SEDIMENTOS NO PÉ DE MONTANTE DA BARRAGEM FONTE: ELETROBRÁS (2003) 5.1.5. Ações Sísmicas Segundo Gutstein (2011), para a análise a estabilidade global de estruturas submetidas ao sismo, é usual o emprego de métodos simplificados como a análise pseudo-estática. Nesse tipo de análise se estabelecem os esforços estáticos capazes de simular os efeitos causados pelos movimentos sísmicos, que são os esforços hidrodinâmicos, os empuxos de terra com os efeitos do sismo quando houver e esforços inerciais, determinados a partir do peso próprio da estrutura. Adota-se uma aceleração sísmica característica multiplicadora da aceleração da gravidade (g), incorporando à estrutura ações características devido ao terremoto. Segundo Gutstein, a análise quanto ao sismo, na prática, é feita da mesma forma que a adotada para a análise quanto ao sismo induzido pela ação do reservatório, considerando-se as acelerações definidas nos sismos de projeto. 100 Conforme Gutstein (2011), o efeito sísmico considerado no projeto de barragens brasileiras corresponde ao sismo induzido pela acomodação do reservatório. Segundo Eletrobrás (2003), para estruturas de concreto assente sobre fundações em rocha, deverão ser considerados nos cálculos de estabilidade, os esforços inerciais mínimos de 5% da aceleração da gravidade na direção horizontal e 3% da aceleração da gravidade na direção vertical, aplicados no centro de gravidade da respectiva estrutura, sendo “g” o valor da aceleração da gravidade em m/s² (FIGURA 39). FIGURA 39 – FORÇAS SÍSMICAS NA BARRAGEM FONTE: ELETROBRÁS (2003) FIGURA 40 – PRESSÕES HIDRODINÂMICAS DEVIDO A AÇÕES SÍSMICAS FONTE: ELETROBRÁS (2003) Segundo Gutstein (2011), o sentido das forças aplicadas ao centro de gravidade da estrutura pode variar conforme as ações atuantes e condições de Army Corps of Engineers (1995). CONDIÇÕES DE CARREGAMENTO O manual para Projeto de Usinas Hidrelétricas da Eletrobrás (2003) indica quatro condições de carregamentos para a verificação da estabilidade global das estruturas de concreto e cálculos das tensões:  Condição de Carregamento Normal (CCN): Corresponde a todas as combinações de ações que apresentem grande probabilidade de ocorrência ao longo da vida útil da estrutura. estas combinações consideram a ocorrência de somente uma ação excepcional. outros estudos também podem ser feitos baseados em critérios internacionais. efeitos sísmicos. Gutstein (2011) ainda ressalta que demais ações devidas a peso próprio sob o plano de análise. É o caso de um eventual peso de água a jusante. Entre os critérios internacionais mais conhecidos estão as formulações de Zanger (1953) apud Davis e Sorensen (1969) e U.  Condição de Carregamento Excepcional (CCE): Corresponde a uma situação de combinação de ações com baixa probabilidade de ocorrência ao longo da vida útil da estrutura.101 carregamento para estruturas de gravidade de concreto. condições hidrológicas excepcionais. com as demais ações correspondentes a condição de carregamento normal (ELETROBRÁS. em condições hidrológicas normais (ELETROBRÁS. manobras de caráter excepcional. S. defeitos no sistema de drenagem. e assim por diante. que deve ser calculado e aplicado Fy e Fh no centro de gravidade da figura geométrica que representa a água na região. aplicando-se os respectivos esforços inerciais no seu centro de gravidade. também devem ser consideradas.2.  Condição de Carregamento Limite (CCL): Corresponde a uma situação de combinação de ações com muito baixa probabilidade de ocorrência ao longo . etc. Em geral. 2003). Bureau of Reclamation (1987) e a de Westergaard citada em U. Para a análise da pressão de água gerada pelo fluído. S. considerando a aceleração do projeto em análise. tais como. durante a operação normal ou manutenção de rotina da obra. 5. 2003). Army Corps of Engineers (1995) e de U.OBE). Segundo Gutstein (2011). Army Corps of Engineers (USACE) são:  Condição limite (Extreme loading condition – N° 4 do USACE) – caso de construção com a consideração do sismo básico de operação (operation basic earthquake . e quaisquer outras condições semelhantes.  Condição de Carregamento de Construção (CCC): Corresponde a todas as combinações de ações que apresentem probabilidade de ocorrência durante a execução da obra. . etc. 2011). Em geral. S. Bureau of Reclamation (1976). manobras de caráter excepcional. efeitos sísmicos. defeitos no sistema de drenagem. com as demais ações correspondentes a condição de carregamento normal (ELETROBRÁS. condições hidrológicas excepcionais. Podem ser devidas a carregamentos de equipamentos de construção. 2003). carregamentos anormais durante o transporte de equipamentos permanentes. O critério de U. 2011). S. a estruturas executadas apenas parcialmente. S. para casos de carregamentos de barragens localizadas em regiões sísmicas são abordados critérios internacionais como os critérios de U.102 da vida útil da estrutura. tais como. As condições de carregamentos para verificação quanto aos sismos segundo o U. 2003). estas combinações consideram a ocorrência de mais de uma ação excepcional. e ocorrem durante períodos curtos em relação à sua vida útil (ELETROBRÁS. S. (GUTSTEIN. Army Corps of Engineers (1995) inclui nas condições básicas de carregamento aquelas que consideram os efeitos sísmicos que dependem da magnitude do terremoto e o momento no qual o mesmo é aplicado na estrutura (GUTSTEIN. apresentados nas (FIGURAS 41 a 43). MCE). FIGURA 42 – CASO DE CARREGAMENTO Nº 5 – CONDIÇÃO EXCEPCIONAL . ARMY CORPS OF ENGINEERS FONTE: U. 2011). S. S. ARMY CORPS OF ENGINEERS (1995)  Condição limite (Extreme loading condition – N° 6 do USACE) . ARMY CORPS OF ENGINEERS (1995)  Condição excepcional (Unusual loading condition – N° 5 do USACE) – níveis de água normal de operação com o sismo básico de operação (OBE). (GUTSTEIN. .103 FIGURA 41 – CASO DE CARREGAMENTO Nº 4 – CONDIÇÃO LIMITE .níveis de água normal de operação com o sismo máximo possível (maximum credible earthquake . ARMY CORPS OF ENGINEERS FONTE: U. S.U.U. 2011). (GUTSTEIN. S. Bureau of Reclamation (1987) é feito um detalhamento maior para critérios de projeto quando a consideração de terremotos.104 FIGURA 43 – CASO DE CARREGAMENTO Nº 6 – CONDIÇÃO LIMITE .U. ARMY CORPS OF ENGINEERS (1995) As demais condições de carregamentos apresentadas no critério de U. onde três níveis de carregamentos devem ser considerados: sismo . Army Corps of Engineers (1995) são condições que se equivalem com as apresentadas pela Eletrobrás (2003).  Caso Limite (Extreme): analisam-se a combinação de uma cheia normal de projeto e demais ações correspondentes com os efeitos do sismo máximo possível (maximum credible earthquake – MCE). Os casos de carregamentos adotados por U. S. S. ARMY CORPS OF ENGINEERS (1995) FONTE: U. S. S. Bureau of Reclamation (1976) são:  Caso Normal (Usual): analisam-se as condições equivalentes ao Caso de Carregamento Normal (CCN) exposto anteriormente com os efeitos do sismo máximo possível (maximum credible earthquake – MCE). S. No manual de pequenas barragens – U.  Caso Excepcional (Unusual): analisam-se os níveis d’água máximo maximorum de projeto e demais ações conjuntas com os efeitos do sismo máximo possível (maximum credible earthquake – MCE). Neste caso as estruturas devem funcionar sem permitir uma liberação repentina e descontrolada do reservatório ou prever um esvaziamento controlado do reservatório. no sismo básico de operação a estrutura suporta o evento e permanece operando. As verificações são feitas no sentido de avaliar a movimentação deste corpo rígido. Conforme consta nesta publicação. . 5. sismo básico de projeto (DBE – design basis earthquake) e sismo máximo possível (MCE – maximum credible earthquake). Bureau of Reclamation (1987). de Outubro de 2003. exceto para aquelas estruturas. que devem permanecer operáveis. bem como da barragem. Segundo Gutstein (2011).operating basis earthquake). para os terremotos indicados no U. VERIFICAÇÕES DE ESTABILIDADE GLOBAL As verificações de estabilidade global das estruturas de concreto. sistemas e componentes que são importantes para a segurança. As estruturas que são vitais para garantir a retenção ou liberação do reservatório devem ser dimensionadas para o carregamento devido ao sismo máximo possível (MCE). são abordadas no capítulo 7 da publicação “Critérios de Projeto Civil de Usinas Hidrelétricas – Eletrobrás”. o sismo básico de projeto uma vez em 200 anos e para o sismo máximo possível não há uma preocupação com a probabilidade de ocorrência e somente com relação a sua possibilidade de ocorrer devido às análises geológicas e sismológicas. Segundo Gutstein (2011).3. para tais verificações admitimos a estrutura como um corpo rígido. no sismo básico de projeto a estrutura suporta o terremoto com danos que sejam reparáveis.105 básico de operação (OBE . o sismo básico de operação tem uma expectativa de ocorrer uma vez a cada 25 anos durante a operação da usina. As hipóteses adotadas como diretrizes básicas segundo o manual da Eletrobrás (2003) são:  Deve-se considerar as tensões naturais de confinamento pré-existente e as pressões de água do subsolo quando tratar-se de análise de estabilidade envolvendo massas de rocha (ELETROBRÁS. Gutstein (2011) sugere no seu estudo que também sejam avaliados casos de carregamentos considerando drenos inoperantes e outras combinações que se julguem necessárias para cada caso particular. S. 2003). 