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Aplicação de geologia na elaboração de barragens

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Construção de Barragens, enrocamentos, hidrelétricas e represas, influência das barragens no clima, mapeamento topográfico e geológico

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Aplicação de geologia na elaboração de barragens

  1. 1. UNIVERSIDADE DO ESTADO DE TANGARÁ O DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO TANGARÁ DA SERRA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL GEOLOGIA DE BARRAGENS
  2. 2. INTRODUÇÃO  Uma barragem, açude ou represa, é uma barreira artificial, feita em cursos de água para a retenção de grandes quantidades de água.  A segurança das barragens, pequenas ou grandes, deve ser observada com muito cuidado, pois os desastres devido ao rompimento de barragens causam grandes prejuízos materiais e humanos.  As finalidades das barragens são, principalmente, as seguintes: abastecimento de água doméstica e industrial, irrigação, geração de energia, navegação, controle de enchentes, controle de poluição, recreação, criação de peixes e retenção de detritos.  De acordo com os materiais utilizados na sua construção, as barragens dividem-se em: barragens de terra; barragens de enrocamento; barragens de concreto, que podem ser subdivididas em gravidade maciça, de contraforte, de gravidade aliviada, em arco, em abóbora ou cúpula; e barragens de construção mista.
  3. 3. Elementos de uma barragem • Paramentos ou Barramentos • Coroamento • Encontros • Fundação
  4. 4. • Descarregador de cheia ou Vertedouro • Tomadas de água
  5. 5. • Escada de peixes
  6. 6. • Eclusas ou Comportas
  7. 7. • Descarregador de fundo
  8. 8. TIPOS DE BARRAGENS  As barragens podem ser classificadas em dois grandes grupos:  - barragens de concreto  - barragens convencionais de terra e/ou enrocamento.
  9. 9. Barragem de concreto:  - Gravidade;  - Arco;  - Contraforte.
  10. 10. Barragem de Concreto por Gravidade  São constituídas por uma parede de concreto que resiste pelo próprio peso à impulsão da água e transmite as solicitações à fundação.
  11. 11. Barragem de Concreto em Arco  São construídas em vales mais apertados, podendo desta forma a altura ser maior que a largura.
  12. 12. BARRAGEM EM CONTRAFORTES Também é uma barragem de concreto e possui estrutura semelhante à barragem de gravidade, porém com o uso de contrafortes para suavizar a estrutura. Gera um aumento de compressão na fundação. Possibilita uma maior economia de concreto, mas necessita controle geológico maior.
  13. 13. BARRAGENS DE TERRA A grande vantagem da barragem de terra é que a mesma não é exigente ela molda-se a quase todas as fundações e, com modernas técnicas de mecânica dos solos e terraplanagens, aceita uma enorme variedade de solos. A grande vantagem das barragens de terra sobre as outras é que podem ser construídas sobre quase todo tipo de fundação.
  14. 14. Barragem de Seção Homogênea Barragens homogêneas são aquelas executadas com solo compactado. Apesar da denominação de homogênea, as seções destas barragens não são executadas com a utilização exclusiva de um único material; podem ser executadas também com o emprego de solos compactados com diferentes características. As barragens homogêneas, executadas em solo compactado, possuem no seu interior filtro drenante, e na sua fundação a jusante drenante para controle de fluxo, subpressões e intercepto de fluxo pelo corpo da barragem
  15. 15. Barragens Zoneadas A denominação de barragem zoneada se dá quando na seção da barragem não apresenta a predominância de um único material, como é o caso das barragens Homogênea. A escolha desta seção se dá em função da otimização dos materiais disponíveis na região. Barragens zoneadas devem sempre conter um núcleo impermeável para se garantir a estanqueidade do barramento.
  16. 16. ORIGEM ETIMOLÓGICA  De acordo com Domingues, 1979 a palavra Topografia tem origem Grega onde: Tophos – lugar Graphen - descrever
  17. 17. RESUMO HISTÓRICO  Há registros  1400 aC.
  18. 18. OBJETIVO É a obtenção das dimensões (lineares, angulares, superfície), contornos (perímetro)e posição relativa (localização em relação a uma direção de referência) de uma parte da superfície terrestre.
  19. 19. IMPORTÂNCIA  É a base de qualquer projeto, seja ele de arquitetura ou Engenharia.  Exs. Obras viárias, núcleos habitacionais, sistema de esgotamento, usinas hidrelétricas, aeroportos, construção de barragens, paisagismo, urbanismo etc.
  20. 20. GEODÉSIA  É uma ciência que se ocupa dos processos de medição e especificações para o levantamento e representação cartográfica de uma grande extensão da superfície terrestre, levando-se em consideração a curvatura terrestre.
