Baixe Aula 02 - Estruturas Hidraulicas e outras Notas de aula em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity! CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 1 www.pontodosconcutsos.com.br AULA 2 – Estruturas Hidráulicas Olá pessoal! Conseguiram acompanhar bem a aula passada? Sei que no começo parece tudo meio nebuloso, mas esperamos que com a resolução das várias questões propostas, vocês tenham conseguido ter mais segurança sobre os assuntos abordados. Esta aula de hoje apresentará outras estruturas hidráulicas, incluindo as barragens e componentes correlatos. Sobre isso, devemos comentar, já de início, o seguinte: 1 – Algumas estruturas hidráulicas serão tratadas com mais detalhes quando do estudo da energia hidrelétrica, por terem mais relação com esse tema (item 2 do edital); 2 – Para o estudo das barragens de terra, necessitamos de conceitos provenientes da área do conhecimento denominada geotecnia (estudo aplicado dos solos e rochas). Nessa aula, persistiremos na metodologia de complementar a teoria com a resolução de questões de concursos anteriores. Entretanto, em alguns assuntos não existem tantas questões anteriores do CESPE. Assim, sempre que preciso, recorreremos a outras bancas. Ao final da aula será proposta uma questão dissertativa sobre os temas discutidos na aula de hoje. Bons estudos. I – BUEIROS Bueiros são estruturas hidráulicas, construídas nos pontos baixos dos vales, objetivando a passagem das águas dos talvegues sob as obras de terraplenagem. Compõem-se de 3 partes: a boca de entrada (a montante), o corpo da obra e a boca de saída (a jusante). Em alguns casos, instala-se um dissipador de energia a jusante. Em outros, são previstas grades na boca de entrada para evitar que objetos possam obstruir o escoamento. CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 2 www.pontodosconcutsos.com.br Figura 1 – Bueiro tubular simples de concreto Figura 2 – Bueiro celular triplo de concreto CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 5 www.pontodosconcutsos.com.br Como critério de projeto, deve-se ter em mente que o dimensionamento de obras novas é usualmente efetuado na hipótese de funcionamento como canal. Em ocasiões especiais, admite-se uma condição de operação com pequena carga hidráulica, limitada a 20% da dimensão vertical da obra. Já na verificação do funcionamento de obras já existentes (as quais podem estar “subdimensionadas” para os parâmetros técnicos atuais), pode ser aceita alguma carga a montante, mas deve ser dada atenção à estabilidade do aterro, que muitas vezes não suporta as solicitações decorrentes de elevados níveis de água a montante. A Figura 5 apresenta algumas alternativas de posicionamento de bueiros. Figura 5 – Alinhamentos de bueiro É recomendável que seja seguido o traçado do percurso natural do talvegue (Figura 5a). Entretanto, há a possibilidade de se usar o alinhamento exposto na Figura 5b. Nesse caso, o bueiro deve ter sua extremidade de jusante terminando além da face do talude, visando protegê-lo da erosão (em especial o “pé” do dique), já que evita seu contato com o escoamento. Já no traçado da Figura 5c, o talude funciona como uma barragem, já que ocasiona represamento a montante. Por fim, assim como ocorre nos canais, deve ser analisada a velocidade máxima de escoamento dos bueiros, de acordo com o material do revestimento. Deve ser avaliada também a velocidade admissível do escoamento hidráulico a jusante da obra, prevendo-se, quando necessário, estruturas de dissipação de energia, que sejam capazes de reduzir essas velocidades. Pessoal, nosso interesse é o foco no concurso. Portanto, vamos ver como o CESPE abordou esse assunto em 2005: (TCU/2005) Na transposição de um aterro de estrada, um bueiro pode ser corretamente empregado como conduto forçado. II - BARRAGENS Barragem é a estrutura construída transversalmente a um rio ou talvegue, com a finalidade de obter a elevação do seu nível d’ água e/ou de criar um reservatório CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 6 www.pontodosconcutsos.com.br de acumulação de água seja de regulação das vazões do rio, seja de outro corpo hídrico. É essa elevação do nível d’ água, por exemplo, que possibilitará a alimentação da tomada d’ água de uma obra hídrica (uso da água para abastecimento urbano, geração de energia, insumo industrial etc.). Figura 6 - Barragens Em locais de baixa queda, no caso de aproveitamentos hidrelétricos, a barragem tem a função de criar o desnível necessário à produção da energia, pois a produção energética é função, principalmente, da vazão do rio e da altura de queda da água. Esse assunto será detalhado posteriormente quando do estudo detalhado desse assunto. De início, vale apresentar a distinção entre barragens de nível e barragens de regularização de vazão (também conhecidas como barragens de acumulação). As barragens de nível são aquelas construídas com a finalidade de se criar carga hidráulica sobre as estruturas de captação (lembrem do conceito de carga hidráulica da aula anterior e reparem que, neste caso, a carga é uma função da altura de queda). Ou seja, destinam-se a criar nível, e não a regularizar vazões. Portanto, não garantem o abastecimento no período de recessão e nem acumulam cheias para serem liberadas nos períodos de vazões mínimas (efeito de regularização). CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 7 www.pontodosconcutsos.com.br Já as barragens de regularização apresentam os efeitos discutidos na aula 1, quando do estudo do item “reservatórios”. Ou seja, essas barragens têm como efeito a redução das variações de vazão, estocando as vazões máximas As barragens podem ser de terra, de enrocamento, de concreto, ou mistas (por exemplo, a barragem da Usina Hidrelétrica de Itaipu, com trechos em enrocamento, trechos em terra e outro em concreto). O tipo de barragem é escolhido em função das características topográficas e geológico-geotécnicas do sítio, considerando-se, ainda, a disponibilidade de materiais naturais de construção e o processo construtivo a ser utilizado. Pessoal, nesse momento, vale a pena gastar um parágrafo apresentando o que é o “enrocamento”, já que esse termo é recorrente nas provas de concurso. O enrocamento é um processo construtivo em que se utilizam blocos de rocha de diâmetros controlados. Podemos ter um barramento executado em enrocamento (normalmente quando a rocha é abundante na obra, devido a escavações, e usualmente com o núcleo da barragem confeccionado em argila, para “vedar” a passagem de água), ou também termos estruturas em terra onde o enrocamento é uma camada superficial que atua como dispositivo amortecedor, destinado à proteção de taludes (barragens e canais), contra efeitos erosivos ou solapamentos (impactos significativos, no caso de ondas do reservatório ou canal), causados pelos fluxos d'água. Na prática, trata-se de blocos de rocha com diâmetro variável dentro de uma faixa controlada. Essas rochas podem ser simplesmente lançadas (assentadas com o auxílio de um jato de água) ou arrumadas (compactadas com uso de rolos pesados e tratores). Podem ainda ser rejuntadas ou não com argamassa de cimento. Retomando a linha de raciocínio, cabe destacar que tanto as barragens de terra quanto as de enrocamento devem dispor de recursos para controlar a percolação das águas que se infiltram através do maciço, tratando de medir esta vazão de infiltração e conduzir toda a água com segurança para o pé da barragem (face de jusante). Pessoal, o CESPE adora esse assunto (tipos de barragem, suas diferenças e controle da percolação). Portanto, fiquem atentos! 