3. que é a relação entre o somatório das forças gravitacionais e o somatório das forças de subpressão. dado pela (EQUAÇÃO 22). sob e no corpo das estruturas e em massas de rocha (ELETROBRÁS.  Deve-se considerar. são adotados tanto critérios dessa publicação como critérios internacionais.  Deve-se considerar os efeitos de subpressão. Army Corps of Engineers (1995) e U. FSF: Fator de segurança à flutuação.1. 2003). (22) onde. 2003). conforme critérios já estabelecidos anteriormente. S. Segurança à Flutuação O manual da Eletrobrás de 2003 define um “Fator de Segurança a Flutuação”. 2003).  As cargas acidentais de projeto (exceto cargas de equipamento permanentemente fixo) devem ser completamente desprezadas em análise de estabilidade. A seguir são apresentadas as diretrizes básicas para as verificações de estabilidade global da estrutura segundo critérios da Eletrobrás (2003). principalmente na região das ombreiras (ELETROBRÁS. ∑U: Somatório das forças de subpressão.  Deve-se considerar as conformações topográficas do local.106  Deve-se considerar os resultados de investigações geológicas e geomecânicas (ELETROBRÁS. 2003). ∑V: Somatório das forças gravitacionais. 2003). . Bureau of Reclamation (1976). caso represente a condição mais severa. 5. S. o carregamento devido a pressão intersticial (ELETROBRÁS. sempre que as forças verticais atuarem como fatores de estabilidade (ELETROBRÁS. Para tais verificações. U. 107 O critério da Eletrobrás ainda estabelece que deverão serem desprezadas quaisquer contribuições favoráveis devidas à coesão e ao atrito entre blocos ou entre a estrutura e a fundação. As forças verticais deverão incluir as cargas permanentes mínimas das estruturas, o peso próprio de equipamentos permanentes, se instalados, e de lastros (água ou aterro) e sistemas de ancoragem, se utilizados durante determinados estágios da construção. Todas as cargas acidentais deverão ser ignoradas nas verificações de estabilidade. Os critérios do U. S. Army Corps of Engineers (1995) estabelece um fator de segurança à flutuação (calculado do mesmo modo que o estabelecido pelos critérios da Eletrobrás. Já na publicação do U. S. Bureau of Reclamation (1976), não é considerada nenhuma verificação quanto à flutuação. Os fatores de segurança mínimos para os casos de carregamentos apresentados nos critérios da Eletrobrás (2003) e do U. S. Army Corps of Engineers (1995) são mostrados na (QUADRO 7). Coeficiente de Segurança FSF Coeficiente de Segurança FSF Eletrobrás Casos de Carregamento Normal Excepcional Limite Construção 1,3 1,1 1,1 U. S. Army Corps of Engineers Casos de Carregamento Usual Não Usual 1,3 1,2 1,2 Extremo 1,1 QUADRO 7 – FATORES DE SEGURANÇA MÍNIMOS PARA A ANÁLISE DE ESTABILIDADE À FLUTUAÇÃO FONTE: OS AUTORES 5.3.2. Segurança ao Tombamento A segurança ao tombamento é calculada segundo a Eletrobrás (2003) considerando o “Fator de Segurança ao Tombamento”. O “Fator de Segurança ao Tombamento” é a relação entre o momento estabilizante (devido ao peso próprio da estrutura, as cargas permanentes mínimas e o peso próprio dos equipamentos 108 permanentes, se instalados) e o momento de tombamento (devido a atuação de cargas desestabilizantes, tais como, pressão hidrostática, subpressão, empuxos de terra, etc.) em relação a um ponto ou uma linha efetiva de rotação, calculado pela (EQUAÇÃO 23). (23) onde, FST: Fator de segurança ao tombamento. ∑Me: Somatório dos momentos estabilizantes atuantes sobre a estrutura. (ELETROBRÁS, 2003); ∑Mt: Somatório dos momentos de tombamento. Deverão ser desprezados os efeitos estabilizantes de coesão e de atrito despertados nas superfícies em contato com a fundação. (ELETROBRÁS, 2003). Segundo Marques Filho (2005), em estruturas usuais de barragens, considera-se como ponto natural de rotação o seu pé de jusante. Marques Filho (2005) ainda ressalta que a situação é fictícia, pois antes de qualquer movimento as tensões induzidas levariam a ruptura do material. O U. S. Army Corps of Engineers (1995) propõe um critério de avaliação que pode ser utilizado complementarmente ao critério da Eletrobrás (2003). A estabilidade ao tombamento para este critério é assegurada conforme o posicionamento da força resultante na base (eb) no plano potencial de ruptura, para cada caso de carregamento, por meio da (EQUAÇÃO 24). (24) onde, eb: distância da força resultante na base até o ponto de tombamento T; ∑Mt: somatório de momentos fletores das forças normais atuantes em relação ao ponto de tombamento T; ∑Ni: somatório de forças normais efetivas ao plano X e Y. Os (QUADROS 8 E 9) mostram respectivamente os valores mínimos para o critério da Eletrobrás (2003) e a posição da resultante na base que assegura a estabilidades pelo critério do U. S. Army Corps of Engineers (1995). 109 Coeficiente de Segurança FST Eletrobrás Casos de Carregamento Normal Excepcional Limite Construção 1,5 1,2 1,1 1,3 QUADRO 8 – FATORES DE SEGURANÇA MÍNIMOS PARA A ANÁLISE DE ESTABILIDADE AO TOMBAMENTO - ELETROBRÁS FONTE: OS AUTORES Casos de Carregamento Usual Não Usual Extremo Localização da força resultante na base 1/3 médio 1/2 médio Na base QUADRO 9 – LOCALIZAÇÃO DA FORÇA RESULTANTE NA BASE – U. S. ARMY CORPS OF ENGINEERS FONTE: OS AUTORES 5.3.3. Segurança ao Deslizamento Conforme Proença (2004), para a verificação da estabilidade das estruturas ao deslizamento (escorregamento), selecionam-se superfícies de ruptura possíveis, incluindo os planos de menor resistência ou submetidos à tensões críticas na estrutura, na fundação e no contato estrutura-fundação, sobre as quais a estrutura possa sofrer movimento de deslizamento como corpo rígido, conforme (FIGURAS 44 a 46).  deslizamento na estrutura: FIGURA 44 – DESLIZAMENTO NA ESTRUTURA FONTE: OS AUTORES as tensões cisalhantes atuantes são determinadas a partir das forças gravitacionais.110  deslizamento no contato estrutura/fundação: FIGURA 45 – DESLIZAMENTO NO CONTATO ESTRUTURA-FUNDAÇÃO FONTE: OS AUTORES  deslizamento na fundação: FIGURA 46 – DESLIZAMENTO NA FUNDAÇÃO FONTE: OS AUTORES A análise de segurança ao deslizamento adotada pelo Manual da Eletrobrás (2003) é uma verificação entre as tensões cisalhantes resistentes e tensões cisalhantes atuantes no plano potencial de ruptura. a resposta às solicitações de . subpressões e de empuxos atuantes e as tensões cisalhantes resistentes são determinadas a partir do critério de ruptura de Mohr-Coulomb que é um modelo matemático que descreve. de forma simplificada. Segundo Gutstein (2011). 2004). e a partir dessa análise resultam sugestões mais simples de resistência. 2004). dos círculos de Mohr máximos de tensões principais. 2004). que possuem uma resistência à compressão muito superior à sua resistência à tração. . ou a semidiferença entre as tensões principais. Segundo Proença (2004). nota-se que a resposta do material muda de acordo com o regime e a intensidade das tensões (FIGURA 47). uma representação que serve para compreender melhor as combinações de solicitações que levam à ruptura local de certo material resulta da construção. (PROENÇA. sendo a mesma governada pelo cisalhamento máximo. num sistema de eixos (σ. Nessas mudanças. Na envoltória linearizada. variando desde a tração e a compressão simples até os estados duplos e triplos.  no trecho II a ruptura é governada pela combinação. linear. 2004). o que se observa em materiais granulares como o concreto. Um critério com essas características aplica-se aos materiais dúcteis (PROENÇA. das tensões de cisalhamento e normal. algumas características distintas típicas dos materiais dúcteis e frágeis podem ser identificadas. por exemplo (PROENÇA. realizadas em laboratório. τ). Um critério baseado somente nesta condição poderia ser aplicado a materiais frágeis não resistentes à tração (PROENÇA. Os círculos correspondem a diversas situações de solicitações limites.  no trecho III observa-se que não há influência de estados hidrostáticos sobre a ruptura. Tomando-se uma linearização por partes da envoltória. distinguem-se três trechos:  no trecho I a ruptura é governada pela resistência à tração pura.111 materiais de ruptura frágil como o concreto. solos e rochas. 