Tipos Estruturais e Características de Barragem Gravidade

De acordo com ICOLD-CIGB (2008), historicamente, as barragens têm permitido que as pessoas coletassem e armazenassem água em períodos chuvosos para que pudessem usá- la nos períodos de seca, sendo assim, elas têm sido essenciais para o estabelecimento e o sus- tento de cidades e fazendas, e para o abastecimento de alimentos por meio da irrigação de plan- tações.

A criação de reservatórios artificiais gerou a concepção de vários tipos de barra- gens, que geram naturalmente desníveis consideráveis de água nos aproveitamentos hidráuli- cos. As barragens são definidas como barreiras ou estruturas que cortam córregos, rios ou canais para controlar o fluxo da água, podendo variar desde pequenos maciços de terra até enormes estruturas de concreto.

A escolha do tipo de barragem dependerá, principalmente, da existência de material qualificado para sua construção, dos aspectos geológicos e geotécnicos, e da conformação to- pográfica do local da obra. Além desses fatores outros também são de extrema importância: a

disponibilidade de solo ou rocha com qualidade e quantidades adequadas; a natureza das fun- dações; as condições climáticas que podem dificultar a construção de determinados tipos.

As principais alternativas de barragens são as de gravidade, as em arco e as de aterro. 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.

Outros tipos de barragens utilizados no mundo: alvenaria; enrocamento com face de concreto; enrocamento com face de asfalto; enrocamento com núcleo de asfalto; arcos múl- tiplos; arcos de dupla curvatura; gravidade aliviada; e de contrafortes. A Figura 3.2 mostra seis dos principais tipos de barragens encontradas ao redor do mundo.

Para Marques, Rodolfo e Mello (2007), 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 um papel fundamental na capacidade do empreendimento, nos impactos gerados e também na definição do tipo de barragem.

Cada local escolhido para uma barragem é único, com condições topográficas, ge- ológicas e hidrológicas particulares, sendo assim nenhum local é igual a qualquer outro, a con- cessão de um determinado detalhe do projeto, normalmente resultado de um processo iterativo, onde várias opções são concebidas, dimensionadas e orçadas para chegar a melhor solução.

Por definição, o melhor arranjo para um determinado aproveitamento hidrelétrico é 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 glo- bal mais baixo.

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 sufi- ciente 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 monitora-

mento de desempenho; é preciso que haja um plano de monitoramento e observação das barra- gens 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.

Figura 3.2 – Exemplos dos principais tipos de barragem e sua localização ao redor do mundo. (a) Concreto-gravidade: Saquinho,

em Cabo Verde,

(b) Alvenaria-gravidade: Figueira Gorda, em Cabo Verde

(c) Barragem de aterro: Oroville,

nos EUA (d) Barragem de abóbada: Cabril, em Portugal

(e) Barragem de contraforte: Pracana,

em Portugal (f) Barragem abóboda e abóbodas múltiplas: Aguieira, em Portugal

Ramos et al. (2010) afirma que há essencialmente três tipos de barragens de betão: Barragens gravidade, barragens abóbada e barragens de contrafortes, sendo as barragens de abóbadas múltiplas consideradas uma evolução das barragens de contrafortes. A Figura 3.3 apresenta a evolução do perfil de barragens de gravidade: trapézio curvilíneo, trapézio retilíneo, trapézio inclinado, e gravidade aligeirada-seção vazada.

Figura 3.3 – Evolução do perfil das barragens gravidade: a) Trapézio curvilíneo, b) Trapézio retilíneo, c) Trapézio incli- nado e d) Gravidade aligeirada-seção vazada.

Fonte: Ramos et al. (2010).

Inicialmente, a seção transversal das barragens gravidade constituídas com alvena- ria, era um “trapézio curvilíneo” (FIGURA 3.3a), em que curvatura era contínua, ou aproxi- mada por uma poligonal.

Posteriormente, esta forma evoluiu para um “trapézio retilíneo” (FIGURA 3.3b), em que o parâmetro de montante começou por ser inclinado e, mais tarde, vertical (FIGURA 3.3c), já no “tempo do betão de cimento” surgiram as barragens de gravidade aligeirada, de secção vazada (FIGURA 4.3d), mas este tipo de solução só é viável em obras de altura consi- derável, para que o vazamento tenha dimensões que justifiquem a sua execução.

Esta evolução do perfil das barragens gravidade decorreu essencialmente do conhe- cimento técnico e científico que se foi adquirido e da consequente confiança em concepções mais arrojadas, bem como da descoberta do cimento Portland. No entanto, também foi motivada por razões econômicas, uma vez que é muito mais simples e, portanto, menos dispendioso, construir paramentos planos.

As barragens de betão sucederam as barragens de alvenaria, com muitos exemplos em Portugal, com construção na primeira metade do século XX (Ramos et al., 2000). Tem em geral, perfil gravidade e altura limitada a cerca de 50m. devido a condições particulares de alguns países africanos, verifica-se atualmente um incremento na construção de barragens de alvenaria, muitas delas de pequenas alturas, integradas em sistema de abastecimento de água e de regadio.

A concessão e as formas das barragens são muito dependentes das condições topo- gráficos, geológicos-geotécnicos, hidrológicos, hidráulicos e ambientais. A opção por um perfil gravidade, de betão ou de alvenaria, deve ser, para além de vantajosa, devidamente fundamen- tada.