1 - Escolha do local Para a escolha de um local adequado para a implantação de uma barragem, devem ser observados os seguintes critérios: - áreas de empréstimo e pedreiras com disponibilidade de material em quantidade suficiente e localizado em cota superior à da barragem visando facilitar o transporte de materiais (transportando o material “morro abaixo se economiza bastante no consumo de combustível dos equipamentos de transporte: tratores, escavadeiras, caminhões); CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 10 www.pontodosconcutsos.com.br Figura 8 – Barragens homogênea (a), zoneada (b) e mista (c) Já as barragens de enrocamento são formadas em grande parte com material de grandes diâmetros, que apresentam alta permeabilidade. Assim, devem ter sua vedação garantida por uma faixa de material impermeável (normalmente feita em concreto ou por um material mais fino, como solo argiloso). Podem ser de dois tipos: - barragens de enrocamento com face em concreto (Figura 9a); - barragens de enrocamento com núcleo de argila (Figura 9b). Figura 9 – Barragens de enrocamento As barragens de enrocamento são viáveis quando inexiste área de empréstimo de solos argilosos na periferia da obra (seria necessário trazê-la de longe, aumentando significativamente os custos de transporte da jazida à obra), mas há pedreiras facilmente exploráveis. Portanto esse tipo de barragem é encontrado em regiões rochosas. Também é aplicável em vales estreitos, quando é problemática a construção de um vertedouro lateral, podendo ser usado o próprio corpo da barragem como vertedouro. Questão de concurso: (TCE-PI/2005-FCC-adaptado) As pressões transmitidas ao terreno pelas barragens de terra são pequenas devido às suas dimensões. Proteção dos taludes Como forma de se aumentar o período de utilização da barragem, são previstas formas de proteção dos taludes (faces inclinadas) do maciço. No caso dos CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 11 www.pontodosconcutsos.com.br taludes de montante (“rio acima”, lembrem-se: “montante” = “olhando para a montanha”, de onde vem a água), visa-se a proteção contra a ação do vento, ondas do reservatório e chuva. No talude de jusante, os principais agentes de ataque são, além da chuva e do vento, o pisoteio de animais e outras formas de impactos que podem ocorrer na face que fica “exposta” à ação do tempo. As formas mais comuns de proteção no talude de montante são o uso de “rip- rap” (lançado ou arrumado), placas de concreto, pedras rejuntadas, asfalto e brita corrida (= produto resultante de britagem primária de rocha sã, cuja granulometria é contínua, muito usada em obras rodoviárias). “O “rip rap é a denominação dada a uma técnica que se utiliza de camada de fragmentos de rocha utilizados para proteção contra a erosão. No talude de jusante, adotam-se o plantio de espécies vegetais (grama, por exemplo), camadas de pedra e drenagem superficial (no caso de barragens maiores). As espécies vegetais a serem escolhidas devem ser do tipo cujo crescimento das raízes se dê de forma horizontal. O plantio de árvores e arbustos deve ser evitado, pois suas raízes tenderão a se dirigir para os sistemas de drenagem interna em busca de água; Além disso, se elas vierem a morrer, os “vazios” das raízes apodrecidas pode criar caminhos preferenciais para a água de percolação. Vamos ver uma questão sobre isso: (TCE-PI/2005-FCC-adaptado) Sobre a proteção dos taludes de jusante de uma barragem de terra o plantio de árvores e arbustos, ao longo do talude, deve ser previsto e planejado para facilitar o crescimento da grama. Percolação e Drenagem interna Percolação é a denominação dada ao processo de passagem de água pelo maciço das barragens, ou por sua fundação. Ela é especialmente danosa no caso de haver carreamento de solo pelo fluxo da água ou aumento de pressão interna na barragem. Por isso, toda barragem requer uma zona de baixa permeabilidade (vedação), cuja finalidade é controlar e reduzir do fluxo de água pelo corpo do maciço. O volume das águas percoladas é calculado por uma rede de fluxo (Figura 10), a qual consiste no diagrama formado por: (1) linhas de igual carga hidráulica, ou linhas equipotenciais (“equi” = igual, “potencial” = no caso, a carga hidráulica); e (2) linhas de fluxo ou de corrente. Essas linhas são traçadas aproximadamente perpendiculares entre si e de tal forma que a vazão entre cada par de linhas de fluxo (horizontais) seja constante e que a perda de carga entre duas CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 12 www.pontodosconcutsos.com.br equipotenciais (verticais) seja a mesma, formando, desse modo, uma série de pequenos quadrados, tal como ilustrado na figura abaixo. Figura 10 – Método da rede de fluxo O controle da percolação complementa-se com a drenagem interna (direcionando o fluxo de água de forma segura). A drenagem interna é vital para a segurança de uma barragem e tem como finalidades: (i) captar e conduzir para jusante a água de percolação; (ii) proteger o aterro contra o “piping” (fissuramentos internos), contra gradientes de percolação elevados junto ao pé de jusante da barragem (“levantamento” da barragem); (iii) evitar a saturação do talude (“encharcamento”, com posterior ruptura do solo). O fenômeno de “piping” (na tradução livre para o Português: “entubamento”) ocorre quando o solo rompe-se internamente à barragem em fendas ou orifícios e a água começa a percolar violentamente, exercendo uma ação erosiva intensa, arrastando as partículas sólidas, formando dessa maneira uma espécie de “tubo” (Pipe). Já o “levantamento” ocorre quando a força de percolação vertical ascendente iguala-se ao peso do solo. Não havendo mais peso, o solo “bóia”, ou seja, é como se o solo perdesse seu peso e passasse a “flutuar”. A escolha do tipo de drenagem é função direta da permeabilidade do maciço (= “corpo” da barragem) e das características do material drenante disponível. A seguir, passamos a apresentar alguns tipos de sistemas de drenagem interna: - Tapete drenante (Figura 11a): Previsto para dar vazão à água que percola o maciço, atua primordialmente no controle do fluxo pela fundação; - Filtro vertical com