2004).112 FIGURA 47 – ENVOLTÓRIA LINEARIZADA DOS CÍRCULOS DE MOHR FONTE: OS AUTORES Conforme Gustein (2011). . Portanto. a teoria de Mohr-Coulomb une a teoria de ruptura Coulomb com a do círculo de Mohr e permite determinar uma envoltória de resistências para um material. Essa envoltória é baseada nos parâmetros de atrito e de coesão para diferentes níveis de pares de tensão normal (σ) e cisalhante (τ) de ruptura (FIGURA 47). a combinação das tensões normal e de cisalhamento é a responsável pela ruptura (PROENÇA. O critério de Mohr-Coulomb deriva da adoção do trecho II da envoltória de Mohr linearizada (FIGURA 47) como limitante de estados de tensão admissíveis. c: Coesão. obtendo-se tensões cisalhantes de ruptura para diferentes níveis de tensões normais. τ: Tensão cisalhante. CITADO POR GUTSTEIN. em função do atrito (φ) e da coesão (c). . φ: Ângulo de atrito interno. considerando-se que a curva τ x σ corresponde a envoltória de resistências para um dado material. 2011. 89). A equação de Coulomb pode ser escrita conforme (EQUAÇÃO 25). (GUTSTEIN. σ: Tensão normal. para a reta pontilhada da (FIGURA 44). A equação de Coulomb é obtida a partir da envoltória de ruptura de τ x σ. Deve-se notar que a (FIGURA 48) apresenta os esforços de compressão com valores positivos. 2011) Na (FIGURA 48) é mostrado como se obtém os parâmetros de coesão e de atrito para um dado nível de tensões normais (de σ1 a σ2) que seja de interesse para o material em análise. Essa envoltória é obtida a partir de ensaios de laboratório e/ou de campo.113 FIGURA 48 – ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA FONTE: ROCHA (1981. (25) onde. p. conforme o nível de solicitação atingido. e que seu ângulo de atrito seja o correspondente à condição residual (pós-ruptura). e a segunda (EQUAÇÃO 27) deverá ser satisfeita em casos com fundação em material sem coesão. recalculando-se a segurança ao deslizamento para cada trecho sucessivamente até que os critérios sejam satisfeitos ou se verifique a necessidade de se introduzir modificações no conjunto estrutura-fundação. a segurança ao deslizamento da estrutura deve ser calculada para cada trecho. nesse caso deve-se recalcular o trecho admitindo-se que o mesmo não tenha resistência de coesão (c = 0). as análises dos fatores de segurança contra o deslizamento deverão incluir a coesão na resistência ao cisalhamento dos materiais rochosos. Devem-se utilizar como valores básicos. ou no contato concreto-rocha. aqueles já adotados em outras obras com materiais similares. a menos que as investigações ou condições existentes no campo indiquem o contrário. O excesso de tensão de cisalhamento não absorvido pelo trecho deve ser transferido às partes remanescentes da superfície de deslizamento. O manual da Eletrobrás (2003) ainda indica que deverá ser sempre verificada a compatibilidade de deformações entre os diferentes materiais. FSD: Fator de segurança ao deslizamento. admitindo-se que há ruptura de cisalhamento nos trechos onde o coeficiente de segurança necessário não é alcançado. (26) (27) onde. A primeira (EQUAÇÃO 26) deverá ser satisfeita em caso de fundação em material com coesão. O manual da Eletrobrás (2003) considera para o cálculo do Fator de Segurança ao Deslizamento duas fórmulas. FSDφ: Fator de redução da resistência ao atrito. os parâmetros geomecânicos extraídos dos resultados de investigações e ensaios preliminares podendo se adotar nas fases iniciais de projeto. Segundo a Eletrobrás (2003). como valores de coesão e do ângulo de atrito para o maciço de fundação e seus planos de descontinuidade.114 Conforme a Eletrobrás (2003). Em trechos interceptados por uma superfície de deslizamento onde os parâmetros geomecânicos (atrito e coesão) são diferentes. . 5) FSDφ 1.1 (1.ELETROBRÁS FONTE: OS AUTORES Os critérios de U.0) 2. citado por Gutstein. 2011) o sucesso do emprego do método de equilíbrio limite esta relacionado à escolha da superfície de ruptura como sendo a crítica. são baseados no critério de Mohr-Coulomb.5) QUADRO 10 – FATORES DE REDUÇÃO PARA A ANÁLISE DE ESTABILIDADE AO ESCORREGAMENTO .1 (1. O (QUADRO 10) apresenta os valores de FSDφ e FSDc. em análise. então o fator de segurança não é o mínimo possível para a estrutura em análise e não é a solução por equilíbrio limite. A solução por equilíbrio limite é encontrada quando a superfície potencial de ruptura crítica foi encontrada e assim o menor fator de segurança ao deslizamento foi obtido. ∑Ni: Somatório das forças normais à superfície de deslizamento. citado por Gutstein. o critério Eletrobrás (2003) recomenda adotar os valores entre parênteses. Coeficiente de Segurança Eletrobrás Casos de Carregamento Excepcional Normal Limite Construção FSDc 3. ∑Ti: Somatório das forças paralelas à superfície de deslizamento. assim como os da Eletrobrás (2003). S.3 (2. Segundo Jansen (1988.3) 1. o método do equilíbrio limite passou a ser adotado pelo U. 2011).5 (2. ci: Coesão característica ao longo da superfície de deslizamento.0) 1.3) 1.0) 1. Se essa superfície não for a crítica. . em análise. Em termos de tensões este método permite o cálculo do Coeficiente de Segurança ao Deslizamento (FS) pela (EQUAÇÃO 28). φ i: Ângulo de atrito característico da superfície de deslizamento. Army Corps of Engineers a partir de 1981.0) 1.115 FSDc: Fator de redução da resistência à coesão. Os valores característicos serão definidos para cada caso particular e de forma adequada para cada estrutura sob análise. S.0 (2.0 (4. Army Corps of Engineers (1995).3 (1. Ai: Área efetiva comprimida da estrutura no plano em análise. Nos casos em que o conhecimento dos parâmetros de resistência dos materiais é precário ou de parâmetros muito variáveis. onde a metodologia de análise ao deslizamento é feita pelo método de equilíbrio limite.5 (2. Segundo Chen (1975. U. Entretanto. Coeficiente de Segurança FS U. usando-se um coeficiente global FS. ARMY CORPS OF ENGINEERS FONTE: OS AUTORES . mesmo para superfície horizontal as (EQUAÇÕES 26 e 28) fornecem resultados diferentes para casos de maciços deformáveis. (σz – U): Tensão normal (vertical para planos horizontais) efetiva atuante na superfície de escorregamento (de compressão apenas). O (QUADRO 11) apresenta os valores mínimos para FS segundo o critério do U. Bureau of Reclamation. S. A deformabilidade da fundação pode ser considerada por meio de modelagem computacional pelo Método dos Elementos Finitos. respectivamente.3 QUADRO 11 – FATORES DE SEGURANÇA MÍNIMOS PARA A ANÁLISE DE ESTABILIDADE AO ESCORREGAMENTO . para o caso de fundação rígida e superfície de escorregamento horizontal. assunto que não será abordado no presente trabalho. 2011) apresenta também comparações entre os métodos de equilíbrio limite e o método de shear-friction (U. o uso da (EQUAÇÃO 28) seria equivalente ao da (EQUAÇÃO 26). Army Corps of Engineers (1995).116 (28) onde: τ. na superfície de escorregamento. c: Coesão ao longo da superfície de escorregamento.7 Extremo 1. S. 1976) para planos inclinados. S. τr: Tensão de cisalhamento atuante e resistente. Jansen (1988. φ: Ângulo de atrito da superfície de escorregamento em análise. quando o cálculo das tensões considerar a deformabilidade da fundação. Segundo Gutstein (2011). bem como para planos múltiplos de ruptura. Army Corps of Engineers Casos de Carregamento Não Usual Usual 2. citado por Gutstein. Neste caso a solução calculada pela (EQUAÇÃO 28) corresponde a uma solução de equilíbrio limite sempre que a superfície potencial de ruptura adotada for a crítica para o caso em análise. S.0 1. as tensões máximas na base ou ao longo de juntas de concretagem do concreto da barragem são obtidas junto às faces: (29) onde: . admitindo uma distribuição linear de tensões normais na seção transversal da barragem considerando-a um corpo rígido monolítico.7 1.3 QUADRO 12 – FATORES DE SEGURANÇA MÍNIMOS PARA A ANÁLISE DE ESTABILIDADE AO ESCORREGAMENTO .0 1. S.0 2. Army Corps of Engineers (1995).1982 citado por GUSTEIN 2011). que deve ser atendida. ou seja.117 O U. onde FSD passa a ser um coeficiente de segurança global. mas que equivale a adotar a (EQUAÇÃO 26). Deste modo.1988 e GRISHIN. S. o método de gravidade adota a teoria clássica de flexão composta da Resistência dos Materiais. Assim o Fator de Segurança ao Deslizamento (shear friction safety factor . sobre maciços rígidos. as tensões normais verticais podem ser calculadas pelo método de gravidade (JANSEN. sem a redução parcial da resistência ao atrito e coesão (FSDφ=FSDc=1).SFF) passa a ser igual a FSD na expressão. S.3. Coeficiente de Segurança U. Este critério define os fatores de segurança globais (SFF) mínimos para superfícies de ruptura no contato concreto-rocha diferentes de superfícies de ruptura na fundação. BUREAU OF RECLAMATION FONTE: OS AUTORES 5.4.U. S. Segundo Tamashiro (2008).0 2. conforme apresentados no (QUADRO 12). Bureau of Reclamation Casos de Carregamento Excepcional Normal Limite SFF (contato concreto-rocha) 3. para estas condições. Bureau of Reclamation (1976) define um critério de verificação ao deslizamento um pouco diferente do abordado pelo U.0 SFF (fundação) 4. Avaliação das tensões Em barragens baixas ou de média altura. S. onde y = b/2 e I = bl3/12 → W=l b2/6. 