Conceitos e Tipos de Barragens

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Barragens
Você vai entender os principais conceitos e elementos para elaboração de projetos e operação de
barragens.
Profa. Mirella Dalvi dos Santos
1. Itens iniciais
Propósito
Conhecer os conceitos e os elementos relativos a barragens é importante para o desenvolvimento de um
projeto consistente, que considere as diretrizes técnicas presentes em normas, bem como para a boa
operação pós-obra.
Objetivos
Identificar os principais elementos e tipos de barragens.
 
Identificar os possíveis métodos construtivos e modos de falhas de barragens.
 
Reconhecer os princípios de projetos de barragens.
 
Listar os principais aspectos para garantir a segurança de barragens.
Introdução
Bem-vindo ao estudo sobre barragens. Este vídeo apresenta uma introdução clara e rápida aos conceitos
essenciais sobre o tema e à sua importância.
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1. Elementos e tipos de barragens
Breve histórico das barragens
Principais elementos e tipos de barragens
Assista ao vídeo e conheça os principais elementos e os diferentes tipos de barragens e suas funções.
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Há registros de que as barragens são obras civis presentes na humanidade desde civilizações mais antigas,
situadas no Egito, Médio Oriente e na Índia, geralmente, com a finalidade de reservar água, controlar cheias e
inundações de cidades.
 
Desde então, suas características, tipos de materiais, finalidade e técnicas construtivas se desenvolveram na
Engenharia, bem como o nosso conhecimento sobre o comportamento dos materiais envolvidos nessas
estruturas.
 
A Tabela apresenta alguns dados históricos sobre barragens, que evidenciam a evolução dessas estruturas.
Ano Local Registro Características gerais e
ocorrências
4.800 a.C. Egito
Barragem de Sadd-El-
Kafara
Altura: 12m
Destruída por
transbordamento
500 a.C. Sri Lanka Barragem de terra
Altura: 12 a 27m
Volume de material:
13.000.000m³
100 a.C.
Norte da Itália/
Sul da França
Barragens romanas Estrutura em arcos
1.200 d.C. Índia
Barragem Madduk-
Masur
Altura: 90m
Destruída por
transbordamento
1789 Espanha
Barragem de Estrecho
de Rientes
Altura: 46m
Destruída logo após
enchimento
1820 Inglaterra
Telford: Introdução de núcleos argilosos em barragens de
terra e enrocamento – garante estanqueidade das
barragens
Fim do
século XIX
EUA Barragem de Fort Peck
Altura: 76m
Volume de material:
100.000.000m³
1856 França Darcy: estudos de velocidade de percolação da água
Ano Local Registro Características gerais e
ocorrências
1859 Inglaterra Patente do primeiro rolo compactador a vapor
1904 EUA Primeiro rolo compactador pé de carneiro
1930-1940 EUA
Consolidação da Mecânica dos Solos como ciência
aplicada
1950 EUA Barragens de enrocamento – sem compactação
Atualidade
Diversos
Inserção de membranas para impermeabilização e uso de
terra armada
EUA Surgimento dos rolos compactados vibratórios
URSS Barragem de Nurek Altura: 312m
Tabela: Dados históricos de barragens.
Massad, 2010, p. 173.
As primeiras barragens brasileiras foram construídas com terra, no século XX, no Nordeste, como um plano de
ação para combate à seca.
 
Nessa época, não possuíamos todo o conhecimento sobre mecânica dos solos que temos hoje, de forma que
essas estruturas foram construídas com conhecimento empírico (a partir da observação).
 
Nas décadas de 60 e 70, o avanço das hidrelétricas impulsionou a construção de barragens no Brasil e,
atualmente, temos centenas de barragens em operação no país, de diversificadas características e
aplicações.
 
Acompanhe alguns registros de barragens construídas no Brasil, que representam marcos acerca das técnicas
construtivas dessas estruturas no país:
1908
Barragem do Guarapiranga - São Paulo
Técnica de aterro hidráulico e solo compactado por carneiros.
1942
Barragem de Coremas - Paraíba
Aplicação de novos conhecimentos da Mecânica dos Solos. Terra zoneada com cortina central de
concreto armado.
Altura: 47m
Extensão: 1,55km
1947
Barragem de Terzaghi - Rio de Janeiro
Técnicas modernas para o projeto e construção de barragens de terra, com a utilização de filtros
verticais. 
1982
Itaipu - Fronteira Brasil-Paraguai
Uma das Sete Maravilhas do Mundo Moderno.
Altura: 196m
Extensão: 7,919km
1984
Barragem de Tucuruí - Pará
Barragem de terra.
Altura: 78m
Extensão: 11km
1996
Barragem Serra da Mesa - Goiás
Barragem de enrocamento com núcleo de argila.
Altura: 154m
Extensão: 1,5km
Hoje, mundialmente, contamos com técnicas avançadas que nos permitem um controle tecnológico rigoroso
para a construção e operação de barragens cada vez maiores, mais seguras e de maior eficiência.
Elementos principais de uma barragem
Uma barragem é composta basicamente pelos seguintes elementos:
 
Crista: topo.
 
Pé: ponto mais baixo.
 
Taludes: faces com decaimento.
 
Ombreiras: laterais da barragem, desde a crista até o pé.
 
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Maciço: corpo da barragem.
 
Reservatório: região de retenção de material.
 
Para referenciar uma barragem, chamamos a região do reservatório de montante, e a oposta de jusante. Ou
seja, teremos os taludes de montante e de jusante.
 
Usualmente, as barragens podem ser construídas em várias etapas, de forma que o talude seja escalonado.
Assim, separa-se cada talude por bermas, que podem servir de acesso para inspeções visuais e manutenções
periódicas da estrutura.
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Terminologia dos elementos de barragens - seção transversal.
Já para referenciar as ombreiras, ficamos de costas para o reservatório: teremos a ombreira direita e a
esquerda.
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Terminologia dos elementos de barragens - 3D.
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A geometria da barragem é então definida pela altura dos taludes e pela inclinação dos taludes, sejam essas
globais ou entre bermas. Além das larguras das bermas e da crista.
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Aspectos geométricos principais de barragens.
Outros elementos importantes em uma barragem, os quais estudaremos em maior profundidade
posteriormente, são:
 
Drenagem interna (filtro)
 
Drenagem superficial
 
Reservatório
 
Extravasor
 
Instrumentação
 
Revestimento dos taludes e bermas
 
Observe a imagem.
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Elementos de barragens
Tipos de barragens
As barragens podem ser classificadas principalmente de acordo com seu porte, seu material de construção, 
material de contenção e sua técnica construtiva.
 