tapete (Figura 11b): Coleta o fluxo que percola no maciço, conduzindo-o para fora da barragem. Adotado em grande parte das barragens homogêneas, mas vem perdendo espaço com a adoção do filtro inclinado; - Filtro inclinado (Figura 11c): localização otimizada do filtro, mas de difícil execução em função da necessidade de rigorosa topografia para manutenção da “inclinação de projeto” do filtro durante as atividades de execução das camadas de aterro; - Dreno de pé (rock-fill - Figura 11d). CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 15 www.pontodosconcutsos.com.br Figura 12 – Trincheira impermeável – cut off - Injeções (Figura 13) – Utilizada no controle das fraturas rochosas de forma a tornar a fundação rochosa impermeável e consolidada (usa-se calda de cimento neste caso). Também pode ser utilizada em fundações permeáveis, por meio de injeções de cimento, argila, bentonita e aditivos químicos. Nessa última aplicação, a injeção é indicada quando a camada permeável for profunda (tiver uma maior espessura). Figura 13 – Injeções - Cortina de estacas–prancha – Cravação de estacas-prancha metálicas até se atingir trecho impermeável. De custo elevado, é pouco utilizada, já que a presença de rocha alterada causa descontinuidade na superfície impermeabilizada, ocasionando pontos de fuga. - Tapete impermeabilizante (Figura 14) – Indicado quando a espessura do solo permeável é muito grande. Reduz-se a descarga pela fundação pelo aumento do caminho da percolação. É construído com o mesmo material impermeável do núcleo. CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 16 www.pontodosconcutsos.com.br Figura 14 – Tapete impermeabilizante - Diafragma (Figura 15) – Funciona como uma cortina de injeções ou de estacas. Figura 15 – Diafragma A seguir, seguem duas soluções de fundações para o caso de a camada de solo adjacente à barragem (logo abaixo dela) ser impermeável, mas assentar-se sobre uma camada mais permeável. - Poço de alívio (Figura 16) - Os poços de alívio são instalados junto ao pé de jusante para reduzir os danos potenciais das sub-pressões dos materiais mais permeáveis, subjacentes a camada menos permeável (argilosa). Tais sub- pressões podem acarretar erosão interna do material de fundação e instabilidade do maciço. Ajudam também a controlar a direção e a quantidade de fluxo sob a barragem. Figura 16 – Poço de alívio - Dreno de pé (Figura 17) – Os drenos de pé são constituídos de brita e pedregulho grosso, para os quais convergem as águas freáticas, sendo, em seguida, coletadas e drenadas para algum ponto onde possam ser lançadas sem causar danos (leito do rio ou filtros). São substituídos pelos poços de alívio no caso de camadas impermeáveis mais espessas. CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 17 www.pontodosconcutsos.com.br Figura 17 – Dreno de pé Questão de concurso: (MPOG/2008) A trincheira de vedação ou cutoff consiste em escavação feita no solo de fundação preenchida com solo compactado. Barragem de terra - Seções típicas e dimensões básicas Como já explicitado, a disponibilidade de materiais pode ser determinante para a escolha do tipo de barragem, já que podem influir no cronograma ou nos custos de construção. A Figura 18 apresenta a seção típica de uma barragem homogênea. Figura 18 – Seção típica - Barragem homogênea A Figura 19 apresenta seção típica de uma barragem zoneada. CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 20 www.pontodosconcutsos.com.br devem ser protegidos com pedras de diâmetro suficiente para suportar a velocidade do fluxo. A seguir apresentam-se critérios de dimensionamento: • Largura da Crista (a) – A largura mínima da crista deverá ser de 3,0 m, exceto quando for utilizada como estrada, quando deverá ter pelo menos 6,0 m; • Cota da Crista - A cota da crista da barragem deve ser igual à elevação do NA normal do reservatório; • Inclinação dos Taludes – No caso, da barragem convencional, o coeficiente “m” dos taludes pode ser menor que o das barragens de terra. No caso de barragens vertedouras, o talude de jusante deve possuir uma inclinação mínima igual a 1:8 (vertical : horizontal); • Largura da Base da Barragem (b) – A largura da base será definida em função das demais variáveis. 2 - Barragem de concreto As barragens de concreto dividem-se em: (1) gravidade; (2) arcos; e (3) contrafortes. Inicialmente detalharemos a barragem por gravidade, por ser a mais comumente encontrada. Posteriormente apresentaremos as principais características das outras duas. 2.1 - Barragens de gravidade A barragem gravidade deve ser capaz de resistir, com seu peso próprio, à pressão da água do reservatório e à subpressão das águas que se infiltram pelas fundações. Figura 22 – Barragens de gravidade CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 21 www.pontodosconcutsos.com.br Esse tipo de barragem é recomendado para vales estreitos, encaixados, em maciço rochoso pouco fraturado e com boas condições de fundação. A seção da barragem pode incorporar o vertedouro quando as condições topográficas do local dificultarem a concepção de vertedouro lateral. A cota da crista de uma barragem de gravidade corresponde ao NA máximo normal de operação, acrescido da sobrelevação devida à propagação da cheia de projeto e da máxima altura para a arrebentação de ondas de vento. As larguras dos topos das barragens de gravidade variam de cerca de 0,15 vezes a sua altura, até a largura necessária a uma rodovia. Há ainda uma variante desse tipo de barragem: a barragem de gravidade aliviada. Esse tipo foi proposto como forma de se otimizar a utilização do concreto. Então, constatam-se economias importantes no volume de concreto, o que torna interessante sua adoção em muitos casos. Seções típicas e dimensões básicas A seção típica recomendada para esse tipo de barragem é apresentada na Figura 23. Figura 23 – Seção típica – Barragem de concreto Na maioria dos casos, adota-se uma seção com paramento de montante vertical, em função dos cálculos de estabilidade. CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 22 www.pontodosconcutsos.com.br Na crista da barragem, no trecho não vertente, deverá ser construída uma mureta de proteção contra ondas, em concreto ou em alvenaria de tijolos maciços. A jusante da barragem deve ser feita uma bacia de dissipação, cuja função será amortecer o impacto da água extravasada pelo vertedouro. A bacia terá a mesma largura do vertedouro e, caso a rocha seja pouco resistente ou fraturada será necessária uma laje no fundo da bacia. Para barragem com altura menor que 10 m, a cota mínima da crista deverá estar 1,0 m acima da elevação do NA normal do reservatório. A mureta de proteção contra ondas deverá ter uma altura mínima de 30 cm e largura de 20 cm. Para barragem com altura maior que 10 m, deve-se estimar a borda-livre utilizando-se os critérios específicos e mais aprofundados. Aspectos construtivos 1 – A área sob a barragem, mais uma faixa de 5,0 m para montante e para jusante, deverá ser limpa (isto inclui, destocamento e remoção das camadas superficiais) até se atingir a rocha sã; 2 – As irregularidades na superfície da rocha deverão ser eliminadas com remoção do material ou enchimento com concreto; 3 – Os materiais extraídos serão colocados fora da obra e do reservatório. 