2011. W: Módulo de rigidez. Bureau of Reclamation (1976). deve-se desprezar o trecho tracionado na verificação da estabilidade da barragem. l: Dimensão da seção da base no sentido longitudinal. A: Área da seção na base da fundação.0 2. Bureau of Reclamation (1976) apresenta os fatores de segurança (FSσ). de maneira a se evitar a abertura de fraturas e aumento de percolação de água. (GUTSTEIN. 2011). em que as tensões de tração obtidas são maiores do que as tensões mínimas admissíveis na face da barragem. p. Bureau of Reclamation Casos de Carregamento Excepcional Normal 3. para condições de carregamento normal não são admitidas tensões de tração. O critério de U. para casos de carregamento excepcional e limite. As tensões admissíveis na rocha de fundação devem ser avaliadas junto ao modelo geomecânico da fundação. sendo I o momento de inércia e y a distância em relação ao ponto onde se deseja calcular as tensões. Quando no projeto for encontrada tração no concreto. M: Momento fletor das forças atuantes em relação ao centróide da área. As tensões obtidas devem atender aos limites de tensões admissíveis.0 QUADRO 13 – FATORES DE SEGURANÇA MÍNIMOS PARA A ANÁLISE DE TENSÕES . (GUTSTEIN. 96). Coeficiente de Segurança FSσ U. W=I/y.U. S. comparando-se às resistências dos respectivos materiais. S. O (QUADRO 13) apresenta os fatores mínimos de segurança. definido como a relação entre as tensões admissíveis e atuantes a serem adotados para verificação das tensões. deve se . No contato concreto-rocha as tensões admissíveis do concreto podem ser consideradas como as pré-estabelecidas nos critérios Eletrobrás (2003). sendo admitida tração apenas para caso de carregamento excepcional.0 Limite 1. Os valores máximos de tensões nas juntas da barragem devem ser comparados com as tensões admissíveis do concreto à tração e à compressão. Também deve ser verificada a tensão admissível à compressão no maciço de fundação. S. BUREAU OF RECLAMATION FONTE: OS AUTORES Segundo o critério do U. Para seção simétrica retangular. assim como nos planos de contato concreto-rocha ou de descontinuidades na fundação.118 N: Soma das forças verticais normais à base da fundação. usualmente igual a 1m. b: Dimensão da seção na base no sentido transversal. Se após a abertura da fissura as tensões na estrutura não excederem as resistências especificadas e a estabilidade for mantida. obtendo-se diagramas de tensões normais lineares e de tensões cisalhantes com variação parabólica.119 admitir abertura de fissura. ∑Mt: somatório de momentos fletores das forças normais atuantes em relação ao ponto de tombamento T. Quando a base não se apresenta totalmente comprimida. a partir do cálculo do comprimento da fratura e do trecho comprimido de aplicação da subpressão. que leva em consideração a posição da resultante na base (e b) no plano potencial de ruptura. ∑Ni: somatório de forças normais efetivas ao plano. mas atende aos critérios citados. o percentual de base comprimida pode ser calculado a partir do comprimento eb. S. . para cada caso de carregamento. recalcula-se a tensão máxima de compressão a jusante admitindo o diagrama de tensões como sendo triangular. a estrutura é considerada estável. estudado por Gutstein. S. 2011) apresenta a formulação para a consideração da propagação da fratura de forma analítica. As tensões no plano potencial de ruptura em análise podem também ser verificadas complementarmente pelo critério proposto por U. eb: distância da força resultante na base até o ponto de tombamento T. Conforme Gutstein (2011). por meio da expressão já apresentada no item “Segurança ao Tombamento”: (30) onde. Army Corps of Engineers (1995). U. Bureau of Reclamation (1976. Em U. de comprimento igual a 3 x eb. S. Army Corps of Engineers (1995) indica-se a determinação da base fraturada a partir da determinação de eb e a verificação do percentual de base comprimida calculada conforme indicado nas (FIGURAS 49 a 51). RESULTANTE NA POSIÇÃO MAIS AFASTADA DO NÚCLEO CENTRAL DE INÉRCIA FONTE: U. ARMY CORPS OF ENGINEERS (1995) FIGURA 50 – 100% DA BASE COMPRIMIDA . ARMY CORPS OF ENGINEERS (1995) . S. S.RESULTANTE DENTRO DO NÚCLEO CENTRAL DE INÉRCIA FONTE: U.120 FIGURA 49 – 100% DA BASE COMPRIMIDA . ARMY CORPS OF ENGINEERS (1995) FIGURA 51 – BASE NÃO TOTALMENTE COMPRIMIDA .RESULTANTE FORA DO NÚCLEO CENTRAL DE INÉRCIA FONTE: U. S. . Bureau of Reclamation.100). O método de gravidade é questionável perto da base da barragem. Aborda também que para grandes barragens de gravidade e de contraforte. S. O Método dos Elementos Finitos não será tema de discussão do presente trabalho. admitindo tração (resultante fora do núcleo central de inércia da base) para as condições excepcional e limite. de acordo com U. em análises dinâmicas e em análises não-lineares considerando-se a interação entre a barragem e a fundação. Army Corps of Engineers acrescenta ainda que as tensões em barragens de gravidade são analisadas tanto por métodos aproximados quanto pelo Método dos Elementos Finitos. S. mas são frequentemente reduzidas pelo escoamento plástico. assim como as verificações de tensões definidas pelo U. Army Corps of Engineers (1995) é utilizado em modelos de análises estáticas lineares. e: excentricidade da resultante R na base. onde concentrações de tensões aumentam nos cantos reentrantes formados pelas faces da barragem e a superfície da fundação. conforme o refinamento do projeto e a configuração da barragem. Army Corps of Engineers (1995) especifica que as tensões admissíveis do concreto e da fundação não devem ser ultrapassadas. L: largura da base. juntas e fraturas. envolvendo vários materiais.121 onde. Esta verificação substitui a verificação ao tombamento citada anteriormente. O U. S. o projeto final deve ser estudado por uma análise de tensões mais abrangente pelo Método dos Elementos Finitos. segundo Jansen. R: resultante de todas as forças atuantes acima do plano de analise. S. a resultante das forças verticais deve estar no núcleo central de inércia da seção (100% da base comprimida). P': tensão na base da fundação. Estas tensões nos cantos. 2011. O U. podem ser aproximadas com um modelo pelo Método dos Elementos Finitos. JANSEN (1988. ao redor de aberturas e em zonas de tração. p. estas concentrações de tensões são significativas. Em barragens altas. citado por GUTSTEIN. Estabelece que para condição de carregamento normal. ressaltando que a vantagem importante deste método consiste na possibilidade real de modelar fundações complicadas. O Método dos Elementos Finitos. 122 6. as barragens de concreto voltaram a ser competitivas pelo advento de técnica construtiva do Concreto Compactado com Rolo. adotou-se uma seção típica padrão. Para efeito de sedimentação de conceitos. . Ainda realizou-se uma análise de uma seção tipo com estes parâmetros fixados e variando o ângulo entre a estrutura e fundação. FIGURA 52 – SEÇÃO TÍPICA PARA O ESTUDO DE SENSIBILIDADE DE ALGUNS PARÂMETROS FONTE: OS AUTORES. A (FIGURA 52) apresenta a seção típica para o estudo dos parâmetros altura (H). A (FIGURA 53) apresenta a seção típica para o estudo da variação do ângulo entre a barragem e a fundação. Para efeito de análise de sensibilidade de alguns parâmetros no projeto de uma barragem de CCR. Estudaram-se os parâmetros altura. Nas últimas décadas. declividade do talude de jusante e ângulo de atrito interno do material da fundação. será realizada uma análise de sensibilidade de estabilidade de seções de CCR. inclinação do talude de jusante (x:1) e ângulo de atrito interno do material da fundação (φ). ANÁLISE DE SENSIBILIDADE Os critérios e princípios conceituais apresentados foram disseminados nos projetos de barragem de concreto no Brasil. 123 FIGURA 53 – SEÇÃO TÍPICA PARA O ESTUDO DA VARIAÇÃO DO ÂNGULO ENTRE A BARRAGEM E A FUNDAÇÃO FONTE: OS AUTORES Os parâmetros foram variados conforme (QUADRO 14). . 