  21. 21. DIFERENÇAS ENTRE TOPOGRAFIA E GEODÉSIA TOPOGRAFIA GEODÉSIA EXTENSÕES LIMITADAS GRANDES EXTENSÕES PLANTA OU DESENHO CARTA OU MAPA NÃO LEVA EM CONSIDERAÇÃO A CURVATURA DA TERRA LEVA EM CONSIDERAÇÃO A CURVATURA TERRESTRE
  22. 22. LIMITES DE ATUAÇÃO  Varia de acordo com diversos autores;  Levantamento Topográfico, da ABNT, considera um plano de projeção limitado a 50 km(NBR13.133/94).  Acima de 50 km as medições sofrem influenciam da curvatura natural da terra.
  23. 23. ESQUEMA TOPOGRÁFICO PLANO TOPOGRÁFICO SUPERFÍCIE DA TERRA A B’ S B 0
  24. 24. REPRESENTATIVIDADE
  25. 25. TOPOGRAFIA DIVISÕES DA TOPOGRAFIA TOPOMETRIA PLANIMETRIA ALTIMETRIA TOPOLOGIA OU GEOMORFOGENIA TAQUEOMETRIA FOTOGRAMETRIA TERRESTRE OU FOTOGRAFIA AÉREA OU AEROFOTOGRAMETRIA
  26. 26. MODELOS TERRESTRES No estudo da forma da terra,podemos considerar 4 formas: 1. Modelo real- altas deformações; 2. Modelo Geoidal- acompanha a superfície dos mares; 3. Modelo Elipsoidal – É definido pelas coordenadas geográficas; 4. Modelo esférico- foge da realidade,porém é o mais usual e simplificado.
  27. 27. MODELO GEOIDAL
  28. 28. MODELO ELIPSOIDAL
  29. 29. MODELO ESFÉRICO
  30. 30. Coordenadas geográficas Com base na rede geográfica, podemos determinar as coordenadas, ou seja, a latitude e a longitude, de qualquer ponto situado sobre a superfície terrestre. Para determinação da latitude, são considerados os paralelos, enquanto que para a longitude levamos em consideração os meridianos.
  31. 31. APLICAÇÕES  Volume mensurável Aterro Corte Corte Greide Cotas PP PP Perfil do Terreno Estacas
  32. 32. TOPOLOGIA  Estudo do relevo
  33. 33. Áreas de Atuação: a) Engenharia Civil: a.1) Edificação: levantamento plani-altimétrico do terreno para execução de projeto; locação de projeto; controle de prumadas, níveis e alinhamentos. a.2) Estradas (Rodovias e Ferrovias): reconhecimento do terreno; levantamento plani-altimétrico; locação da linha básica; terraplenagem (volume de corte ou aterro); controle e execução e pavimentação; implantação de sinalização horizontal; a.3) Barragem: levantamento plani-altimétrico; determinação das áreas submersas; controle e execução de prumadas, níveis e alinhamentos. a.4) Outras Atribuições: saneamento de água e esgoto; construção de pontes, viadutos,túneis, portos, canais, arruamentos e loteamentos. b) Engenharia Mecânica: locação de base de máquinas e nas montagens mecânicas de alta precisão. c) Engenharia Eletrotécnica: utilizada nas hidrelétricas, subestações e linhas de transmissão. d) Engenharia de Minas: levantamentos de galerias de mineração. e) Agricultura: definição das curvas de nível e desnível para as plantações e irrigações.
  34. 34. A escala pode ser apresentada sob a forma de: - fração : 1/100, 1/2000 etc. ou -proporção : 1:100, 1:2000 etc. Podemos dizer ainda que a escala é: - de ampliação : quando   L (Ex.: 2:1) - natural : quando  = L (Ex.: 1:1) - de redução : quando   L (Ex.: 1:50)
  35. 35. A escala pode ser apresentada sob a forma de: - fração : 1/100, 1/2000 etc. ou -proporção : 1:100, 1:2000 etc. Podemos dizer ainda que a escala é: - de ampliação : quando   L (Ex.: 2:1) - natural : quando  = L (Ex.: 1:1) - de redução : quando   L (Ex.: 1:50)
  36. 36. Principais Escalas e suas Aplicações ESCALA EQUIVALÊNCIA EMPREGO 1 km (terreno) 1 cm (desenho) 1/100 10 m 1m Detalhes de edifícios, Terraplenagem, etc. 1/200 5 m 2 m 1/250 4 m 2,5 m 1/500 2 m 5 m Planta de fazenda 1/1000 1 m 10 m Planta de uma vila 1/2000 0,50 m 20 m Planta de uma propriedade, planta cadastral 1/1250 0,80 m 12,5 m Antigo cadastro 1/2500 0,40 m 25 m 1/5000 0,20 m 50 m Planta pequena cidade 1/10.000 0,10 m 100 m Planta de grande propriedade 1/50.000 0,02 m 500 m Carta de diversos países 1/100.000 0,01 m 1.000 m Carta de grandes países 1/200.000 0,005 m 2.000 m Carta aeronáutica 1/500.000 0,002 m 5.000 m Carta reduzida (grande carta inter- Nacional do mundo) 1/1.000.000 0,001 m 10.000 m
  37. 37. MAPEAMENTO GEOLÓGICO  A construção de grandes obras civis e o uso adequado do solo exige o conhecimento prévio das condições geológico dos terrenos.  O mapeamento geotécnico é uma importante ferramenta para organizar e pesquisar dados. Permite consultas em uma ampla base de informações de modo rápido, podendo criar diversos cenários para auxiliar em tomadas de decisões no planejamento e projeto de obras, além de permitir a gradual implementação de novas informações à base de dados existente
  38. 38.  No planejamento e construção de barragens tem como objetivo identificar os conjuntos contínuos e homogêneos das rochas de fundação, bem como determinar as suas fronteiras e as propriedades dos materiais pertencentes aos mesmos, e tentar identificar e caracterizar o melhor possível as descontinuidades eventuais.