4 - A barragem deverá ser concretada por partes (ou blocos) alternadamente, para facilitar a cura do concreto. Entre os blocos deverão ser previstas juntas verticais de dilatação vedadas contra vazamentos. O trecho do vertedouro deverá ser rebaixado em altura correspondente à da lâmina d ‘água máxima vertente. 15,00 crista da barragem crista do trecho vertedouro juntas superfície da rocha VISTA DE JUSANTE (DISTÂNCIA ENTRE JUNTAS) Figura 24 - Concretagem 5 - É usual deixarem-se vãos livres no interior do maciço para fins de galerias de inspeção; CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 25 www.pontodosconcutsos.com.br Essencialmente, os vertedores constituem-se de uma tomada d’ água associada a uma soleira, sendo que a água recolhida destina-se a uma estrutura de descarga, sendo que a jusante desta implanta-se um dissipador de energia. Figura 27 – Barragem em planta Figura 28 – Extravasor em funcionamento Os vertedores podem ser executados em concreto, gabiões, alvenaria, aço e madeira. Essas estruturas podem ser implantadas no próprio corpo da barragem (no caso de barragens de concreto) ou independentemente desta. Quanto às condições de operação, os vertedouros podem ser classificados em de serviço ou de emergência. O primeiro descarrega as vazões mais freqüentes e o segundo seria usado durante as grandes cheias. No lugar dos extravasores de emergência, podem ser utilizados os extravasores fusíveis: preparados para romper sem causar grandes danos. Os vertedores podem ser retangulares, de canal lateral, em forma de tulipa, ou em sifão. Há ainda as barragens vertedouras, em que a sangria se dá por cima da barragem. CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 26 www.pontodosconcutsos.com.br Questão de concurso (CGU/2008 – ESAF - adaptado) O vertedor de serviço destina-se a descarregar apenas as grandes cheias, funcionando como sangradouro auxiliar e prevenindo o sangramento da barragem. 1 – Tipos de vertedouros Os vertedores retangulares (Figura 29) podem ser de parede delgada (e<2/3H – Figura 30a) ou de parede espessa (e>2/3H – Figura 30b). Figura 29 – Vertedouro retangular Figura 30 – Vertedouros retangulares Nos vertedouros de canal lateral, o muro vertedor é locado ao lado da barragem com o canal de descarga paralelo à crista do vertedouro. Assim, a entrada de água ocorre perpendicular ao escoamento. CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 27 www.pontodosconcutsos.com.br Figura 31 – Vertedouro de canal lateral Nos vertedouros em tulipa, a descarga é transportada de dentro do reservatório para jusante da barragem através de um canal aberto (sangradouro em poço ou “morning glory”). O poço pode ser vertical ou inclinado. Figura 32 – Vertedouro em tulipa O extravasor tipo sifão é um sistema de conduto forçado, na forma de U invertido CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 30 www.pontodosconcutsos.com.br Figura 37 – Modelo reduzido A largura efetiva “Le” corresponde à largura útil total do vertedor subtraída da eventual contração do jato d’água em função da presença dos pilares. Ou seja, a presença e a forma dos pilares irão interferir no escoamento de forma a diminuir a capacidade de descarga do vertedouro. Esse efeito é representado pela largura efetiva Le. A altura de carga “H” corresponde à energia acima da crista da soleira, sendo freqüentemente considerada igual à lâmina d´ água (supondo-se uma velocidade de aproximação nula). Portanto, na capacidade de descarga de um vertedouro influem a largura da soleira (Le), a altura de carga medida a montante da soleira (H) e a forma da soleira (C). Pessoal, o CESPE já cobrou isso. Vamos ver como foi: (TCE-ES/2004) A vazão de água através de um vertedor retangular depende somente do comprimento da sua soleira e da velocidade de chegada da água na sua entrada. 3 – Medição de vazões utilizando vertedores É bastante comum a utilização de vertedouros também em canais. Nesse caso, destinam-se à medição de vazões. Isso é possível por meio da leitura da altura da lâmina d’ água a montante de sua soleira. CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 31 www.pontodosconcutsos.com.br Figura 38 – Vertedouro para medição de vazão 4 - Dissipadores de energia A energia cinética (decorrente da velocidade) associada ao escoamento d’ água a jusante dos vertedores pode chegar a níveis muito elevados, ocasionando a destruição do material que está em contato com a água. Torna-se então necessário prever a construção de estruturas dissipadoras de energia, destinadas a compatibilizar a velocidade do escoamento com as características de resistência do meio físico a jusante. Se, na região a jusante do vertedouro, for identificada a presença de maciço rochoso fraturado, será suficiente verificar se o mesmo conseguirá dissipar a energia do escoamento. Caso essa região seja composta por solo deverá ser projetada uma proteção específica. Há várias soluções distintas para a dissipação de energia da água: - Bacias de dissipação: consiste na construção de uma bacia a jusante do vertedouro em que parte da energia é dissipada devido à mudança de regime do escoamento. Figura 39 – Bacias de dissipação CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 32 www.pontodosconcutsos.com.br Nesse caso, a função da bacia de dissipação é forçar a ocorrência de um fenômeno denominado “ressalto hidráulico” ao pé do vertedouro. O ressalto ocorre devido à mudança brusca no regime de escoamento, que passa de supercrítico (no vertedouro) a subcrítico (na bacia) e dissipa grande quantidade de energia. - Dissipadores do tipo salto de esqui: consiste na construção de uma pequena curva (que “lança” a água em direção ascendente) a jusante da estrutura de condução de água. A dissipação da energia ocorre devido à turbulência do jato, ao atrito e à incorporação de ar na massa líquida. Figura 40 – Dissipador do tipo salto esqui - Dissipadores contínuos: efetuam a dissipação de forma distribuída ao longo da estrutura de condução. Podem ser citadas como exemplos: escadas e calhas dissipadoras. Figura 41 – Exemplos de dissipadores contínuos Questão de concurso: (CGU/2008 – ESAF - adaptado) Nos vertedores com níveis muito elevados, torna-se necessário prever a construção de estruturas dissipadoras de energia, An a Cl au di 36 80 0 os o, C PF :9 36 80 08 29 91 O conteúdo deste curso é de uso exclusivo de Ana Claudia Cardoso, CPF:93680082991, vedada, por quaisquer meios e a qualquer título, a sua reprodução, cópia, divulgação e distribuição, sujeitando-se