75 0.5 89 37.75 0.124 Simulação Caso de H x Simulação Caso de H x Simulação Caso de H x φ (°) φ (°) φ (°) (nº) Carregamento (m) (x:1) (nº) Carregamento (m) (x:1) (nº) Carregamento (m) (x:1) 1 37.5 179 42.5 77 37.65 0.5 91 42.5 83 42.80 31 42.5 167 42.5 58 40 122 40 186 40 0.80 0.80 0.70 0.80 0.5 42 40 106 40 170 40 0.75 43 42.65 19 42.80 0.5 50 40 114 40 178 40 0.5 143 42.5 189 37.5 44 45 108 45 172 45 45 37.80 0.70 0.5 127 42.5 169 37.5 87 42.5 4 45 68 45 132 45 5 37.5 46 40 110 40 174 40 0.80 0.75 11 42.5 93 37.75 0.5 36 45 100 45 164 45 37 37.5 131 42.65 0.5 139 42.5 129 37.5 113 37.5 187 42.5 62 40 126 40 190 40 0.5 56 45 120 45 184 45 120 120 120 57 37.5 24 45 88 45 152 45 60 60 60 25 37.65 0.5 135 42.5 60 45 124 45 188 45 61 37.5 85 37.5 115 42.70 39 42.80 63 42.5 16 45 80 45 144 45 17 37.75 27 42.65 0.5 177 37.80 0.5 157 37.70 0.5 52 45 116 45 180 45 53 37.65 0.5 181 37.65 0.5 32 45 96 45 160 45 Normal Excepecional Limite 33 37.5 12 45 76 45 140 45 13 37.5 109 37.5 30 40 94 40 158 40 0.5 149 37.5 99 42.5 137 37.5 185 37.5 171 42.5 18 40 82 40 146 40 0.80 15 42.5 73 37.5 173 37.5 119 42.5 40 45 104 45 168 45 90 90 90 41 37.5 153 37.70 23 42.5 14 40 78 40 142 40 0.70 55 42.5 54 40 118 40 182 40 0.70 0.5 121 37.5 64 45 128 45 192 45 QUADRO 14 – SIMULAÇÕES PARA VERIFICAÇÃO DE ESTABILIDADE GLOBAL FONTE: OS AUTORES .75 0.5 111 42.5 165 37.65 0.75 0.5 8 45 72 45 136 45 30 30 30 9 37.65 3 42.5 107 42.5 175 42.5 28 45 92 45 156 45 29 37.5 69 37.5 10 40 74 40 138 40 0.5 117 37.5 161 37.5 48 45 112 45 176 45 49 37.70 0.5 71 42.75 0.5 191 42.5 79 42.5 183 42.5 133 37.70 7 42.70 0.5 81 37.80 0.65 0.75 59 42.75 0.5 163 42.5 141 37.5 159 42.5 151 42.5 38 40 102 40 166 40 0.5 75 42.70 0.5 26 40 90 40 154 40 0.5 103 42.5 101 37.65 51 42.5 125 37.5 147 42.5 6 40 70 40 134 40 0.5 155 42.5 105 37.5 65 37.5 145 37.5 20 45 84 45 148 45 21 37.80 47 42.5 34 40 98 40 162 40 0.5 22 40 86 40 150 40 0.5 67 42.5 2 40 66 40 130 40 0.5 95 42.75 0.5 123 42.70 0.65 35 42.5 97 37. se verificaram a segurança ao Tombamento e Deslizamento pelo critério da Eletrobrás (2003) através dos respectivos Fatores de Segurança. CARACTERÍSTICA DOS MATERIAIS Para a análise de sensibilidade dos parâmetros. Bureau of Reclamation (1976). Para o caso de surgimento de tensões de tração na base. Nos (QUADROS 15 a 17) são apresentados os valores do Fator de Segurança ao Tombamento para cada altura e inclinação do talude de jusante da barragem no . CRITÉRIOS DE VERIFICAÇÃO DE ESTABILIDADE GLOBAL Foram feitas análises para três casos de carregamentos: CCN (Caso de Carregamento Normal). 6. e para o CCE e CCL o nível d’água máximo maximorum um metro abaixo da cota da crista. Nas verificações de segurança ao deslizamento.5 kN/m³ e o da água em 10kN/m³. S. admitiu-se a abertura de fissuras conforme o critério do U. fixou-se o peso específico do Concreto Compactado a Rolo (CCR) em 25. considerando para o CCN como nível d’água máximo normal de operação dois metros abaixo da cota da crista.3. Para esta análise não foram considerados sedimentos no fundo do reservatório à montante.2.125 6. RESULTADOS Obtiveram-se Fatores de Segurança para cada simulação do (QUADRO 14). não se considerou coesão no contato concreto-fundação. Ainda foram feitas análises de tensões na fundação.1. Para os três casos de carregamentos. se calculou a coesão necessária no contato concreto-fundação para a segurança ao deslizamento da estrutura. CCE (Caso de Carregamento Excepcional) CCL (Caso de Carregamento Limite) conforme Eletrobrás (2003). Quando as condições de segurança não foram satisfeitas. 6. Ambos os critérios foram descritos no capítulo 5 do presente trabalho. 96 2. Fator de Segurança ao Tombamento .80 2.65 0.00 0.75 0.8 1.15 2.35 2.14 120 (*) Houve descolamento parcial da seção a montante (**) Não há equilíbrio possível QUADRO 15 – FATORES DE SEGURANÇA AO TOMBAMENTO .18 90 (**) 1.80 60 1.07 2.88 2.00 2.CCN FONTE: OS AUTORES Fator de Segurança ao Tombamento Fator de Segurança ao Tombamento (CCN) x Inclinação (x:1) 2.78 1.60 90 1.8 x GRÁFICO 1 – FATOR DE SEGURANÇA AO TOMBAMENTO (CCN) X INCLINAÇÃO FONTE: OS AUTORES .25 60 (**) 1.81 2.126 Caso de Carregamento Normal e no Caso de Carregamento Excepcional respectivamente.7 0.60 2.40 120 1.96 2.00 30 1.65 0.7 0.40 2.20 2.Caso de Carregamento Normal x H (m) 0.55 30 1.75 0. Nos (GRÁFICOS 01 a 03) são plotados os valores do Fator de Segurança ao Tombamento versus inclinação para as diferentes alturas da barragem em cada Caso de Carregamento.68(*) 1.20 1. 16 2.7 0.92 2.CCE FONTE: OS AUTORES Fator de Segurança ao Tombamento Fator de Segurança ao Tombamento (CCE) x Inclinação (x:1) 2.65 0.40 2.7 0.8 x GRÁFICO 2 – FATOR DE SEGURANÇA AO TOMBAMENTO (CCE) X INCLINAÇÃO FONTE: OS AUTORES Fator de Segurança ao Tombamento .12 90 (*) 1.00 0.98 2.99 2.7 0.8 1.20 1.60 2.81 1.10 120 (*) Não há equilíbrio possível QUADRO 16 – FATORES DE SEGURANÇA AO TOMBAMENTO .74 1.35 30 (*) 1.8 1.Caso de Carregamento Excepcional x H (m) 0.00 30 1.33 120 (*) Não há equilíbrio possível QUADRO 17 – FATORES DE SEGURANÇA AO TOMBAMENTO .65 0.40 120 1.79 1.15 1.75 0.80 60 1.76 1.37 60 (*) (*) 1.75 0.17 60 (*) 1.34 90 (*) (*) 1.20 1.31 1.75 0.94 2.CCL FONTE: OS AUTORES .127 Fator de Segurança ao Tombamento .47 30 (*) (*) 1.26 1.65 0.Caso de Carregamento Limite x H (m) 0.40 1.60 90 1.20 2.17 1. ∑Ti: Somatório das forças paralelas à superfície de deslizamento.10 1. (30) onde.05 1. ∑Ni: Somatório das forças normais à superfície de deslizamento. FSD: Fator de segurança ao deslizamento.35 1. para a análise dos Fatores de Segurança ao Deslizamento não foram consideradas a coesão do material da fundação.65 0. em análise.45 1. em análise.25 60 1. O critério da Eletrobrás (2003) estabelece que a condição de segurança ao deslizamento em fundação com material sem coesão está verificada se a (EQUAÇÃO 30) for satisfeita.75 0. φ i: Ângulo de atrito característico da superfície de deslizamento.128 Fator de Segurança ao Tombamento Fator de Segurança ao Tombamento (CCL) x Inclinação (x:1) 1.50 1.15 120 1. Caso os valores obtidos de FSD fossem menores que os mínimos estabelecidos.40 1. pela (EQUAÇÃO 31) se calculou a coesão necessária para que seja verificada a segurança pelo critério da Eletrobrás (2003).20 90 1.30 30 1.7 0.00 0.8 x GRÁFICO 3 – FATOR DE SEGURANÇA AO TOMBAMENTO (CCL) X INCLINAÇÃO FONTE: OS AUTORES Primeiramente. FSDφ: Fator de redução da resistência ao atrito. (31) . no Contato Fundação-Concreto versus φ (ângulo de atrito interno do material da fundação) para cada altura da estrutura. 15. ∑Ni: Somatório das forças normais à superfície de deslizamento. As células destacadas em verde indicam que. caso de carregamento e inclinação do talude de jusante. 7. Nos (GRÁFICOS 5. Em caso de necessidade de coesão no material da fundação. 6. 16 e 21) são plotados os valores da Coesão Necessária. 19 e 20) são plotados os valores de Fator de Segurança ao Deslizamento versus φ (ângulo de atrito interno do material da fundação) para cada altura da estrutura. em análise. Nos (GRÁFICOS 4. com o surgimento de tensões de tensão ä jusante da base. FSDφ: Fator de redução da resistência ao atrito. ∑Ti: Somatório das forças paralelas à superfície de deslizamento. . 11. em análise. As células preenchidas vermelho indicam que para a simulação com os valores correspondentes não se pode encontrar situação de equilíbrio. quando os valores do FSD forem menores que os mínimos estabelecidos. ci: Coesão característica ao longo da superfície de deslizamento. Nos (QUADROS 18 a 29) são apresentados os Fatores de Segurança ao Deslizamento. 12. caso de carregamento e inclinação do talude de jusante. os valores são mostrados à frente do Fator de Segurança ao Deslizamento e a respectiva célula é destacada em amarelo. φ i: Ângulo de atrito característico da superfície de deslizamento. FSD: Fator de segurança ao deslizamento. 17. 13. Ai: Área efetiva comprimida da estrutura no plano em análise. 14.129 onde. 9. 8. 10. considerou-se a abertura de fissuras e foram verificadas as condições de segurança. FSDc: Fator de redução da resistência à coesão. 5° 45° 1.00 (8.67) 60 (*) (*) (*) (*) 90 (*) (*) (*) (*) 120 (*) Não há equilíbrio possível QUADRO 18 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .65 FONTE: OS AUTORES .00 (24.65 1.05 1.00 (312.00 (118.65 Caso de Carregamento Normal φ H (m) 37.15 1.87) 1.90 37.x = 0.5 40 42.x = 0.00 (74.95 0.130 Fator de Segurança ao Deslizamento e Coesão Necessária .91) 1.06) 1.07) 1.00 0.20 1.10 1.00 (219.05 30 60 1.CCN – X = 0.CCN X Φ – X = 0.38) 1.5 45 φ GRÁFICO 4 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .14 30 1.65 FONTE: OS AUTORES Fator de Segurança ao Deslizamento Fator de Segurança ao Deslizamento (CCN) x φ .5° 40° 42. 5 40 42.5° 40° 42.00 60 100.5 45 φ GRÁFICO 5 – COESÃO NECESSÁRIA .65 FONTE: OS AUTORES .21 1.44 30 (*) (*) (*) (*) 60 (*) (*) (*) (*) 90 (*) (*) (*) (*) 120 (*) Não há equilíbrio possível QUADRO 19 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .CCN X Φ – X = 0.11 1.32 1.x = 0.CCE – X = 0.00 50.00 200.00 250.65 FONTE: OS AUTORES Fator de Segurança ao Deslizamento e Coesão Necessária .00 37.131 Coesão Necessária (kN/m²) (CCN) x φ x = 0.5° 45° 1.00 0.65 Caso de Carregamento Excepcional φ H (m) 37.00 30 150.65 Coesão Necesária (kN/m²) 350.00 300. 10 30 1.18) 30 (*) (*) (*) (*) 60 (*) (*) (*) (*) 90 (*) (*) (*) (*) 120 (*) Não há equilíbrio possível QUADRO 20 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .7 0.x = 0.CCL – X = 0.65 Caso de Carregamento Limite φ H (m) 37.00 60 0.60 0.75 0.00 (196.50 1.65 1.5° 45° 1.80 120 0.40 1.65 0.12) 1.00 (145.00 (172.70 0.65 FONTE: OS AUTORES .x = 0.30 1.8 φ GRÁFICO 6 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .00 (117.20 1.63) 1.65 FONTE: OS AUTORES Fator de Segurança ao Deslizamento e Coesão Necessária .90 90 0.132 Fator de Segurança ao Deslizamento Fator de Segurança ao Deslizamento (CCE) x φ .75) 1.CCE X Φ – X = 0.5° 40° 42. 