As barragens de grande porte são aquelas que possuem altura superior a 15m, ou entre 10 e 15m, desde que
um dos seguintes critérios sejam atendidos:
 
O comprimento da crista seja igual ou superior a 500m.
 
O reservatório possua capacidade volumétrica superior a 1.000.000m³.
 
O vertedouro possua capacidade de vazão superior a 2.000 m³/s.
 
A fundação possua criticidades.
 
O projeto seja não convencional.
 
Em relação ao material de contenção, as barragens podem
servir para a retenção de água, sedimentos ou rejeitos,
sendo esses dois últimos muito comuns em barragens de
mineração.
 
As possíveis técnicas construtivas serão abordadas posteriormente; por ora, veremos a classificação das
barragens pelo seu material de construção.
Barragens de terra
As barragens de terra são as mais comuns no Brasil. Para a construção, o solo compõe o aterro formando o
maciço da barragem.
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Barragem de terra.
O empréstimo de material pode ser de materiais disponíveis não convencionais, por exemplo, o rejeito, um
subproduto do beneficiamento de minérios.
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Barragem de terra.
Barragens de terra e enrocamento
Barragens de terra e enrocamento sãointerativo
	Estudos hidrológicos e hidráulicos
	Conteúdo interativo
	Estudos ambientais
	Verificando o aprendizado
	4. Aspectos de segurança em barragens
	Operação de barragens
	Principais aspectos para a segurança de barragens
	Conteúdo interativo
	O Manual de Operação deve conter qual deve ser a frequência das inspeções nos elementos da barragem e como a identificação de anomalias devem ser registradas em Fichas de Inspeções, para serem posteriormente tratadas.
	Inspeção de rotina
	Inspeção de segurança regular
	Inspeção de segurança especial
	Inspeção de emergência
	Atenção
	Instrumentação
	Como identificar anomalias?
	Drones
	Réguas linimétricas
	Instrumentos de monitoramento e controle
	Marcos superficiais
	Placas de recalque
	Inclinômetros
	Radar orbital
	Geofones
	Medidores ou indicadores de nível d’água
	Piezômetros
	Medidores de vazão
	Poços de monitoramento
	Classificação de barragens
	No Brasil, a Política Nacional de Segurança de Barragens (PNSB) estabelecida pela Lei nº 12.334/2010 – Lei de Segurança de Barragens tem o objetivo de garantir que os padrões e ações que garantam a segurança da barragem sejam seguidos, a fim de se reduzir a probabilidade de acidentes.
	Nível 0
	Nível 1
	Nível 2
	Nível 3
	Documentos de segurança de barragens
	Desativação de barragens
	Descomissionamento
	Descaracterizada
	Além da estabilidade, o empreendedor deve aplicar medidas de remediação da área afetada e tratamento do entorno para reincorporação ao relevo e ao meio ambiente. Para tal, é preciso que haja estudos ambientais, hidrológicos e socioeconômicos na região, a fim de que haja o reestabelecimento da fauna e flora local.
	Atenção
	Verificando o aprendizado
	5. Conclusão
	Considerações finais
	Podcast
	Conteúdo interativo
	Explore +
	Referênciasestruturas cujo maciço é construído com enrocamento (pedra de mão)
e um núcleo argiloso, que imprime estanqueidade à barragem. 
Barragem de enrocamento.
Como o enrocamento é um material que apresenta alta resistência, barragens desse tipo tendem a ser mais
estáveis, permitindo serem construídas com taludes mais íngremes quando comparadas com as barragens de
terra.
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Barragem de enrocamento.
Barragem de enrocamento com septo a montante
Outra técnica para garantir a estanqueidade de barragens de enrocamento é a implantação de septos no
talude de montante que impermeabilizem essa face. Podem ser citados septos de placas de concreto ou
material geotêxtil.
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Barragem de enrocamento com septo a montante.
Barragem de concreto
As barragens de concreto funcionam como muros de arrimo, contendo o material a montante por peso próprio
ou por compressão.
Barragem de concreto com contrafortes.
Estruturas que trabalham com peso próprio, também chamadas de muros de gravidade, são aquelas em que o
peso próprio da estrutura (P) é responsável por equilibrar as ações instabilizadoras do sistema: o empuxo do
material de montante (E); e a subpressão da fundação (U).
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Barragem de concreto por gravidade.
A fim de se reduzir as ações atuantes na barragem, pode-se adotar barragens de concreto estrutural
formadas por lajes inclinadas associadas a contrafortes. A inclinação fará com que o empuxo do material de
montante seja decomposto em duas parcelas: uma vertical, que se somará ao peso próprio e será
estabilizante; e outra horizontal, que será desestabilizante.
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Barragem de concreto por gravidade com contrafortes.
Assim como estruturas de contenções, as barragens de concreto devem passar por verificações estáticas de
deslizamento, tombamento e capacidade de suporte da fundação.
Arco com dupla curvatura
Barragens em arcos são possíveis devido à possibilidade de moldagem do concreto no formato desejado. 
Barragem em arco.
Essas estruturas trabalham à compressão (solicitação que o concreto resiste bem), e devem ser engastadas
em vale fechado de formação rochosa.
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Barragem de concreto com dupla curvatura.
Ressalta-se que as barragens de concreto, embora em um
primeiro momento não pareçam ser pertencentes ao
curso de Obras de Terra, são construídas sobre um solo de
fundação e, portanto, recaem em um problema clássico de
geotecnia.
Escolhendo um tipo de barragem
O engenheiro civil, diante de tantas opções para construir barragens, pode ter dúvida de qual o tipo mais
adequado quando deve resolver um problema de engenharia específico. Para nortear a tomada de decisão,
esse profissional deve avaliar, principalmente, os aspectos:
Geológicos-
geotécnicos
Associados à fundação da região em que se deseja construir a
barragem, como tipo de solos e rochas constituintes (litologia,
consistência e existência de estruturas como fraturas e falhas).
Hidrológicos-
hidráulicos Dados pluviométricos, existência de nascentes e bacia de contribuição.
Topográficos Se a região é em vale, montanhosa ou plana, e se há a existência de
talvegues.
Ambientais Tipos de licenças necessárias para a implantação.
Materiais de
empréstimo Quais os materiais disponíveis para a construção da barragem.
Custo Dinheiro disponível para a construção, operação e manutenção da
estrutura.
Clima Alguns materiais exigem que a construção seja realizada apenas em
época de secas.
Prazo Ligado ao fator supracitado, regiões chuvosas podem ter a construção
de barragens arrastadas por anos devido ao impedimento construtivo.
Experiência
pessoal
O conhecimento de casos anteriores é a principal forma na qual é capaz
de se antever possíveis problemas.
 