os infratores à responsabilização civil e criminal. CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 35 www.pontodosconcutsos.com.br Outra estrutura que merece ser apresentada aqui é a chaminé de Equilíbrio. Trata-se de reservatório de eixo vertical, normalmente posicionado no final da tubulação de adução de baixa pressão e a montante do conduto forçado, com as finalidades de amortecer as variações de pressão (evitando o golpe de aríete) e armazenar água para fornecer ao conduto forçado o fluxo inicial provocado pela nova abertura da turbina, até que se estabeleça o regime contínuo. A câmara de carga e a chaminé de equilíbrio são estruturas pertinentes ao tema de energia hidrelétrica. Portanto, voltaremos a tratar desse assunto posteriormente. As figuras 44 e 45 apresentam esquematicamente um arranjo composto de câmara de carga. Figura 44 – Esquema de tomada d´ água Figura 45 – Esquema de tomada d´ água A Figura 46 apresenta um arranjo típico de tomada d’ água: CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 36 www.pontodosconcutsos.com.br ranhura para colocação de pranchões durante a manutenção CORTE I-I tubulação forçada S 4,00 a 5,00LC2,00 E fundo do canal de aproximação 10 H NA min. 8 a 10% cota da soleira da grade NA máx. borda livre f>=0,30 NA a Figura 46 – Arranjo típico de tomada d´ água Pessoal, no concurso de 2007 do TCU caiu uma questão sobre tomada d´ água. Vamos resolvê-la: (TCU/2007) A captação de água de superfície deve situar-se em um trecho reto do curso da água ou, caso isso não seja possível, em local próximo à sua margem externa. Questões de provas Pessoal, seguem as questões de concursos comentadas. Para quem preferir, essas questões estarão listadas (sem gabarito) no final da aula. CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 37 www.pontodosconcutsos.com.br (TCU/2005) Na transposição de um aterro de estrada, um bueiro pode ser corretamente empregado como conduto forçado. GABA: C Os bueiros podem corretamente ter seu funcionamento hidráulico como canal, como orifício ou como conduto forçado. Vale reforçar que no dimensionamento de novas estruturas o ideal é sua operação como canal. (TCE-PI/2005-FCC-adaptado) As pressões transmitidas ao terreno pelas barragens de terra são pequenas devido às suas dimensões. GABA: C No caso de terrenos com baixa capacidade de suporte, recomenda-se a adoção das barragens de terra ou enrocamento. Isso porque elas apresentam uma grande base, distribuindo seu peso próprio. (TCE-PI/2005-FCC-adaptado) Sobre a proteção dos taludes de jusante de uma barragem de terra o plantio de árvores e arbustos, ao longo do talude, deve ser previsto e planejado para facilitar o crescimento da grama. GABA:E Errado. Segundo Paulo Cruz (1996), árvores e arbustos devem ser evitados já que suas raízes crescerão contra a barragem, visando a atingir os drenos internos. Por isso, preferem-se espécies vegetais cujas raízes tenham crescimento horizontal. (TCE-ES/2004) O material indicado pela letra B visa reduzir a vazão de água capaz de atravessar o corpo da barragem. GABA: C Vimos que para a estabilidade de uma barragem de terra, deve ser evitada a percolação de água que percorra todo maciço. Portanto, a camada “B” é construída de material menos permeável, de forma a diminuir a passagem de água atravessando a barragem. (TCE-ES/2004) O material da camada indicada pela letra C deve ter coeficiente de permeabilidade menor que o do material da camada indicada pela letra B. GABA: E CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 40 www.pontodosconcutsos.com.br Não há essa recomendação. É recomendado apenas que haja uma estrutura que evite a percolação de água através do maciço. Parece que a questão quis se referir à barragem de enrocamento com face de concreto. Mas nesse caso, ocorre a impermeabilização do talude de montante. (TCE-PI/2005-FCC-adaptado) As deformações do solo adjacente afetam mais as barragens de concreto. GABA: C Como explicado durante a aula, as barragens de terra e enrocamento são mais flexíveis. Assim, apresentam melhor resistência às deformações do solo (recalques, por exemplo). (TCE-PI/2005-FCC-adaptado) Barragens de concreto são mais indicadas para locais que podem apoiar-se em solos resistentes e impermeáveis. GABA: C Como dito, as barragens de concreto necessitam de uma fundação com alta capacidade de suporte das tensões. (TCE-PI/2005-FCC-adaptado) Um dos tipos de proteção do talude de montante de barragens de terra e enrocamento, largamente utilizado por motivos econômicos, é chamado de rip rap, que consiste de blocos de rocha bem granulada, lançados por caminhões basculantes e espalhados por tratores de lâminas e arrumados mecânica ou manualmente. GABA: C A principal proteção do talude de montante são os rip raps, que podem ser caracterizados como fragmentos de rocha de várias dimensões, que são lançadas ou arrumadas no maciço. (TCE-PI/2005-FCC-adaptado) Sobre a proteção dos taludes de jusante de uma barragem de terra a principal causa da erosão é a ação das chuvas e do vento. GABA: C A ação da chuva e do vento pode causar erosão na face de jusante da barragem. Além deles, a literatura cita o pisoteio de animais. (TCE-PI/2005-FCC-adaptado) Sobre a proteção dos taludes de jusante de uma barragem de terra a grama é um dos principais métodos de proteção. GABA: C Correto. Como visto, adota-se grama e outras espécies vegetais para a proteção do talude de jusante contra a ação da chuva. CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 41 www.pontodosconcutsos.com.br Considere a seção transversal da barragem zonada apresentada na figura acima. Com relação às condições dessa barragem, julgue os itens subseqüentes. (TCE-ES/2004) O talude indicado pela letra A é denominado talude jusante da barragem. GABA: E Como já vimos, jusante é o que vem abaixo (no sentido do escoamento). Portanto, o paramento “A” é o talude de montante da barragem. (TCE-ES/2004) O elemento indicado pela letra D é denominado plinto da barragem. GABA: E A estrutura representada por D é um tipo de tratamento dado à fundação a fim de diminuir a percolação por baixo da barragem. Pode ser uma injeção ou diafragma. O plinto da barragem pode ser definido como um bloco contínuo de concreto localizado no pé de montante da barragem, utilizado em barragens de enrocamento com face de concreto a fim de vedá-la de uma ombreira a outra. (TCE-PE/2004) Nas barragens de enrocamento com faces de concreto típicas, os taludes de montante e de jusante da barragem são revestidos com placas de concreto de forma a reduzir a vazão de água que atravessa o corpo da barragem e aumentar a sua estabilidade. GABA: E Está quase toda certa a questão. O erro foi afirmar que o talude de jusante também seria revestido com concreto, sendo que isso ocorre apenas no de montante. CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 42 