04 90 1.5) 1.94) 1.6) 1.5° 40° 42.00 (88.00 (353.00 (116.133 Coesão Necessária (kN/m²) (CCL) x φ x = 0.x = 0.00 200.5° 45° 1.3) 1.65 Coesão Necesária (kN/m²) 250.06) 1.00 (209.00 (16.02 120 QUADRO 21 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .03 1.00 (374.41) 1.12 1.00 (34.70 FONTE: OS AUTORES .00 150.00 (156.70 Caso de Carregamento Normal φ H (m) 37.00 30 50.00 (236.81) 1.CCL X Φ – X = 0.64) 1.00 100.CCN – X = 0.08 60 1.5 40 42.49) 1.14) 1.00 37.22 30 1.00 (536.5 45 φ GRÁFICO 7 – COESÃO NECESSÁRIA .00 0.65 FONTE: OS AUTORES Fator de Segurança ao Deslizamento e Coesão Necessária . 00 37.20 1.00 400.90 37.70 FONTE: OS AUTORES Coesão Necessária (kN/m²) (CCN) x φ x = 0.5 φ GRÁFICO 9 – COESÃO NECESSÁRIA .05 60 90 1.00 120 0.5 40 42.134 Fator de Segurança ao Deslizamento Fator de Segurança ao Deslizamento (CCN) x φ .70 FONTE: OS AUTORES 45 .5 45 φ GRÁFICO 8 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .00 0.70 Coesão Necesária (kN/m²) 600.CCN X Φ – X = 0.25 1.95 0.15 1.5 40 42.x = 0.00 60 90 200.00 30 300.00 120 100.00 500.70 1.10 30 1.CCN X Φ – X = 0. 50 1.40 1.CCE X Φ – X = 0.05 1.19 1.25 1.08 1.5° 45° 1.5° 40° 42.70 FONTE: OS AUTORES Fator de Segurança ao Deslizamento Fator de Segurança ao Deslizamento (CCE) x φ .8 φ GRÁFICO 10 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .x = 0.00 0.x = 0.29 1.5° 40° 42.5° 45° 1.x = 0.20 60 90 1.70 FONTE: OS AUTORES .05) 1.18 1.30 1.00 (59.27 1.70 FONTE: OS AUTORES Fator de Segurança ao Deslizamento e Coesão Necessária .00 (18.CCL – X = 0.7 0.CCE – X = 0.70 1.81) 1.34) 30 (*) (*) (*) (*) 60 (*) (*) (*) (*) 90 (*) (*) (*) (*) 120 (*) Não há equilíbrio possível QUADRO 23 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .38 90 1.63) 1.65 0.06 1.37 120 QUADRO 22 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .16 1.00 (78.30 30 1.41 60 1.15 1.70 Caso de Carregamento Limite φ H (m) 37.90 0.75 0.00 (39.54 30 1.10 120 1.135 Fator de Segurança ao Deslizamento e Coesão Necessária .41 1.70 Caso de Carregamento Excepcional φ H (m) 37.60 1. 70 FONTE: OS AUTORES Fator de Segurança ao Deslizamento e Coesão Necessária .00 80.00 40.5° 40° 42.CCL X Φ – X = 0.00 70.5) 1.00 (247.06 1.10 120 QUADRO 24 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .00 (35.30 30 1.00 20.75 Caso de Carregamento Normal φ H (m) 37.00 (109.16 60 1.00 (364.00 50.19) 1.00 0.01 1.75 FONTE: OS AUTORES .12 90 1.x = 0.00 37.00 (181.00 10.19) 1.31) 1.136 Coesão Necessária (kN/m²) (CCL) x φ x = 0.00 60.CCN – X = 0.19 1.5 45 φ GRÁFICO 11 – COESÃO NECESSÁRIA .00 (128.43) 1.02 1.09 1.00 30 30.5° 45° 1.5 40 42.41) 1.70 Coesão Necesária (kN/m²) 90.00 1. 75 1.10 60 1.25 1.00 120 0.CCN X Φ – X = 0.95 0.00 37.05 90 1.20 1.30 1.5 40 42.75 Coesão Necesária (kN/m²) 400.00 90 100.75 FONTE: OS AUTORES 45 .5 40 42.CCN X Φ – X = 0.35 1.00 350.00 120 50.00 0.00 300.x = 0.00 60 150.5 45 φ GRÁFICO 12 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .75 FONTE: OS AUTORES Coesão Necessária (kN/m²) (CCN) x φ x = 0.00 30 200.00 250.90 37.137 Fator de Segurança ao Deslizamento Fator de Segurança ao Deslizamento (CCN) x φ .5 φ GRÁFICO 13 – COESÃO NECESSÁRIA .15 30 1. 82) 120 QUADRO 26 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .64 30 1.00 (553.52 60 1.00 (87.75 FONTE: OS AUTORES .30 60 1.25 1.36 1.00 (17.65 0.CCE X Φ – X = 0.75 1.27 1.00 (386.17) 1.91) 1.35 1.00 0.75 FONTE: OS AUTORES Fator de Segurança ao Deslizamento Fator de Segurança ao Deslizamento (CCE) x φ .40 30 1.00 (198.75 Caso de Carregamento Limite φ H (m) 37.49 90 1.00 (54.x = 0.94) 1.14) 1.39 1.138 Fator de Segurança ao Deslizamento e Coesão Necessária .23 1.00 (295.00 (127.75 0.00 (163.5° 45° 1.13 1.01 30 1.51 1.38 1.75 Caso de Carregamento Excepcional φ H (m) 37.12) 1.8 φ GRÁFICO 14 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .5° 45° 1.00 (232.36) 1.75 FONTE: OS AUTORES Fator de Segurança ao Deslizamento e Coesão Necessária .00 (627.CCL – X = 0.5° 40° 42.00 (36.x = 0.20 90 1.91) 90 1.5° 40° 42.24) 1.00 (408.50 1.70 1.90 0.26 1.10 120 1.14 1.CCE – X = 0.7 0.25) 60 1.00 (473.11) 1.16 1.89) 1.x = 0.54) 1.48) 1.93) 1.60 1.00 (354.47 120 QUADRO 25 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO . 75 1.75 FONTE: OS AUTORES 45 .00 600.65 0.00 0.05 30 1.95 0.x = 0.00 0.90 0.00 30 300.5 φ GRÁFICO 16 – COESÃO NECESSÁRIA .8 φ GRÁFICO 15 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .00 60 90 200.5 40 42.CCL X Φ – X = 0.75 Coesão Necesária (kN/m²) 700.00 400.CCL X Φ – X = 0.75 0.7 0.10 1.00 37.139 Fator de Segurança ao Deslizamento Fator de Segurança ao Deslizamento (CCL) x φ .20 1.00 500.15 1.75 FONTE: OS AUTORES Coesão Necessária (kN/m²) (CCL) x φ x = 0.00 120 100. 50 1.5° 45° 1.00 (56.20 60 90 1.CCN – X = 0.08 1.26) 1.39 30 1.5° 40° 42.27 1.40 1.80Caso de Carregamento Normal φ H (m) 37.52) 1.6) 1.16 1.00 (214.06 1.30 30 1.80 FONTE: OS AUTORES Fator de Segurança ao Deslizamento Fator de Segurança ao Deslizamento (CCN) x φ .x = 0.00 (30.90 37.04 1.80 1.13 1.09 1.92) 1.00 0.5 40 42.00 (136.5 45 φ GRÁFICO 17 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .18 120 QUADRO 27 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .140 Fator de Segurança ao Deslizamento e Coesão Necessária .CCN X Φ – X = 0.00 1.x = 0.23 60 1.10 120 1.19 90 1.80 FONTE: OS AUTORES . 60 1.24 1.44 1.80 Coesão Necesária (kN/m²) 250.33 1.57 120 QUADRO 28 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .5° 45° 1.5 40 42.34 1.00 0.CCE – X = 0.45 1.75 30 1.x = 0.CCN X Φ – X = 0.59 90 1.00 150.80 FONTE: OS AUTORES Fator de Segurança ao Deslizamento e Coesão Necessária .22 1.5° 40° 42.141 Coesão Necessária (kN/m²) (CCN) x φ x = 0.21 1.36 1.62 60 1.00 200.32 1.00 30 60 100.80 FONTE: OS AUTORES .47 1.5 45 φ GRÁFICO 18 – COESÃO NECESSÁRIA .48 1.80 Caso de Carregamento Excepcional φ H (m) 37.00 90 120 50.00 37. 10 120 1.80 FONTE: OS AUTORES Fator de Segurança ao Deslizamento e Coesão Necessária .82) 60 1.80 1.00 (54.80 1.15) 1.99) 1.00 (109.95) 1.07) 1.26) 1.39) 1.00 (95.36) 90 1.80 Caso de Carregamento Limite φ H (m) 37.00 (84.00 (23.4) 1.30 60 1.00 (60.60 1.5° 40° 42.00 (157.5° 45° 1.142 Fator de Segurança ao Deslizamento Fator de Segurança ao Deslizamento (CCE) x φ .90 0.00 (41.CCE X Φ – X = 0.00 0.00 (225.00 (287.7 0.00 (5.x = 0.29) 120 QUADRO 29 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .7) 1.54) 1.00 (160.00 (22.20 90 1.50 1.17) 1.80 FONTE: OS AUTORES .x = 0.00 (208.CCL – X = 0.07 30 1.00 (127.40 30 1.79) 1.8 φ GRÁFICO 19 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .3) 1.75 0.70 1.65 0. 00 300. onde os fatores diminuem com a altura e quando necessário.92 0.5 45 φ GRÁFICO 21 – COESÃO NECESSÁRIA .5 40 42.00 37.75 0.CCL X Φ – X = 0.80 FONTE: OS AUTORES Coesão Necessária (kN/m²) (CCL) x φ x = 0.CCL X Φ – X = 0.65 0.143 Fator de Segurança ao Deslizamento Fator de Segurança ao Deslizamento (CCL) x φ . . a coesão necessária aumenta significativamente com a altura.00 120 50.8 φ GRÁFICO 20 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO .98 30 0.00 250.90 0.04 1. apresenta-se a importância da altura na análise de segurança.08 1.96 0.94 0.00 0.02 1.00 60 90 100.80 1.06 1.00 30 150. 28 e 29).7 0.x = 0.80 Coesão Necesária (kN/m²) 350.80 FONTE: OS AUTORES Nos (QUADROS 27.00 0.00 200. da ordem de um terço da resistência característica à compressão. e para 0. Em relação à verificação ao deslizamento. se faz necessárias a existência de coesão do concreto. dois limites são importantes. Determinaram-se as máximas tensões de compressão e a porcentagem da base comprimidas. no caso de obras a fio d’água.75:1.5º. com níveis máximo maximoruns e operacionais máximos semelhantes. na maioria dos critérios de projeto. em muitos dos casos analisados. os valores com barragens 0. . a resistência da rocha à compressão é superior aquelas do concreto. As máximas admissíveis de compressão são. 1976. De acordo com fusco. Em geral. a compressão no concreto e na rocha e o comprimento deslocado na base. No caso de verificação de tensões normais na base.0 já são críticos. a coesão do concreto. verifica-se que para alturas em torno de 120 metros e ângulo de atrito de 40º. Quando não se pode verificar a segurança das estruturas as células são destacadas em vermelho.7:1. o CCE é na maior parte dos casos menos relevante que o CCN e CCL. ou seja: (32) Nos casos estudados foram observadas resistências características à compressão necessárias inferiores a 8 MPa. 28 e 29). a situação é mais crítica para a mesma altura e ângulo de atrito em torno de 37. Os (QUADROS 30 a 41) mostram estes valores.0.5 MPa Supondo que a adesão concreto rocha tenha eficácia de metade dos parâmetros do concreto ou seja Com o valor acima apresentado. no caso normal.144 Como pode-se observar nos (QUADROS 27. para fck = 8. supondo a envoltória de Mohr-Coulomb é: (33) Ou seja. Caso de Carregamento Excepcional φ 37.59 (*) (*) 100% 98% (*) (*) -570.53 (*) (*) (*) 100% (*) (*) (*) (*) Não há equilíbrio possível QUADRO 31 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA .89 (*) (*) (*) 61% (*) (*) (*) -577.x = 0.5° 40° 42.65 .CCN – X = 0.CCL – X = 0.65 FONTE: OS AUTORES H (m) 30 60 90 120 Tensões na Base e % Comprimida .29 -1307.5° 45° TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA -570.5° 45° H (m) 30 60 90 120 TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA -635.89 (*) (*) (*) 61% (*) (*) (*) -577.53 (*) (*) (*) 100% (*) (*) (*) -635.53 (*) (*) (*) 100% (*) (*) (*) -635.CCE – X = 0.29 -1307.x = 0.59 (*) (*) 100% 98% (*) (*) (*) Não há equilíbrio possível QUADRO 30 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA .59 (*) (*) 100% 98% (*) (*) -570.5° 40° 42.145 H (m) 30 60 90 120 Tensões na Base e % Comprimida .53 (*) (*) (*) 100% (*) (*) (*) -635.65 FONTE: OS AUTORES Tensões na Base e % Comprimida .65 FONTE: OS AUTORES .29 -1307.89 (*) (*) (*) 61% (*) (*) (*) -577.65 .65 .Caso de Carregamento Normal φ 37.59 (*) (*) 100% 98% (*) (*) -570.29 -1307.5° 40° 42.Caso de Carregamento Limite φ 37.89 (*) (*) (*) 61% (*) (*) (*) (*) Não há equilíbrio possível QUADRO 32 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA .x = 0.5° 45° TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA -577. 