Exemplo das Barragens de Capivari-Cachoeira e Rio Verde
Massad (2010) cita que a Barragem Capivari-Cachoeira, próximo à cidade de Curitiba – Paraná, levou 5 anos
para ser construída, uma vez que a alta pluviosidade da região impossibilitou uma maior produtividade na
execução da estrutura.
 
Nessa mesma região, também se relata a Barragem Rio Verde, que possuía um prazo de construção de
apenas 2 anos, mas o material de empréstimo apresentava teor de umidade acima da ótima para
compactação, além de ter sido identificado solo mole na fundação.
 
A solução nada convencional para essa estrutura foi utilizar uma barragem em aterro úmido, com núcleo
compactado 5% acima da umidade ótima, associada a bermas de equilíbrio, de forma a não atrasar o
cronograma da obra.
Curiosidade
Devido aos materiais disponíveis e experiência acumulada, as barragens mais comuns no Brasil são as
de terra e de terra-enrocamento. 
A Tabela apresenta alguns dados para conhecimento e tomada de decisões, que leva em conta a geometria e
o volume usual de barragens em relação à altura (H), associados ao custo relativo estimado.
Tipo de Barragem Base Volume (m³/m) Custo relativo
Terra homogênea 5,5 H 2,75 H² 1
Enrocamento 3,7 H 1,8 H² 1,5
Concreto massa 0,8 H 0,4 H² 5
Tabela: Custo relativo e geometria usual para diferentes tipos de barragens.
Adaptada de Massad, 2010, p. 183. 
Verificando o aprendizado
Questão 1
Abaixo, tem-se um desenho esquemático de uma barragem. Os termos corretos para os
elementos identificados de (i) a (v) são, respectivamente:
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A Crista, talude de jusante, maciço, reservatório, talude de montante.
B Crista, talude de montante, maciço, reservatório, talude de jusante.
C Maciço, talude de jusante, reservatório, crista, talude de montante. 
D Maciço, crista, talude de montante, reservatório, talude de jusante. 
E Crista, reservatório, talude de montante, talude de jusante, maciço. 
A alternativa B está correta.
Segundo a terminologia adequada de barragens, podemos dizer que os itens são: (i) topo da barragem =
crista; (ii) face inclinada a montante = talude de montante; (iii) corpo da barragem = maciço; (iv) região de
retenção = reservatório; (v) face inclinada a jusante = talude de jusante.
Questão 2
Considera-se que as barragens de terra-enrocamento são as que possuem maior estabilidade
geotécnica. Sobre essas barragens, pode-se afirmar que:
A Os taludes desse tipo de barragem são mais abatidos.
B O enrocamento possui baixo ângulo de atrito, inferindo estabilidade.
C O enrocamento é um material de baixa permeabilidade.
D O núcleo argiloso garante a estanqueidade da estrutura.
E O núcleo argiloso possui alto ângulo de atrito, inferindo estabilidade.
A alternativa D está correta.
O enrocamento é um material que tem elevado ângulo de atrito, inferindo estabilidade e possibilitando
estruturas mais íngremes. Seu alto coeficiente de permeabilidade exige que a estanqueidade da estrutura
seja garantida com a associação de um elemento impermeabilizante. No caso de barragens de terra-
enrocamento, a estanqueidade é garantida com a implementação de um núcleo argiloso.
2. Métodos construtivos e modos de falha
Métodos construtivos de barragens
Assista ao vídeo e entenda os principais métodos construtivos utilizados na construção de barragens.
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Além dos tipos de barragens já explorados em relação ao material do maciço, as barragens também podem
ser classificadas de acordo com o seu método construtivo, que pode ser por aterro hidráulico ou aterro
compactado.
Aterro hidráulico
O material que comporá o maciço é transportado em suspensão com água, por meio de tubulações e
disposto na área da barragem. Quando lançado, o material é segregado devido às diferentes
granulometrias dos grãos. As areias formam os taludes,e o núcleo da estrutura é composto de
material mais fino (siltes e argilas). Essas barragens possuem baixo custo de construção, mas
admitem inclinações mais abatidas para os taludes, além de poderem ter a segurança comprometida,
visto que o material é suscetível à liquefação.
Aterro compactado
A construção do maciço é como aterros comuns, onde são lançadas camadas de material com teor de
umidade próximo da umidade ótima, obtida de ensaios de compactação e, posteriormente,
compactada pelo equipamento mais adequado de acordo com o tipo de material lançado. É a técnica
mais recomendada e mais segura.
Alteamentos
Em barragens de mineração para contenção de rejeitos, a fim de se aumentar a capacidade volumétrica do
reservatório, sucessivos alteamentos podem ser empregados a partir de um dique de partida de enrocamento
ou solo compactado. Esses alteamentos podem ser construídos:
A montante
Neste tipo de alteamento, o maciço da barragem sobe em direção a
montante, de forma que o material de aterro é apoiado sob o material do
reservatório. Quando o alteamento é apoiado sobre rejeitos, deve-se
tomar cuidado com a capacidade de suporte desse material, a fim de se
evitar rupturas. O método a montante é o método mais barato e rápido,
mas o que apresenta menor controle tecnológico da construção e sério
risco de ruptura por erosão e dificuldade de drenagem, constituindo no
método menos seguro de alteamento.
A jusante
Construção do maciço em direção a jusante, de forma que os degraus do
alteamento ampliam a altura e a base da barragem. Por demandar um
maior volume de material, é um método mais caro, porém, mais seguro e
com menor probabilidade de ruptura interna em relação ao método a
montante.
A linha de centro
Os alteamentos do maciço são dados nas duas direções (montante e
jusante), consumindo menos material em relação aos aterros de jusante e
ocupando menos espaço. É o método mais seguro em relação aos acima.
Ruptura de barragens
Segundo Massad (2010), de um levantamento realizado na década de 60 para 1620 barragens na Espanha,
cerca de 19% apresentaram problemas. Observe o gráfico.
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O gráfico apresenta os seguintes dados: 
 
A problemas na fundação (40%).
 
Ao vertedouro (23%).
 
A falhas na construção (12%).
 
Do levantamento realizado pelo International Committee on Large Dams (ICOLD), de 236 incidentes
envolvendo barragem, 70% estavam relacionados às barragens de terra, sendo os problemas associados a:
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Falhas de projeto (32%). 
 
Investigações inadequadas (30%).
 
Falhas na construção (15%).
 