www.pontodosconcutsos.com.br (PF/2004)A figura acima apresenta a seção transversal de uma barragem de enrocamento com núcleo de argila proposta para a formação de um reservatório. Com relação às condições apresentadas nessa figura e considerando que as regiões identificadas pelas letras A e B são constituídas de enrocamento, julgue os seguintes itens. (PF/2004) Na seção transversal apresentada, não foi previsto cut-off. GABA: C Pessoal, atenção para essa. Ela teve o gabarito preliminar ERRADO, pois a estrutura apresentada seria (a princípio) um cut off parcial, como sendo o prolongamento do núcleo de argila. Mas o CESPE mudou o gabarito e apresentou a justificativa de que o cut off é elemento que dificulta ou interrompe o fluxo de água através do solo. Nesse caso, segundo a banca, a figura não representaria o cut off, já que não alcançaria a camada de baixa permeabilidade do solo. Polêmico, mas é bom saber. (PF/2004) O componente indicado pela letra C representa um filtro e sua localização evita qualquer possibilidade de piping do material do núcleo argiloso. GABA: E A colocação do dreno representado por “C”, visa recolher a água que percola pela barragem. Diminuindo a vazão de água traspassando a barragem, diminui- se o risco de piping. Mas falta ainda um filtro vertical, que visaria a reter o deslocamento de solos finos provenientes do núcleo. (PF/2004) O componente E representa uma cortina de injeção e está convenientemente posicionado de forma a reduzir substancialmente a vazão de água através do solo de fundação. GABA: E A localização correta da injeção é sob o maciço impermeável de forma a reduzir a vazão que passa pela barragem. (CODEBA/2006) As barragens de enrocamento, comuns na construção de açudes, são do tipo arco. CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 45 www.pontodosconcutsos.com.br deslocamentos da fundação. Esse é um os motivos para dizermos que as barragens de terra/enrocamento são menos exigentes quanto à fundação. (COHAB/2004) A respeito da figura acima, que mostra o desenho da seção transversal de uma barragem, julgue os seguintes itens. (COHAB/2004) O trecho indicado pelas letras ABCD é denominado ensecadeira. GABA: E O trecho indicado pelas letras ABCD é denominado trincheira (ou cut off) parcial. Essa parte da estrutura tem a função de diminuir a percolação pela fundação. A ensecadeira é uma estrutura utilizada durante a construção da barragem. Antes de ser iniciada a construção da barragem, o rio precisa ser desviado de seu curso natural. O desvio pode ser feito em duas fases, como na Figura A, ou, se as condições topográficas e geológicas assim o permitirem, através de um ou mais túneis escavados em rocha ou canais de desvio, como na Figura B. (COHAB/2004) O número 1 indica o componente destinado a diminuir a infiltração de água do reservatório pelo corpo da barragem. GABA: E O número 1 indica componente destinado a conduzir com segurança a água que percola o maciço. Mas não diminui a infiltração de água na barragem. (COHAB/2004) O talude jusante da barragem está indicado no desenho pelo número 2. GABA: E A distinção entre os termos montante e jusante sempre é cobrado pelo CESPE. Lembrem-se sempre de que, considerando o sentido do escoamento, montante CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 46 www.pontodosconcutsos.com.br é o que fica antes, acima , enquanto jusante é o que após ou abaixo (no sentido do escoamento). (COHAB/2004) O componente destinado a drenar a água que percola pelo corpo da barragem está especificado no desenho pelo número 3. GABA: E O componente destinado a drenar a água é o de número 2. O componente de número 3 visa a diminuir a percolação de água. (COHAB/2004) A seção transversal apresentada na figura é típica de uma barragem zonada. GABA: C É característica da barragem zonada ter um núcleo impermeável e espaldares formados por material mais permeável. (SGA-AC/2006) O projeto de uma barragem de terra deve pautar-se em dois princípios básicos: segurança e economia. A respeito de possíveis medidas de segurança, julgue os itens a seguir. (SGA-AC/2006) Para evitar que as ondas provocadas no reservatório pela ação do vento gerem sulcos de erosão no corpo da barragem, pode-se construir um rip-rap, isto é, camadas de enrocamento e transição, estendendo-se na fase do talude de jusante da barragem. GABA: E Pessoal, o talude que sofre a ação das ondas do reservatório e normalmente é revestido de rip rap é o de montante, e não o de jusante. (PF/2002) Na figura abaixo, é apresentada a seção transversal da construção de uma barragem de enrocamento com núcleo de argila. A camada sob o solo arenoso subjacente à barragem é uma rocha de boa qualidade, podendo ser considerada impermeável do ponto de vista prático. Com base no texto I, julgue os itens que se seguem. (PF/2002) Caso o material do dreno seja também um filtro para os solos vizinhos, pode-se afirmar, a partir da seção transversal mostrada, que o sistema de drenagem e filtro da barragem é adequados para as suas necessidades. GABA: E CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 47 www.pontodosconcutsos.com.br Questão repetida. Observa-se que falta ainda um filtro logo a jusante do núcleo de argila, visando reter o deslocamento de solos finos. (PF/2002) Para o correto funcionamento da barragem, o material localizado na região indicada por A deve ser um material de baixíssima permeabilidade. GABA: E A região A é composta por enrocamento (alta permeabilidade) (PF/2002) A região da barragem indicada por B deve ter elevada permeabilidade de forma a captar a água que percola no seu interior e conduzi-la de forma segura às extremidades do corpo da barragem. GABA: E A região B deve ter baixa permeabilidade para diminuir as vazões de percolação. Geralmente é feita em argila. (PF/2002) O componente C é utilizado para transmitir o peso da massa de solo da região B com segurança para a camada de rocha em profundidade. GABA: E O componente C visa a diminuir as vazões percoladas no interior do solo de fundação. (PF/2002) Na barragem da figura do texto I, D corresponde ao seu talude jusante. GABA: C O componente D representa o talude de jusante. O componente A representa o de montante. (MPU/2004 – ESAF – adaptada) As barragens de terra são uma importante opção para o represamento de água, principalmente entre as de menor porte. Com relação às barragens de terra, julgue os itens: (MPU/2004 – ESAF – adaptada) As barragens de terra podem ser homogêneas, realizadas com um só tipo de material, ou zoneadas, as quais possuem núcleo e espaldares formados por materiais diferentes. GABA: C Vimos que as barragens de terra podem ser homogêneas ou zoneadas (e ainda há as mistas). (MPU/2004 – ESAF – adaptada) Tendo bases largas e taludes de baixa inclinação, as barragens de terra transmitem tensões elevadas em suas fundações, devendo ser construídas sobre rochas com boa