79 -1127.14 -1186.39 100% 100% 100% 100% -428.41 -1759.41 -1759.x = 0.49 -1536.39 100% 100% 100% 100% -428.5° 40° 42.5° 40° 42.Caso de Carregamento Excepcional φ 37.20 -2392.CCE – X = 0.31 100% 100% 100% 100% -491.5° 45° TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA -428.49 -1536.31 100% 100% 100% 100% QUADRO 33 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA .20 -2392.14 -1186.31 100% 100% 100% 100% -491.91 -2453.79 -1127.CCN – X = 0.44 -981.14 -1186.70 .20 -2392.36 100% 100% 100% 100% -548.72 -1819.39 100% 100% 100% 100% QUADRO 36 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA .49 -1536.70 .44 -981.28 (*) (*) (*) 95% (*) (*) (*) -434.36 100% 100% 100% 100% -548.36 100% 100% 100% 100% QUADRO 34 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA .79 -1127.20 -2392.39 100% 100% 100% 100% -428.70 FONTE: OS AUTORES H (m) 30 60 90 120 Tensões na Base e % Comprimida .75 FONTE: OS AUTORES .70 FONTE: OS AUTORES H (m) 30 60 90 120 Tensões na Base e % Comprimida .5° 45° TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA -491.Caso de Carregamento Normal φ 37.41 -1759.CCN – X = 0.Caso de Carregamento Limite φ 37.14 -1186.5° 40° 42.49 -1536.5° 45° TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA -434.Caso de Carregamento Normal φ 37.75 .5° 45° H (m) 30 60 90 120 TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA -548.70 .72 -1819.79 -1127.x = 0.91 -2453.28 (*) (*) (*) 95% (*) (*) (*) -434.28 (*) (*) (*) 95% (*) (*) (*) (*) Não há equilíbrio possível QUADRO 35 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA .41 -1759.72 -1819.91 -2453.41 -2089.5° 40° 42.x = 0.31 100% 100% 100% 100% -491.41 -2089.44 -981.72 -1819.41 -2089.44 -981.41 -2089.146 H (m) 30 60 90 120 Tensões na Base e % Comprimida .x = 0.36 100% 100% 100% 100% -548.70 FONTE: OS AUTORES Tensões na Base e % Comprimida .91 -2453.28 (*) (*) (*) 95% (*) (*) (*) -434.CCL – X = 0. 62 -1033.82 100% 100% 100% 100% -477.55 -1274.CCN – X = 0.25 -1589.CCE – X = 0.82 100% 100% 100% 100% -477.48 -1888.147 Tensões na Base e % Comprimida .73 -1750.x = 0.5° 40° 42.Caso de Carregamento Excepcional φ 37.Caso de Carregamento Limite φ 37.62 -1033.06 -865.36 -911.19 100% 100% 100% 100% -415.99 -1841.48 -1888.07 -806.25 -1589.19 100% 100% 100% 100% -415.65 -1353.34 100% 89% 77% 72% -364.36 -911.23 -1400.Caso de Carregamento Excepcional φ 37.34 100% 89% 77% 72% QUADRO 38 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA .16 100% 100% 100% 100% QUADRO 39 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA .x = 0.25 -1589.75 FONTE: OS AUTORES H (m) 30 60 90 120 Tensões na Base e % Comprimida .55 -1274.55 -1274.62 -1033.73 -1750.25 -1589.36 -911.99 -1841.80 .x = 0.38 -2142.07 -806.80 FONTE: OS AUTORES Tensões na Base e % Comprimida .38 -2142.19 100% 100% 100% 100% QUADRO 40 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA .38 -2142.36 -911.82 100% 100% 100% 100% -477.x = 0.16 100% 100% 100% 100% -372.5° 45° H (m) 30 60 90 120 TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA -415.65 -1353.38 -2142.55 -1274.CCE – X = 0.73 -1750.82 100% 100% 100% 100% QUADRO 37 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA .75 .Caso de Carregamento Normal φ 37.19 100% 100% 100% 100% -415.23 -1400.48 -1888.06 -865.5° 45° H (m) 30 60 90 120 TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA -477.75 FONTE: OS AUTORES H (m) 30 60 90 120 Tensões na Base e % Comprimida .16 100% 100% 100% 100% -372.5° 40° 42.34 100% 89% 77% 72% -364.99 -1841.73 -1750.34 100% 89% 77% 72% -364.06 -865.62 -1033.65 -1353.5° 40° 42.5° 40° 42.23 -1400.07 -806.5° 45° TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA -364.65 -1353.75 .16 100% 100% 100% 100% -372.48 -1888.80 .CCL – X = 0.99 -1841.80 FONTE: OS AUTORES .06 -865.07 -806.5° 45° TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA -372.23 -1400. 5 .56 -1053.00 (1051.CCL – X = 0.56 -1053.93 1.0 e o ângulo de atrito foi fixado em 37.5 CCN 2.75:1.53 100% 100% 100% 100% -302. a seção da barragem é 0.00 (478.00 1.53 100% 100% 100% 100% -302.00 (408.52) 1.00 (629.5° 40° 42.148 H (m) 30 60 90 120 Tensões na Base e % Comprimida .41) 1. Fator de Segurança ao Tombamento α (°) 0 2.00 (368.71 -681.81 -1424.71 -681.71 -681.06 1.17) 1.04) (*) 7. Esse estudo busca mostrar a grande influencia que essas mudanças têm sobre a verificação da segurança à estabilidade.81 -1424.03) 5 1. foi realizada uma análise da influência da inclinação da seção de montante para jusante.56 -1053.74) 1.09 (*) QUADRO 42 – FATORES DE SEGURANÇA AO TOMBAMENTO – BASE INCLINADA FONTE: OS AUTORES Fator de Segurança ao Deslizamento e Coesão Necessária CCN CCE CCL α (°) 0 1.5 5 7.69 CCL 1.x = 0.00 (5.18 1.53 100% 100% 100% 100% QUADRO 41 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA .80 FONTE: OS AUTORES Para complementar o estudo.53 100% 100% 100% 100% -302. O (QUADRO 44) apresenta os valores máximos de compressão na base e a porcentagem da base sujeita a tensões de compressão.Caso de Carregamento Limite φ 37.56 -1053.80 .12) 1. Para tanto foram fixados alguns parâmetros da seção de CCR apenas variando o ângulo da inclinação do leito do rio.5º (pior caso verificados nas outras análises).73 CCE 1.63) 2.00 (247.78 1.94 1.81 -1424. No (QUADRO 42 e 43) e (GRÁFICOS 22 a 24) são apresentados os valores de Fator de Segurança ao Tombamento e Fator de Segurança ao Deslizamento com a Coesão necessária caso necessite.83 1.39) 1.81 -1424.88 1.20 1.71 -681.14 1. A altura da barragem foi fixada em 90 metros.00 (69. respectivamente.5 1.00 (495.5° 45° TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA -302. 43 -2026.70 (*) 66% 44% (*) (*) Não há equilíbrio possível QUADRO 44 – TENSÕES DE COMPRESSÃO NA BASE E % DA BASE COMPRIMIDA – BASE INCLINADA FONTE: OS AUTORES Fator de Segurança ao Tombamento Fator de Segurança ao Tombamento 2.08 100% 100% 100% -1573.63 -1718.5 α GRÁFICO 22 – FATOR DE SEGURANÇA AO TOMBAMENTO X α – BASE INCLINADA FONTE: OS AUTORES .00 1.43 -1671.5 TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMID A -1525.40 CCL 1.20 2.5 5 7.01 -1861.149 QUADRO 43 – FATORES DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO – BASE INCLINADA FONTE: OS AUTORES Tensões na Base e % Comprimida CCN CCE α (°) 0 2.5 5 7.60 CCE 1.05 -1909.80 100% 100% 100% CCL TENSÃO (kN/m²) % COMPRIMIDA -1604.80 CCN 1.20 1.00 0 2. 00 CCE 401.00 CCL 201.00 0 2.00 0 2.5 α GRÁFICO 24 – COESÃO NECESSÁRIA X α – BASE INCLINADA FONTE: OS AUTORES .00 CCN 601.16 1.12 1.02 1.10 1.5 α GRÁFICO 23 – FATOR DE SEGURANÇA AO DESLIZAMENTO X α – BASE INCLINADA FONTE: OS AUTORES Coesão Necessária (kN/m²) Coesão Necessária (kN/m²) 1201.08 CCE 1.00 1001.04 1.00 1.5 5 7.150 Fator de Segurança ao Deslizamento Fator de Segurança ao Deslizamento 1.5 5 7.06 1.14 1.00 801. foram observadas tensões na base mais críticas. os coeficientes de segurança ao deslizamento não atendem os mínimos estabelecidos. É importante acrescentar que com a deterioração dos parâmetros de estabilidade. Quando se fez necessária a abertura de fissuras houve uma grande queda dos parâmetros de segurança. porém não foi respeitada a necessidade de ser ter 66. não foi possível verificar a estabilidade e noutro foi possível. sendo necessário o cálculo da coesão requerida.7% da base comprimida. . que em quase todos os casos. Pode ser constado. Primeiro foi verificada uma rápida degradação da segurança da barragem com o aumento do ângulo do leito o rio.151 Foram observadas algumas características interessantes e importantes com esse estudo. sendo que em um caso. cabe ao governo criar políticas de desenvolvimento para que os projetos possam ser implementados. e faz com que as empresas. pois pode-se explorar todo o potencial brasileiro. Com a existência do SIN. Hoje o progresso é mais pensado e pautado na sustentabilidade. Mesmo sabendo que a implantação de empreendimentos hídricos gerem CO2 na construção. Sabendo dessa necessidade da sociedade. e que o país tem uma das maiores reservas de água do mundo. Apesar desse. cabe à construção civil resolver essas questões e dar suporte à população. fato a construção civil é a atividade com maior potencial