Conforme gráfico. 
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Também, segundo pesquisas realizadas pelo ICOLD, o percentual de ruptura de barragens é de 2,2% para
estruturas construídas até 1950, e de 0,5% para barragens construídas após essa data. Outra estatística é que
cerca de 70% das rupturas ocorreram em barragens durante os 10 primeiros anos de operação.
Principais falhas em barragem
Diz-se que uma falha é a perda de desempenho estrutural ou da funcionalidade de uma estrutura de
engenharia. Os principais modos de falha em barragem são: galgamento, piping, instabilização e liquefação.
As causas relacionadas estão associadas a eventos hidrológicos, problemas geológico-geotécnicas e
ocorrência de sismos.
Galgamento
É a superação da crista pelo material do reservatório.
Piping
É uma erosão interna progressiva do maciço, que passa a ser um caminho preferencial de percolação
com carreamento de partículas. Esse fenômeno pode ser evitado pela implantação de filtro no maciço
da barragem.
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Instabilização
É a ruptura clássica de taludes ou do material de fundação, devido à perda de resistência por
saturação ou pela mobilização de uma carga a qual o material não consegue suportar.
Liquefação
É o fenômeno no qual o solo, devido a uma solicitação não drenada em um material de
comportamento contrátil quando submetido ao cisalhamento, perde tensão efetiva e se comporta
como um fluido, que não possui resistência ao cisalhamento e escoa até o repouso.
Observe um exemplo de formação de piping na barragem da Pampulha.
Formação de piping na barragem da Pampulha, Belo Horizonte – MG (1954).
A tabela a seguir apresenta a incidência dos modos de ruptura em percentual, para 1462 barragens de grande
porte construídas até 1982. Observa-se que o piping no maciço da barragem é o principal modo de falha que
ocorre nessas estruturas.
Modo de falha % de rupturas
Galgamento 46
Piping no barramento 31
Piping na fundação 15
Instabilidade do talude 46
Abalo sísmico 2
Piping do barramento para a fundação 2
Tabela: Estatísticas de rupturas em barragens (até 1982).
Adaptada de Ladeira, 2007, p. 1. 
Além dessas falhas, cita-se a possibilidade de erosões nos taludes do barramento, que podem ser combatidos
com a implantação de rip-rap, que são camadas de enrocamento e transição, ou de pedriscos e vegetação
por biomantas ou hidrossemeadura.
Riscos associados
Não é desejável que a barragem apresente as rupturas já exibidas neste conteúdo. No entanto, no projeto
dessas estruturas, é importante levantar quais são os possíveis riscos associados, de forma que, caso a
ruptura venha a ocorrer, a mitigação dos problemas causados seja rápida e eficiente.
Alagamento
Um dos riscos associados à ruptura de barragens é o alagamento.
Barragens de água ou de sedimentos, quando rompidas, podem
desencadear no carreamento do material reservado por vários
quilômetros, alterando o ecossistema local, afetando a fauna e a flora,
alterando o microclima da região, causando eutrofização, além de
alterar a dinâmica hidrológica da região como um todo. Infelizmente, o
alagamento também pode estar associado a perdas materiais e de
vidas.
Contaminação do meio ambiente
Outro risco associado às rupturas de barragens é a contaminação do
meio ambiente, seja no solo ou lençóis freáticos, principalmente,
quando o material contido é contaminante e/ou possui metais pesados.
Dam break
A análise do impacto de ruptura de barragens pode ser realizada por meio de programas computacionais.
Conhecido como “dam break”, a análise é hidrodinâmica e realizada a partir da alimentação do programa com
dados sobre os materiais da barragem e do material reservado, dados topográficos do entorno e do modo de
falha mais provável.
 
A partir de parâmetros reológicos e geotécnicos desses materiais, o programa simula a propagação dos
materiais como consequência da ruptura. O resultado dessa análise são mapas de inundação que dão uma
ideia da magnitude da ruptura: sua extensão, altura e velocidade.
Mapa de inundação de um dam break.
Essa modelagem é muito útil para o conhecimento dos riscos associados às eventuais rupturas, e permite que
sejam elaborados planos de ações e emergência caso venham ocorrer. A partir dessas análises, definem-se,
dentre outros aspectos, a Zona de Autossalvamento (ZAS) e a Zona de Segurança Secundária:
Zona de Autossalvamento
Região que está até 10km ou a 30 minutos do
ponto de rompimento da barragem. A
população é responsável pelo deslocamento
para fora da mancha e por ir para uma zona
mais segura por conta própria, pois não há
tempo hábil para a ação de agentes públicos.
Zona de Segurança Secundária
Região que está após 10km ou 30 minutos do
ponto de rompimento da barragem. O tempo é
suficiente para que a população dessa zona se
desloque para pontos de encontro de
acolhimento, desde que sejam adequadamente
treinadas.
Além dos riscos associados às rupturas, outras consequências que podem ser citadas são os impactos
financeiros e da imagem do empreendedor da barragem.
Casos de ruptura de barragens
Para exemplificar as causas e consequências associadas às rupturas de barragens, vamos tomar
conhecimento sobre alguns casos históricos.
Barragem de Fort Peck (EUA)
Construída no final do século XIX com a finalidade de abastecimento de água pela técnica do aterrohidráulico,
possuía 70m de altura, inclinação dos taludes de 1V:5H (aproximadamente 6,4km de extensão e capacidade
de conter um volume de 100.000.000m³. A fundação era composta por aluvião arenoso de 40m de espessura.
 
A ruptura ocorreu em 1938, durante a sua construção, devido à liquefação do talude de montante. A ruptura
deu-se em uma extensão de cerca de 500m de comprimento e volume de aproximadamente 6.500.000m³.
 
O material rompido deslocou-se por 450m em poucos minutos até alcançar o repouso a uma inclinação de 1V:
20H (aproximadamente 2,9˚ 2,9°). Essa barragem culminou o início do estudo dos materiais quanto à
suscetibilidade à liquefação.
Ruptura da barragem de Fort Peck.
Barragem de Malpasset (França)
A barragem era construída em arco de dupla curvatura, apresentava 60m de altura, largura de crista de 1,5m,
base de 6,8m e capacidade de contenção do volume de 50.000.000m³ de água para abastecimento da
população e controle de cheias.
 
O rompimento deu-se em 1959, e é relato que a causa foi a ruptura por cisalhamento na rocha de apoio que
apresentava descontinuidades, além da formação de uma zona argilosa na base da barragem, que diminuiu a
permeabilidade da fundação.
 