capacidade de suporte. GABA: E Uma das vantagens da barragem de terra sobre a de concreto é o fato de as primeiras transmitirem ao solo tensões menores. CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 50 www.pontodosconcutsos.com.br (IEMA-ES/2004) A vazão máxima é um valor associado a um risco de ser igualado ou ultrapassado. Esse dado é importante no dimensionamento de obras hidráulicas como vertedouros e canais de adução. GABA:C Correto. A vazão máxima é um valor associado a um risco (TR). A partir das vazões máximas, projeta-se o vertedor, bem como os canais destinados a conduzir essa mesma vazão. (PF/2004) Vertedores são dispositivos utilizados para medir vazão em escoamento por um canal, sendo que a carga sobre a soleira medida a jusante do dispositivo permite determinar a vazão. GABA: E Mais uma vez o CESPE troca os termos jusante-montante. Fiquem atentos com isso. Os vertedores são utilizados para medir vazões, mas a carga é medida a montante da soleira. Proposta de questão dissertativa Vamos agora à nossa questão dissertativa. Sugiro que, se vocês já leram a aula inteira (incluindo os exercícios), tentem fazer a questão abaixo como num teste, sem procurar a solução no texto. Tentem marcar o tempo, bem como o número de linhas utilizadas. Depois vocês checam a resposta procurando no texto. Podemos ainda utilizar o fórum para discutí-la. Papel e caneta na mão? O Governo Federal lançou o programa “Água para todos”, por meio do qual os municípios são incentivados a construir barragens como forma de atender as demandas hídricas de irrigação nas regiões rurais. Os recursos serão transferidos via convênio com o Ministério da Integração Nacional e serão auditados pelo TCU. Você, auditor de obras do TCU, ficou responsável pela fiscalização da barragem a ser construída pelo município X. Analisando o processo, encontrou as seguintes informações: - as vazões registradas no rio em que se localizará a barragem variam de forma abrupta durante o ano, apresentando períodos de escassez extrema no inverno e cheias intensas no verão; - Essa sazonalidade impacta na produção agrícola local, já que falta água em determinados períodos e sobra em outros; - foi escolhida a barragem de concreto para a construção, sendo os custos mais relevantes do orçamento: o preço de transporte do cimento e os gastos com tratamento das fundações. Isso porque: CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 51 www.pontodosconcutsos.com.br • terreno apresenta baixa capacidade de suporte, exigindo tratamentos dispendiosos para sua preparação para receber grandes cargas; • a fábrica de cimento mais próxima localiza-se a 250km do local da barragem.; por outro lado, há jazidas de argila e rocha a 10 km do local da barragem. Sobre a situação apresenta, redija um texto apresentando um relatório técnico sobre a situação apresentada, abordando necessariamente os seguintes temas: - Qual a função da barragem no caso específico? - Na situação apresentada, a escolha do concreto como material de construção foi acertada? Se não, qual o material seria mais apropriado? - No caso em questão, poderia o auditor extrapolar os estreitos limites da legalidade da licitação/contrato? Argumente com base em fundamento legal. (15 linhas) Pessoal, Até a próxima aula! Bons estudos e um grande abraço! CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 52 www.pontodosconcutsos.com.br Referências Bibliográficas: Alfredini, Paolo. Notas de Aula: Orifícios, Bocais e Vertedores. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo - Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária. São Paulo, 2000. Alves, César L.; Evangelista, Janaína A.; Melo, Leonardo R. Critérios de projeto para barragem de rejeito. Notas de aula do programa de pós-graduação em saneamento, meio ambiente e recursos hídricos. Belo Horizonte: Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) - Departamento de engenharia hidráulica e de recursos hídricos (EHR)., 2008. Baptista, Márcio e Lara, Márcia. Fundamentos de Engenharia Hidráulica. UFMG: 2002. Baptista, Márcio. Notas de Aula: Elementos de Hidráulica – Conceitos Básicos, 2009. CEPEL - Manual de Aplicação de Sistemas Descentralizados de Geração de Energia Elétrica para projetos de Eletrificação Rural – Pequenas Centrais Hidroelétricas – PCH’s – versão 1. Brasília, 2000. Cruz, Paulo T. 100 Barragens brasileiras. São Paulo, 1996. Eletrobrás. Diretrizes para projetos de Pequenas Centrais Hidrelétricas. Disponível em: <http://www.eletrobras.com/ELB/data/Pages/LUMISF99678B3PTBRNN.htm> Eletrobrás. Manual de minicentrais hidrelétricas. Disponível em: <http://www.eletrobras.com/ELB/data/Pages/LUMISF99678B3PTBRNN.htm> Ministério da Integração Nacional. Manual de Segurança e Inspeção de Barragens – Brasília, 2002. 148p. Ministério da Integração Nacional. Avaliação de pequenas barragens. Brasília: Bureau of reclamation, 2002. Naghettini, Mauro. Engenharia de Recursos Hídricos: Notas de Aula. UFMG, 1999.VILLELA, 1975 Neto, Antônio Cardoso. Bueiros disponível em: <www.ana.gov.br> Prof. Carísia. Notas de aula da disciplina Barragens de terra e enrocamento. Disponível em: <http://www.carisia.com.br/> CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 55 www.pontodosconcutsos.com.br (CGU/2008 – ESAF - adaptado) O vertedor de serviço destina-se a descarregar apenas as grandes cheias, funcionando como sangradouro auxiliar e prevenindo o sangramento da barragem. (TCE-ES/2004) A vazão de água através de um vertedor retangular depende somente do comprimento da sua soleira e da velocidade de chegada da água na sua entrada. (CGU/2008 – ESAF - adaptado) Nos vertedores com níveis muito elevados, torna-se necessário prever a construção de estruturas dissipadoras de energia, destinadas a compatibilizar a velocidade do escoamento com as características de resistência do meio físico a jusante. (TCU/2007)A captação de água de superfície deve situar-se em um trecho reto do curso da água ou, caso isso não seja possível, em local próximo à sua margem externa. (TCU/2005) A construção de bueiros curtos, que terminam acima dos pés dos aterros, é recomendada para se evitarem erosões e voçorocas, que, por retroerosão, podem destruir a estrada. (PF/2004) No dimensionamento de drenos e bueiros em áreas florestais, deve-se calcular a vazão de pico da área de contribuição à montante, levando-se em conta um período de retorno de no mínimo 200 anos. (TCE-PI/2005)Uma barragem deve ser projetada para evitar a percolação excessiva de água. Os materiais de construção mais comuns são concreto e terra. Sobre esse tema, julgue os itens: (TCE-PI/2005-FCC-adaptado) É recomendável que a face de jusante seja revestida com material impermeável. (TCE-PI/2005-FCC-adaptado) As deformações do solo adjacente afetam mais as barragens de concreto. (TCE-PI/2005-FCC-adaptado) Barragens de concreto são mais indicadas para locais que podem