de mitigação de dos gases do efeito estufa. pois há uma sazonalidade envolvendo todos os fatores dos processos de geração de energia e armazenamento de água. A energia hidráulica é limpa e renovável. E sabendo do grande potencial brasileiro para geração de energia hidráulica. Paralelamente à esse fato vemos a necessidade de armazenamento desses recursos. principalmente energia é crescente. energia e outros recursos básicos para a sobrevivência aumentam. há uma baixa emissão durante sua manutenção. pois a responsável pelo desenvolvimento dos povos é também a indústria que mais gera resíduos e é a maior consumidora de recursos naturais. pois ao longo dos anos o uso de combustíveis fósseis aumentou consideravelmente a concentração de CO2 na atmosfera. e a implementação de fontes de energia renováveis é uma delas.152 7. O primeiro é demonstrar a necessidade da humanidade por recursos hídricos. sem que o sistema fique refém de problemas regionais como secas. Porém estabelece-se um dilema. diversificando os tipos de empreendimentos. A população mundial vem crescendo e com isso a demanda por água. O desenvolvimento econômico leva à procura de uma melhor qualidade de vida. No Brasil a demanda por infraestrutura. diferentemente de outras fontes com as termoelétricas e fontes que usam combustíveis fósseis. . e como isso se deve fazer maior investimento nas fontes de energia renováveis. indústrias e o próprio governo acabem consumindo mais insumos básicos. a solução de energia hidráulica é otimizada. CONSIDERAÇÕES FINAIS Este trabalho possui dois focos claros. S. Além disso. sem soluções consensadas. Como objetivo principal do trabalho. Estudou-se os principais critérios nacionais e internacionais de verificação da estabilidade de estruturas de Usinas Hidrelétricas. Existem vários tipos de barragens e a escolha do arranjo adotado depende de vários fatores. Os critérios estabelecidos pela Eletrobrás (2003) se assemelham em grande parte aos critérios do U. aspectos geológicos e geotécnicos. fazendo com que se busque referências estrangeiras. os critérios do U. como disponibilidade de solo e rocha.153 Mesmo sabendo da necessidade de expansão da geração de energia há uma grande rejeição da sociedade para com a implantação de novos empreendimentos hidráulicos. Bureau of Reclamation (1976). Com as crises econômicas que se instalaram nas ultimas décadas no país houve uma diminuição considerável do número de equipes de engenharias especializadas na área. topografia. É também. S. Por essa razão esse trabalho tenta criar argumentos para um debate melhor com a sociedade.” – Eletrobrás (2003). direcionou-se o estudo para as Barragens de Concreto Compactado a Rolo. muito importante colocar que não há no Brasil uma normalização na área. Bureau of Reclamation (1976). Army Corps of Enginners (1995) e os critérios do U. devido à percepção dos impactos que podem ser causados. Essa percepção negativa se deve em parte pela falta de conhecimento da comunidade técnica para sua defesa. o assunto é muito pouco abordado nos cursos de graduação de Engenharia Civil. visando assim ser material de consulta para a graduação e também para engenheiros que pretendem seguir na área. O trabalho é focado na análise de estabilidade de barragens de concreto à gravidade fazendo um resumo dos principais critérios e fenômenos envolvidos. Os critérios apresentados são os critérios da “Centrais Elétricas Brasileiras S. levando a uma inexistência de material didático adequado para formação de novos profissionais. As barragens têm permitido que as pessoas coletassem e armazenassem água há muitos anos. S. inclusive na consideração . Da mesma maneira é necessária uma análise bastante criteriosa do local do empreendimento analisando a capacidade e impactos gerados.A. O segundo foco do trabalho é apresentar os fenômenos físicos que devem ser considerados nos projetos de uma barragem. Já para a análise de estabilidade da estrutura ao tombamento. enquanto alguns critérios internacionais apresentam fatores de segurança globais mínimos para esta verificação. Army Corps of Enginners (1995) calcula a estabilidade ao tombamento através da excentricidade da horizontal da força resultante. A maioria das rupturas de barragens estão relacionadas com problemas de fundação. S. O critério nacional da Eletrobrás (2003) apresenta fatores de segurança parciais mínimos para a coesão e para o atrito. O U. Army Corps of Enginners (1995). resultante da razão entre o Momento Estabilizante pelo Momento Tombador. enquanto o U. Para a verificação da estabilidade da estrutura ao deslizamento. Army Corps of Enginners (1995) estabelece um critério diferente para a consideração da subpressão. Os critérios do U. a Eletrobrás define em seu critério o cálculo de um Fator de Segurança ao Tombamento. O estudo dos métodos numéricos para a análise de tensões não foi foco deste trabalho. Bureau of Reclamation (1976) não estabelece verificação equivalente para o tombamento. a um nível menos avançado de projeto. A análise de tensões nas estruturas pode ser feita. Estes fatores de segurança parciais são inseridos para reduzir o risco devido à variação dos valores de coesão e atrito no local da construção.154 da subpressão para as verificações de estabilidade. Army Corps of Enginners (1995) propõe uma verificação das tensões através da localização da força resultante (também utilizado na verificação da estabilidade ao tombamento). as 3 instituições definem o cálculo de um fator de segurança do deslizamento. No trabalho foi apresentada uma análise de sensibilidade à dependência dos parâmetros de resistência geotécnicos e dos materiais aplicados. As análises de estabilidade da estrutura à flutuação são definidas de iguais formas nos critérios da Eletrobrás (2003) e do U. S. S. e há um grande risco de desastres quando as investigações e parametrizações não são realizadas adequadamente. . pela teoria clássica de flexão composta da resistência dos materiais. Com o desenvolvimento dos métodos numéricos e da capacidade de processamento de dados obteve-se uma ferramenta que possibilita a análise do problema em suas múltiplas formas. O U. focando a análise no estudo das tensões na base. S. S. determinante para maior segurança da estrutura. nas barragens a fio d’água. A necessidade de investigações adequadas para a determinação dos parâmetros da interface concreto-rocha mostra-se evidente. Sabemos que o CCR suporta tensões da ordem de 7 a 10 MPa. uma grande influência nos parâmetros de estabilidade. bem como em uma análise simples de sensibilidade. o principal fator. para que além de diminuir o risco. que ficaram para um próximo estudo dentro na Universidade Federal do Paraná. Também é importante mencionar que. 90 e 120m. . percebe-se a importância relativa dos diversos parâmetros existente. Outra conclusão bastante interessante é referente à análise ao deslizamento. foi observado na análise de estabilidades que na pior situação encontrou-se uma tensão de 7. os modelos e sistemas construtivos de barragens de concreto à gravidade são conhecidos e confiáveis. há predominância do CCN sobre o CCE e CCL. dentro o esperado para a utilização de CCR. Analisando os resultados concluímos que na análise de estabilidade ao tombamento. Pudemos observar que quanto menor a declividade da barragem mais estável ela é. representado pelo ângulo de atrito entre a estrutura e a rocha.17 MPa.155 Sendo assim esse trabalho visa demonstrar a necessidade de sejam feitas investigações e parametrização dos materiais da maneira mais criteriosa possível. mostra como era esperado. é o fator de geometria. Assim pode-se construir mais seguro e sustentável. O trabalho não visitou os efeitos das inclinações das ombreiras. deteriorando rapidamente as condições de segurança com o aumento da declividade. Como pode ser demonstrado. bem como se apresenta fundamental a determinação da topografia local para verificação da geometria do leito do rio. Os principais fatores responsáveis pela segurança é o ângulo de atrito entre a rocha e a estrutura e a altura. com fatores muito parecidos para as alturas de 60. onde a diferença entre o nível máximo normal e o máximo maximorum é relativamente pequena em relação à altura total. também diminui-se a quantidade de material necessário para a construção pois as certezas serão maiores. tampouco das elevações dos níveis de jusante. A análise do efeito da inclinação do leito do rio. No trabalho foi realizada uma interação entre diversas geometrias e parâmetros geotécnicos. P. Brasília: ANEEL.pdf>. L. o meio ambiente e a reciclagem.placogyps. V. A. C.com. Dissertação (Mestrado em Administração) Faculdade de Economia e Finanças IBMEC. B.aneel. M. C. S.br/download/A%20Constru%E7%E3o%20 Civil%20e%20o%20Meio%20Ambiente. Curitiba.. M. A construção.156 8.br/>. 2008. 2001. Acesso em: 16/01/2013. Desenvolvimento Sustentável e a Reciclagem de Resíduos na Construção Civil. 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