A onda do material atingiu 40m de altura a uma velocidade de 70km/h, causando a morte de 423 pessoas,
além de ter afetado cerca de 7000 habitantes e ter causado graves danos materiais na cidade de Fréjus.
Ressalta-se que há relatos de que algumas semanas antes da ruptura dessa barragem, trincas e fendas foram
identificadas na barragem, próximo à fundação.
Barragem de Malpasset após a construção (à esquerda) e após ruptura (à direita).
Barragem de Vajont (Itália)
Na época, era a maior barragem do mundo construída em arco de dupla curvatura, apresentando cerca de
265m de altura, 160m de comprimento e capacidade volumétrica de reservar 150.000.000m³ de água. Sua
finalidade era a geração de energia elétrica.
 
A ruptura deu-se em 1963 devido ao escorregamento no maciço rochoso, muito fraturado. Relata-se que o
volume de 260.000.00m³ de material escoou em apenas 45 segundos, formando uma onda de 250m de altura
sobre a barragem. Entre 2000 e 2600 pessoas faleceram nesse acidente, e foram identificados sismos em
diversas cidades europeias.
Barragem de Vajont.
Barragem de Baldwin Hills (EUA)
Esta barragem de terra foi construída em 1951, com altura média de 22m e máxima de 71m, reservatório com
capacidade volumétrica de sob uma região com falhas geológicas, solos colapsíveis e erodíveis.
 
A ruptura deu-se em 1963, após 12 anos de operação da estrutura, devido, provavelmente, ao fraturamento da
impermeabilização entre o contato entre a barragem e a fundação, que causou piping e cavernas locais.
 
No dia do rompimento, foi identificada uma infiltração na barragem, quando se tentou iniciar o esvaziamento
do reservatório. Após 4 horas e meia após a identificação da anomalia, uma brecha formou-se e levou a
barragem à ruptura.
Ruptura da barragem de Baldwin Hills.
Barragens de Banqiao e Shimantan (China)
O complexo de barragens possuía a função de controle de cheias e geração de energia elétrica. A ruptura
deu-se em 1975, devido à ação de fortes chuvas e do Furacão Nina, causando o óbito de mais de 25 mil
pessoas por afogamento, além de outras 145 mil devido à fome e epidemias decorrentes da inundação.
Ruptura da barragem de Banqiao.
Barragem Fundão (Brasil)
A barragem de Fundão, localizada no município de Mariana – Minas Gerais, alteada com rejeitos de mineração
com a técnica a montante com uma altura de 150m, rompeu-se em novembro de 2015.
 
A barragem passava por um processo de alteamento para aumento da capacidade do reservatório, quando
apresentou um vazamento. Em menos de uma hora, após a identificação dessa anomalia, a ruptura ocorreu
causando a mobilização de 62.000.000m³ de lama, 19 óbitos, diversos desaparecimentos e 600 desabrigados.
 
Na lama, foram identificados metais pesados, como arsênio, chumbo e mercúrio, que atingiram o Rio Doce nos
estados de Minas Gerais e Espírito Santo, causando a interrupção do abastecimento de água para milhares de
pessoas e danos severos ao ecossistema da região afetada.
Lama rompida da barragem de Fundão.
Barragem 1 – Córrego do Feijão (Brasil)
Localizada em Brumadinho, município de Minas Gerais, essa barragem foi construída em 1976 seguida por
alteamentos com a técnica de montante com rejeitos de mineração. A ruptura ocorreu em janeiro de 2019, e a
onda de rejeito alcançou uma velocidade de 80km/h.
 
As sirenes de alerta da região não funcionaram, causando a morte de cerca de 260 pessoas. Além do efeito
social de perdas materiais e de vidas, o rompimento causou grande impacto ambiental e econômico na região.
Trabalha-se com a hipótese de liquefação dos materiais como causa da ruptura.
Barragem 6 após a ruptura da ruptura da barragem 1.
Os casos aqui estudados de ruptura de barragens
reforçam a importância dos estudos geológico-
geotécnicos que antecedem à elaboração do projeto de
barragens. A identificação de materiais críticos deve ser
tratada e, após a construção da estrutura, o
comportamento deve ser monitorado a fim de se avaliar a
eficiência do tratamento empregado.
 
Também é importante observar que grande parte das rupturas se deram com um “aviso prévio” e, nos mínimos
sinais de que alguma catástrofe pode ocorrer, o sinal deve ser tratado com seriedade.
 
Essas rupturas devem ser encaradas como lições aos engenheiros civis, de forma a evitar novos desastres por
causas já conhecidas no meio técnico.
Verificando o aprendizado
Questão 1
Dentre os tipos construtivos de alteamento de barragens, o mais seguro é o método:
A A montante
B Aterro hidráulico
C Linha de centro
D A jusante
E Ponta de aterro
A alternativa C está correta.
Os alteamentos do maciço por linha de centro são dados nas duas direções (montante e jusante), sendo
essa a técnica mais segura em relação às demais alternativas.
Questão 2
O modo de falha no qual há a formação progressiva de tubos devido à erosão interna do
maciço de uma barragem é chamado de:
A Piping
B Galgamento
C Instabilização da fundação
D Instabilização dos taludes
E Liquefação
A alternativa A está correta.
O enunciado refere-se ao piping, modo de falha no qual há erosão interna progressiva devido a um fluxo
desordenado com carregamento do material do maciço.
3. Princípios de projeto de barragens
Fases de um projeto
Princípios de projetos de barragens
Assista ao vídeo e aprenda os princípios fundamentais que orientam o projeto de barragens.
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Antes da construção de uma barragem, o projeto e o planejamento de uma barragem passam por várias
etapas de estudo que se diferem quanto ao nível de detalhamento e de informações disponíveis.
 
Essas fases, descritas a seguir, devem ser seguidas sempre que possível, já que ignorar ou “pular” uma dessas
fases poderá ocasionar problemas encontrados durante a execução e a operação da barragem, que poderiam
ter sido identificados e tratados previamente.
Viabilidade
O estudo de viabilidade consiste na primeira etapa do projeto. É quando se deve reunir todas as informações e
dados necessários para se investigar se existem particularidades ou criticidades que devem ser observadas
nas demais fases de projeto. 
 
Para tal, são analisados e levantados aspectos sociais, ambientais, econômicos, topográficos, geológicos,
geotécnicos e hidrológicos.
 