  39. 39.  As cartas e mapas de geologia de engenharia podem ser elaboradas com o objetivo de atender às obras civis e ao planejamento ambiental e territorial, podem aparecer nas mais diversas fases de desenvolvimento das obras civis.   Etapa de inventário: Avaliar as condições regionais em relação à obra civil em questão.  Etapa de viabilidade: Fornecer subsídios para a seleção de locais mais favoráveis à implementação da obra.  Avaliações ambientais: Apresentar informações com a finalidade de sanar dúvidas a respeito dos problemas ambientais.  Projeto básico: Apresentar dados geológicos – geotécnicos detalhados atendendo as necessidades do pré-projeto e dos condicionantes ambientais.  Projeto executivo: Conter as informações obtidas no início da obra, possibilitando um redirecionamento das diretrizes construtivas.  Manutenção e monitoramento: Indicar os resultados e as modificações ocorridas, desde o início até a fase de desativação.  Desativação e continuidade de uso: Conter informações geológico-geotécnicas sobre a área afetada e as mudanças ocorridas na etapa anterior.
  40. 40. ESTUDO HIDROLÓGICO  Tem como objetivo a definição das características hidráulicas da obra, investigando o rendimento hídrico do rio, a capacidade do reservatório (evaporação, perdas eventuais, evapotranspiração, infiltração, etc.), a quantidade d'água necessária para as finalidades da obra, a taxa anual de deposição de sedimentos no reservatório, a intensidade e frequência das cheias (capacidade do sangradouro), as condições da água subterrânea (tipo de fundação).  Deve-se também dar atenção especial ao comportamento hidrogeológico, uma vez que a presença da água causa grande impacto em todas as partes de uma estrutura.  Conforme o tipo de rocha a água nela armazenada comporta-se de maneira diferente. Em rochas porosas a velocidade de deslocamento e capacidade de armazenamento são maiores que em rochas cristalinas.
  41. 41. Alterações causadas por barragens  A construção de barragens podem acarretar em diversos impactos ambientais (alterações) de ordem física, biológica e antrópica.
  42. 42. Alterações físicas  As modificações climáticas;  Inundação de jazida de minérios, áreas de plantio e sítios arquiológicos;  Erosão de margens do rio;  Potêncialização de abalos sísmicos na região;  Eutrofização do ambiente.
  43. 43. Alterações bióticas  Desaparecimento de espécies endêmicas;  Ploriferação de plantas aquática;  Alteração na migração dos peixes;  Alterações na composição da fauna.
  44. 44. Alterações antrópicas  População necessitam ser movidas;  Alteração no fluxo populacional regional.
  45. 45. IMAGENS
  46. 46. Clima Este é um dos principais fatores a ser considerado quando se quer construir uma barragem, seja ela para uso de geração de energia, para fins de irrigação ou retenção de grande volume de água a evitar se inundações. Para tanto, deve ser realizados estudos para a caracterização climáticas da região.
  47. 47.  Devemos considerar o clima e seus efeitos em relação às barragens através de duas vertentes: os efeitos provocados pelo clima nas barragens e os efeitos que estas podem provocar no clima.  Devemos considerar o clima e seus efeitos em relação às barragens através de duas vertentes: os efeitos provocados pelo clima nas barragens e os efeitos que estas podem provocar no clima.
  48. 48. Efeitos do clima nas barragens  As variações nos fatores climáticos podem acarretar grandes danos e percas econômica bem como inviabilidade de alguns projetos:  Variações na prescipitação;  Gradiente térmico;  Mudanças climáticas.
  49. 49. Efeitos de uma barragem no clima  Temperatura;  Umidade Relativa;  Insolação;  Ventos;  Efeito estufa.
  50. 50. Segurança de/em Barragem  Projeto  Construcao  Manutencao  Falhas Geológicas Mestras  legislação  monitoramento geológico periódico
  51. 51. BACIA DE RECEPÇÃO  Armazenamento de água  Capacidade de carga e a quantidade de água  Agentes de risco  estabilidade do terreno

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