apoiar-se em solos resistentes e impermeáveis. (TCE-PI/2005-FCC-adaptado) Um dos tipos de proteção do talude de montante de barragens de terra e enrocamento, largamente utilizado por motivos econômicos, é chamado de rip rap, que consiste de blocos de rocha bem granulada, lançados por caminhões basculantes e espalhados por tratores de lâminas e arrumados mecânica ou manualmente. CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 56 www.pontodosconcutsos.com.br (TCE-PI/2005-FCC-adaptado) Sobre a proteção dos taludes de jusante de uma barragem de terra a principal causa da erosão é a ação das chuvas e do vento. (TCE-PI/2005-FCC-adaptado) Sobre a proteção dos taludes de jusante de uma barragem de terra a grama é um dos principais métodos de proteção. Considere a seção transversal da barragem zonada apresentada na figura acima. Com relação às condições dessa barragem, julgue os itens subseqüentes. (TCE-ES/2004) O talude indicado pela letra A é denominado talude jusante da barragem. (TCE-ES/2004) O elemento indicado pela letra D é denominado plinto da barragem. (TCE-PE/2004) Nas barragens de enrocamento com faces de concreto típicas, os taludes de montante e de jusante da barragem são revestidos com placas de concreto de forma a reduzir a vazão de água que atravessa o corpo da barragem e aumentar a sua estabilidade. (PF/2004)A figura acima apresenta a seção transversal de uma barragem de enrocamento com núcleo de argila proposta para a formação de um reservatório. Com relação às condições apresentadas nessa figura e CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 57 www.pontodosconcutsos.com.br considerando que as regiões identificadas pelas letras A e B são constituídas de enrocamento, julgue os seguintes itens. (PF/2004) Na seção transversal apresentada, não foi previsto cut-off. (PF/2004) O componente indicado pela letra C representa um filtro e sua localização evita qualquer possibilidade de piping do material do núcleo argiloso. (PF/2004) O componente E representa uma cortina de injeção e está convenientemente posicionado de forma a reduzir substancialmente a vazão de água através do solo de fundação. (CODEBA/2006) As barragens de enrocamento, comuns na construção de açudes, são do tipo arco. (MPOG/2008)As barragens de terra ou de concreto são construções artificiais e os materiais que as constituem podem ser especificados e, portanto, conhecidos e controlados pelo projetista. O mesmo não ocorre com o terreno de fundação, o qual normalmente deve ser submetido a um tratamento para melhorar suas características de percolação. A respeito das diversas alternativas adotadas nesse tratamento, julgue os seguintes itens. Os diafragmas plásticos são uma solução moderna que consiste na escavação de uma vala estreita ou ranhura no solo da fundação preenchida com placas de plástico delgadas. As cortinas de estacas-prancha consistem na cravação de estacas- pranchas metálicas, de chapas bastante delgadas, até atingir o substrato impermeável. Poço de alívio é um poço aberto no corpo da barragem e preenchido com material granular, mais permeável que o solo de fundação. A construção de um rip-rap (camada de enrocamento) evita que a incidência de chuva na face do talude de jusante provoque sulcos de erosão. O efeito erosivo das ondas formadas na superfície da água do reservatório sobre o talude de montante pode ser combatido com o lançamento de uma camada de pedrisco ou com o plantio de grama em placas ou por meio de hidrossemeadura na superfície do referido talude. (CGU/2008 – ESAF - adaptada) As barragens de terra geralmente apresentam custos reduzidos quando comparados às barragens de concreto. São executadas com solos de granulometria fina a grossa, CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 60 www.pontodosconcutsos.com.br (MPU/2004 – ESAF – adaptada) As barragens de terra podem ser homogêneas, realizadas com um só tipo de material, ou zoneadas, as quais possuem núcleo e espaldares formados por materiais diferentes. (MPU/2004 – ESAF – adaptada) Tendo bases largas e taludes de baixa inclinação, as barragens de terra transmitem tensões elevadas em suas fundações, devendo ser construídas sobre rochas com boa capacidade de suporte. (MPU/2004 – ESAF – adaptada) O galgamento, que é a passagem de água sobre a barragem, causa graves problemas a barragens de terra, sendo que devem ser previstas estruturas de desvio e descarregadores de cheias como medidas de segurança. (CHESF/2002)Considerando a seção transversal de uma barragem construída sobre solo predominantemente siltoso e o esquema da figura acima, julgue os itens que se seguem. (CHESF/2002) Para as condições apresentadas na figura, a segurança da barragem contra problemas advindos do fluxo d’água pelo solo de fundação estará sempre garantida caso o seu núcleo argiloso penetre na camada de fundação até a metade da sua espessura. (CHESF/2002) A diferença de valores de rigidez dos materiais utilizados na barragem pode provocar o trincamento do núcleo argiloso. (TJDFT/2008) Uma das formas de ruptura hidráulica é a erosão interna, com progressão contrária ao fluxo de água, denominada retroerosão tubular ou piping. (TJDFT/2008)58 Em barragens construídas sobre terrenos de fundação permeáveis, é possível a ocorrência de ruptura hidráulica por levantamento. CURSO ON-LINE – AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS P/ TCU PROFESSORES: FREDERICO DIAS E RAFAEL DI BELLO 61 www.pontodosconcutsos.com.br (FSCP/2004) A crista, ou soleira, é a denominação dada à borda inferior de um vertedor. (TCU/2007)Os principais órgãos constituintes de uma barragem são o maciço, o extravasor, a usina hidrelétrica, a tomada d’água, a transposição de nível (eclusa e escada de peixes), o dissipador de energia, entre outros. Em relação a esses componentes, julgue os itens subseqüentes. (TCU/2007) Os extravasores, também identificados por vertedores ou vertedouros, são dispositivos de segurança responsáveis pela garantia da integridade de uma barragem; devem ser projetados e dimensionados com base em estudos hidrológicos e os seus resultados podem ser confirmados por meio de estudos em modelo reduzido. (TCU/2007) Se o local onde se pretende construir uma barragem é caracterizado por solo e subsolo que apresentam baixa capacidade de suporte, é recomendável a construção de barragens de contraforte devido ao menor peso destas. (DESO-SE/2004) A vazão que escoa por um conduto, em que o fluido (água) está sob pressão, pode ser medida por meio de vertedores. (IEMA-ES/2004) A vazão máxima é um valor associado a um risco de ser igualado ou ultrapassado. Esse dado é importante no dimensionamento de obras hidráulicas como vertedouros e canais de adução. (PF/2004) Vertedores são dispositivos utilizados para medir vazão em escoamento por um canal, sendo que a carga sobre a soleira medida a jusante do dispositivo permite determinar a vazão.