Ao final dessa etapa, o empreendedor deve decidir se a obra é viável em termos de prazo, custos e seus
impactos. Caso positivo, segue-se para as próximas etapas de projeto. Caso contrário, deve suspender o
projeto. Se outra área ou outra estrutura seja idealizada, o estudo de viabilidade deverá ser recomeçado
considerando os novos parâmetros.
Exemplo
A constatação de que na região há uma espessa camada de argila mole. Se o custo de escavação ou
tratamento dessa fundação for muito maior do que o valor que o empreendedor estejadisposto a
investir, o melhor a se fazer é abandonar a região e procurar outra mais adequada. 
Projeto conceitual
No projeto conceitual, sendo constatada a viabilidade da barragem, são realizados estudos de alternativas
com a proposição de alguns arranjos para a estrutura e seus métodos construtivos. Também são realizados 
estudos preliminares de estabilidade geotécnica e são definidos quais serão os dispositivos de drenagem
necessários.
Atenção
É imprescindível que o projeto conceitual seja realizado já com um reconhecimento de campo e, se
possível, com resultados de investigação geotécnica e dados hidrológicos recentes. Também é
necessário conhecer a área de empréstimo que fornecerá o material a ser adotado na construção do
maciço. 
Ao final do projeto, tem-se um arranjo definido, que deverá ser mais bem detalhado nas próximas etapas de
projeto. Será importante, então, especificar quais são as investigações geológico-geotécnicas
complementares a serem realizadas para subsidiar os estudos da próxima etapa, a fim de se evitar eventuais
surpresas na fase de execução. Nessa fase, já será possível levantar, mesmo que preliminarmente, quais são
os custos dos materiais e da mão de obra para a implantação da barragem.
Projeto básico
No projeto básico, deve-se avançar com o arranjo escolhido no projeto conceitual. Os elementos da barragem
como extravasor, drenagem interna, drenagem superficial e acessos devem ser dimensionados a partir de
procedimentos e normas consagradas nas boas práticas de engenharia. 
 
A instrumentação deve ser definida, bem como o plano de operação da barragem, e os equipamentos que
deverão ser utilizados para a construção da estrutura.
 
O nível de detalhamento dos desenhos e documentos dessa fase são suficientes para a implantação em
campo. Logo, o orçamento e o cronograma físico da obra nessa etapa são próximos ao da realidade.
Projeto executivo
O projeto executivo compreende ao tempo de construção até a finalização da obra, em que pequenos ajustes
são realizados no projeto básico, em atendimento às necessidades e possíveis alterações identificadas em
campo.
Estudos de arranjo
O arranjo da estrutura consiste nas características geométricas dos elementos da barragem.
 
Barragem de concreto
 
Para o maciço de uma barragem de concreto, é usual a utilização de uma base que seja de 70 a da
altura. Caso seja a barragem de concreto e dupla curvatura, é usual a utilização de uma razão entre a largura e
a altura da barragem inferior a 2,5.
 
Barragens de terra
 
As barragens de terra possuem características que dependem do tipo de material que será empregado no
maciço, pois essas serão importantes para a sua estabilidade geotécnica. É comum, por exemplo, adotar uma
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inclinação dos taludes de montante de 3H:1V (aproximadamente 18°), e de 2,5H:1V (aproximadamente 22°)
para o talude de jusante. Já quando se associa o enrocamento às barragens de terra, é possível ter taludes
mais íngremes, de inclinação de 1V:1,6H a 1V:2,2H(de 32° a 24°).
 
Barragens de aterro hidráulico
 
Barragens construídas com o método de aterro hidráulico são mais abatidos, da ordem de 1V:5H (cerca
de 11°). Dessa forma, barragens desse tipo consomem mais material e exigem uma maior área para a
formação do maciço.
 
Largura da crista e das bermas
 
A crista e as bermas das barragens, geralmente, servem de acesso para os veículos e equipamentos de
operação da barragem. Portanto, suas larguras, normalmente, são superiores a 3,0 ou 5,0m, considerando o
tráfego em mão única.
Atenção
A escolha das larguras deverá ser pautada pelo tipo de veículo que se espera trafegar na barragem. 
Altura da barragem
 
Quando a altura da barragem é tal que a distância entre o pé e a crista forma um talude de inclinação superior
aos supracitados, escalona-se o talude de jusante em pequenas alturas, geralmente, de no máximo 10m.
 
Definindo-se a geometria, pode-se estimar o volume de
material necessário para a implantação da barragem, onde
devem ser avaliados aspectos construtivos importantes,
como volume de terraplanagem ou de concreto
bombeado, região da área de empréstimo, dentre outros.
 
As disposições construtivas dadas neste item são orientativas. Para a validação de uma geometria, é
importante realizar os estudos que seguem.
Estudos geológicos
Os estudos geológicos compreendem, principalmente, o reconhecimento da fundação do barramento. Para
tal, além de dados documentados por mapas geológicos regionais, deve-se realizar um mapeamento de
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campo que visará reconhecer, por análise táctil visual, quais são os horizontes superficiais encontrados na
região.
Para uma investigação profunda, empregam-se métodos de sondagem, como o de simples
reconhecimento (SPT), penetração de cone (CPT), ensaio dilatométrico (DMT) e sondagens
rotativas. Algumas dessas técnicas permitem que sejam recolhidas amostras para caracterização
completa em laboratório. Para este fim, também podem ser utilizadas outras técnicas de
amostragens, como abertura de poços e trincheiras de inspeção.
Ao final do estudo geológico, será possível obter o mapeamento da área onde a barragem será implantada,
inclusas possíveis estruturas geológicas, como falhas, intrusões e famílias que possam afetar na estabilidade
da barragem.
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abaixo.
Mapa geológico.
Com o arranjo da estrutura definido, poderão ser traçadas seções para avaliar a estabilidade geotécnica para
validação da geometria do barramento. O sobrepeso causado pelo sistema da barragem também poderá ser
utilizado para avaliar a hidrodinâmica da região após a construção da barragem, de forma que as subpressões
e o nível freático possam ser antevistos e possam guiar a locação da instrumentação necessária para o
monitoramento da estrutura.
Estudos geotécnicos
Os estudos geotécnicos de um projeto de barragem envolvem, principalmente: o tratamento da fundação, a
estabilidade e a drenagem interna.
Tratamento da fundação
Consiste em melhorar as condições de suporte da fundação. Caso na etapa de estudos geológicos sejam
identificados materiais moles ou inconsolidados, o engenheiro geotécnico deverá estudar a possibilidade de
remover o material crítico por meio de um projeto específico de escavação. As escavações são vantajosas do
ponto de vista de eliminar o material crítico. No entanto, só serão viáveis caso o material esteja em superfície
e não sejam muito espessos.
Atenção
A atividade de escavação deve ser planejada com cautela, levando em consideração a estabilidade das
paredes e a segurança dos funcionários envolvidos na operação. 
Em um caso de fundação que não seja possível a remoção do material, pode-se aplicar técnicas de 
melhoramento, como a injeção de calda de cimento (jetgrouting).
 
