O Dimensionamento de Barragem

[pic 1]

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO TOCANTINS CAMPUS PALMAS

CURSO SUPERIOR DE ENGENHARIA CIVIL

PROFESSOR : FLÁVIO ORNELAS

GEOVANNA NOGUEIRA E OLIVEIRA

GUILHERME ROCHA DE OLIVEIRA

PROJETO DE BARRAGEM DE SEÇÃO ZONADA COM NÚCLEO INCLINADO A MONTANTE

PALMAS - TO

2025

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO        3
2. FUNDAÇÃO        5
3. SEÇÃO DO BARRAMENTO        6
4. ESTABILIDADE DE TALUDES        7
5. TENSÃO-DEFORMAÇÃO        10
6. PERCOLAÇÃO                                                                                           11
7. INSTRUMENTAÇÃO        13
8. CONSIDERAÇÕES FINAIS        15

9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        16

1. INTRODUÇÃO

As barragens de seção zonada com núcleo inclinado a montante representam uma tipologia consolidada na engenharia de barragens, caracterizando-se pela presença de um núcleo argiloso impermeável, disposto de forma inclinada no sentido montante, envolto por zonas de material de transição e enrocamento. Essa configuração estrutural visa otimizar o desempenho hidráulico e geotécnico da barragem, combinando a eficiência do núcleo em reduzir percolação com a estabilidade proporcionada pelos taludes externos. Segundo Fell et al. (2005), esse arranjo permite maior segurança contra infiltrações e melhor resposta às variações de carregamento.

A inclinação do núcleo em direção ao reservatório tem como principal benefício reduzir os gradientes hidráulicos, minimizando riscos de erosão interna (piping) e aumentando a confiabilidade da estrutura. Além disso, a disposição inclinada facilita a adaptação às deformações diferenciais do maciço, possibilitando um comportamento mais dúctil e com menores tensões concentradas no núcleo.

O desempenho global desse tipo de barragem depende de fatores como o dimensionamento adequado das zonas de filtro e drenagem, a correta compactação do núcleo e a qualidade dos materiais utilizados. Avanços recentes em modelagem numérica e instrumentação de campo têm permitido análises mais precisas da percolação e dos recalques, assegurando maior confiabilidade e eficiência operacional.

No presente estudo, analisam-se as características de uma barragem de grande porte, com núcleo argiloso inclinado a montante, implantada sobre fundação de material misto, com a primeira camada de argila, seguida de areia e por fim zona rochosa. Foram realizadas simulações computacionais de estabilidade dos taludes e de fluxo de percolação, utilizando o software GeoStudio 2022.1, com as ferramentas Slope/W e Seep/W.

A Tabela 1.1 apresenta os coeficientes de segurança mínimos recomendados para a estabilidade global e contra percolação em barragens zonadas com núcleo inclinado a montante. Esses coeficientes são fundamentais para prevenir rupturas hidráulicas e geotécnicas, garantindo o desempenho seguro da estrutura sob diferentes condições de carregamento.

Tabela 1.1 - Coeficientes de segurança mínimos para diferentes condições de solicitação

Condição de solicitação	Talude	FS mínimos
Seção homogênea	Seção terra- enrocamento
Final de construção	Montante	1,3	1,2
Jusante	1,3	1,2
Regime permanente de operação	Montante	1,5	1,3
Jusante	1,5	1,3
Rebaixamento de reservatório
NA máx- NA min	Montante	1,1	1,0
NA máx- sol.vertedouro	Montante	1,1	1,0
Qualquer condição para verificação da estabilidade para resistência residual	Montante	1,2	-
Jusante	1,2	-

Fonte: Cruz (2004)

2. FUNDAÇÃO

A Tabela 2.1 detalha a fundação da barragem, composta por um perfil de solo misto formado por camadas de argila, areia e rocha, totalizando 180 metros de espessura. A camada superficial de 10 metros de argila apresenta baixa permeabilidade, atuando como uma barreira natural à percolação, embora demande atenção quanto à sua compressibilidade e aos recalques diferenciais. Em seguida, ocorre uma camada de 50 metros de areia, caracterizada por elevada permeabilidade e boa capacidade de suporte, mas que exige sistemas adequados de filtros e drenagem para o controle da percolação e da estabilidade hidráulica. Por fim, a base é formada por 120 metros de rocha, conferindo robustez estrutural, elevada resistência mecânica e suporte adicional à barragem.

Essa configuração de fundação proporciona um comportamento heterogêneo, exigindo soluções de engenharia específicas, como o adequado tratamento da argila, a implementação de filtros eficientes na zona arenosa e o monitoramento da percolação. A presença da extensa camada rochosa garante maior estabilidade global e segurança estrutural, resultando em um sistema construtivo confiável, durável e em conformidade com as normas técnicas aplicáveis.

Tabela 2.1 – Características da Fundação

Material	Espessura ( m )	Profundidade ( m )
Argila (baixa permeabilidade)	10	0 -10
Areia (alta permeabilidade)	50	10 - 60
Rocha (maciço rochoso)	120	60 - 180