Caso o material a ser disposto seja contaminante, será necessário impermeabilizar o contato com a fundação,
para isso, é comum a utilização de argila compactada ou de material geotêxtil.
Estabilidade
Após garantir que a fundação da barragem é adequada para receber o sobrepeso, deve-se validar a
geometria escolhida para a barragem. Para tal, a forma mais comum é realizar análises de estabilidade com a
utilização da Teoria de Equilíbrio Limite, a partir da seção geológica com a implantação da barragem, do
conhecimento do comportamento da superfície freática e dos parâmetros geotécnicos dos materiais que
compõem a seção.
 
De posse das seções geotécnicas e do coeficiente de permeabilidade dos materiais, também é possível
realizar análises de percolação, em que será possível obter vazões, além de antever como a freática e as
poro-pressões irão se comportar após a construção da barragem.
Comentário
Esse modelo poderá ser confrontado com a análise hidrogeológica dinâmica. 
Em programas mais sofisticados, que utilizam elementos finitos, é possível realizar também análises de tensão
x deformação, de forma a prever os deslocamentos e recalques esperados para os materiais da fundação.Diversos são os programas disponíveis para a realização dessas análises geotécnicas. Os mais comuns são
em 2D, cujo resultado das análises de estabilidade são os fatores de segurança. Esses fatores devem ser
confrontados com os mínimos estabelecidos em norma, de forma a validar ou não a geometria proposta.
 
Caso a geometria da barragem seja validada, deve-se partir para o detalhamento da barragem.
Drenagem interna
O próximo passo dos estudos geotécnicos consiste em dimensionar a drenagem interna da estrutura. Esse
elemento tem a finalidade de agir como o caminho preferencial da água dentro da barragem, controlando as
poro-pressões e evitando o carreamento de material e erosões.
 
Dos tipos de drenagem interna mais usuais, os mais comuns encontram-se ilustrados nas imagens abaixo:
Ausência de drenagem
Não recomendado, pois a percolação dependerá apenas da característica do
maciço. Pode favorecer o piping e comprometer a estabilidade geotécnica da
estrutura.
Enrocamento de pé
A percolação ocorre pelo maciço, mas a jusante é concentrada no pé da
estrutura. O carreamento de material pode ser verificado por inspeções de
turbidez na água que sai do dreno.
Tapete drenante (dreno de fundo)
Aumenta a zona de captação de água e modifica o comportamento da
freática no maciço.
Filtro vertical (chaminé)
Diminui consideravelmente a percolação no maciço, diminuindo a
possibilidade de piping.
Filtro vertical inclinado para jusante
Aumenta a estabilidade do talude de montante.
Filtro vertical inclinado para montante
Aumenta a estabilidade do talude de jusante.
Filtro escalonado
Aumenta o caminho de percolação, além das vantagens supracitadas.
Dreno de fundo
Para o bom funcionamento do dreno de fundo, além de captar e servir como um caminho preferencial de
água, deve-se garantir que não haja carreamento de finos. Assim sendo, os drenos internos também são
chamados de filtros, e o dimensionamento deve ser realizado levando em consideração os critérios de:
Permeabilidade
O dreno deve ter alta condutividade hidráulica
para impedir a geração de grandes forças de
percolação e pressões hidrostáticas.
Contenção
Os vazios formados entre grãos do dreno
devem ser suficientemente pequenos para reter
partículas maiores do material protegido.
Para o dimensionamento de drenos internos, deve-se determinar a vazão esperada, seja à mão, por meio de
redes de fluxo, ou por modelagens em programas computacionais. Daí, determina-se o intervalo aceitável para
o coeficiente de permeabilidade dos filtros e calcula-se a espessura necessária, seja pela Lei de Darcy ou pela
Equação de Dupuit.
 
Para atuar como filtro, os drenos são compostos por transições geotécnicas, que são materiais de
diversificadas e controladas granulometrias, conforme ilustrado na figura abaixo. Formam-se, assim, os drenos
sanduíches, que podem ser associados a materiais geotêxteis.
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abaixo.
Dreno sanduíche.
Também como parte dos estudos geotécnicos, deve-se definir a instrumentação necessária para o
monitoramento da barragem. Isso será tratado posteriormente.
Estudos hidrológicos e hidráulicos
Os estudos hidrológicos e hidráulicos envolvem a boa operação de todos os elementos da barragem.
 
As possíveis cheias e transbordamentos que podem ocorrer na barragem como consequência de altos índices
pluviométricos podem ser evitados por meio de um sistema extravasor eficiente, que seja capaz de captar e
conduzir o excedente de água até a disposição final de modo ordenado.
Extravasor da barragem Oeste (SC).
No projeto, são então definidos níveis d’água: de operação, para quando o reservatório estiver em nível
normal; e máximo, que representa o máximo aceitável antes de um transbordamento. A distância entre o nível
d’água normal e a elevação de crista da barragem é chamado borda livre operacional, ou borda livre
remanescente no caso do nível d’água máximo. Para garantir a saída de água pelo extravasor, em um caso de
cheia, a soleira do extravasor deve coincidir com o nível d’água normal.
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abaixo.
Níveis d’água e borda Livre.
As chuvas também podem causar erosões dos taludes e das bermas, que podem ser controladas por meio de
um sistema de drenagem superficial eficiente associado à vegetação dos taludes e proteção das bermas.
 
Em geral, os estudos hidrológicos e hidráulicos envolvem:
 
Concepção do sistema.
 
Caracterização da bacia hidrográfica.
 
Determinação das chuvas intensas na área de projeto.
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• 
 
Definição das características físicas e parâmetros das bacias de contribuição, como área de drenagem,
características do terreno e tempo de concentração.
 
Cálculo das vazões de projeto para cada área de contribuição.
 
Dimensionamento hidráulico das estruturas.
 
Os dados sobre as chuvas intensas são obtidas de dados históricos disponibilizados pela Agência Nacional de
Águas (ANA). Os dispositivos devem ser calculados por teorias e métodos de hidráulica consolidados;
geralmente, adota-se a Metodologia de Manning para escoamento permanente e uniforme.
 
O sistema de drenagem superficial de uma barragem é usualmente de concreto armado e composto por:
 
Bermas com inclinação transversal e longitudinal com caída para as canaletas de berma, que evitam a
concentração de água em pontos específicos (empoçamentos).
 
Canaletas de berma, que captam as águas superficiais e conduzem até as descidas.
 
Descidas de água, que recebem a drenagem das bermas e taludes, conduzindo até pontos mais
baixos. As descidas podem ser executadas em degraus para diminuir a velocidade da água.
 
Canais periféricos, que coletam o escoamento superficial proveniente do terreno natural e descarta a
jusante.
 
Bacias de dissipação de energia, que reduzem a velocidade da água proveniente de canais periféricos,
evitando que ocorram processos erosivos no terreno natural.
 
Sump, que consiste em um sistema para retenção de sólidos carreados pela água e evita a
contaminação da água a jusante.
 
A imagem apresenta alguns dispositivos de drenagem superficial.
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Alguns dispositivos de drenagem superficial.
Estudos ambientais
Os estudos ambientais envolvem a região que será diretamente afetada pela construção da barragem e seu
entorno. Possíveis nascentes e córregos que sejam impactados pelo empreendimento devem ser levantados,
bem como a área de vegetação que deverá ser suprimida.
 
Toda documentação legal, licenças cabíveis e outorgas de utilização de recursos hídricos envolvidos nessas
atividades são de responsabilidade do empreendedor junto aos órgãos ambientais pertinentes.
Verificando o aprendizado
Questão 1
Um engenheiro deseja construir uma barragem de concreto em uma região árida com a finalidade de reserva
de água e geração de energia elétrica. Para tal, ele está realizando levantamentos geológico, geotécnicos,
hidrológicos e socioeconômicos na região. O mais provável é que esse engenheiro esteja realizando a fase de
projeto chamada de:
A Estudo de alternativas
B Projeto básico
C Projeto conceitual
D Estudo de viabilidade
E Projeto executivo
A alternativa D está correta.
O estudo preliminar reúne informações e dados para verificar possíveis particularidades ou criticidades que
devem ser observadas nas fases seguintes do projeto e se ele é viável ou deve ser abandonado. Essa
etapa, em que se levantam custos, criticidades, prazos, dentre outros, é chamada de viabilidade.
Questão 2
Em uma barragem, a drenagem interna possui a finalidade principal de:
A Tratar a fundação.
B Controlar as poro-pressões no maciço.
C Evitar transbordo à jusante.
D Impermeabilizar a fundação.
E Captar a água da chuva e conduzir até a disposição final.
A alternativa B está correta.
A drenagem interna de uma barragem tem a finalidade principal de agir como o caminho preferencial da
água dentro da barragem, controlando as poro-pressões eevitando o carreamento de material e erosões.
4. Aspectos de segurança em barragens
Operação de barragens
Principais aspectos para a segurança de barragens
Assista ao vídeo e conheça os principais aspectos que garantem a segurança de barragens.
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Para garantir o bom funcionamento
de barragens, a estrutura deve
passar por rotinas de inspeções e
manutenção. O Plano ou Manual
de Operação é o documento
responsável por toda sistemática
da operação, além de conter
algumas características
geométricas do empreendimento
para rápida consulta:
 Crista: cota,
comprimento
e largura
 Altura da
barragem
 Reservatório:
capacidade
volumétrica
total, cota
do nível
d’água em
condição
normal e em
condição
máxima
 Área do
espelho
d’água
 Área de
drenagem
da bacia de
contribuição
 Tempo
de
retorno
para
cálculo
de
cheias
O Manual de Operação deve conter qual deve ser a
frequência das inspeções nos elementos da barragem e
como a identificação de anomalias devem ser
registradas em Fichas de Inspeções, para serem
posteriormente tratadas.
É possível citar como prováveis anomalias em barragens: deslizamentos, trincas, erosões, surgências de água,
deterioração de estruturas de concreto, obstrução de estruturas de drenagem, identificação de “água suja” na
saída do dreno de fundo etc.
• • • • • • 
Trincas na barragem do Itabiruçu (MG).
As inspeções que buscam a identificação de anomalias podem ser: de rotina, regulares, especiais ou de
emergência:
Inspeção de rotina
Realizadas pela equipe de operação da barragem, tendo em vista detectar possíveis anomalias.
Inspeção de segurança regular
Objetiva identificar anomalias que possam afetar a segurança e operação da barragem e seu estado
de conservação.
Inspeção de segurança especial
Realizada por equipe multidisciplinar e objetiva avaliar as condições de segurança do
empreendimento em situações específicas durante a construção, operação e desativação.
Inspeção de emergência
Realizada sempre que uma anomalia potencial que coloque em risco a segurança da estrutura seja
identificada.
Inspeções adicionais podem ser realizadas caso o engenheiro responsável julgue necessário. Como inspeções
preventivas, que podem ser realizadas antes de épocas conhecidamente chuvosas, e podem ser úteis para se
verificar a condição da estrutura antes de eventos que possam levar a erosões e a cheias.
 
Em condições normais de operação, as inspeções de rotina devem ser realizadas:
 
Logo após o enchimento do reservatório
 
Semanalmente, no primeiro mês após o enchimento do reservatório
 
Quinzenalmente, no segundo e terceiro mês após o enchimento do reservatório
 
Mensalmente, do quarto ao 12° mês após o enchimento do reservatório
 
Trimestralmente, partir do primeiro ano após o enchimento do reservatório
• 
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• 
• 
• 
Atenção
No Manual de Operações, também deve constar a periodicidade indicada para a leitura dos instrumentos
da barragem. As leituras devem ser analisadas por um engenheiro habilitado, que verificará se o
barramento pode estar associado a algum risco de ruptura. 
O documento no qual associam-se as leituras de instrumentação com níveis de operação normal, de alerta e
de emergência é a Carta de Risco, também elaborada para cada empreendimento e indica níveis de leitura
para cada um de seus instrumentos. Caso alguma leitura seja identificada fora da normalidade, é importante
avaliar o índice pluviométrico recente, a integridade do instrumento e se os instrumentos próximos ao anômalo
apresentam mesma criticidade, de forma a antever problemas de segurança no barramento.
 
Para garantir a boa operação de uma barragem, também se faz necessária a manutenção da estrutura, que
envolve, por exemplo, ações de limpeza, remoção de entulhos e de vegetação, testes de vida e calibração de
instrumentos. Essas ações também devem constar no Manual de Operações.
Instrumentação
Com a finalidade de se monitorar o desempenho de uma barragem, bem como diagnosticar possíveis desvios
da normalidade, a instrumentação geotécnica é implementada para acompanhamento, principalmente, de
anomalias, deformações, deslocamentos, sismos, condições piezométricas e freáticas da estrutura.
Como identificar anomalias?
Drones
Para identificação e avaliação de anomalias, principalmente, em áreas inacessíveis para inspeção visual de
campo, pode-se utilizar drones, que, a partir do registro de múltiplas fotos, permitem a inspeção visual do
estado de conservação de todos os elementos da barragem.
Réguas linimétricas
Para o monitoramento da elevação do nível d’água dentro do reservatório, podem ser utilizadas réguas
linimétricas, que permitem a leitura direta a partir de suas graduações. A medição do nível do reservatório
pode ser complementada por levantamentos batimétricos, principalmente, quando o material reservado não é
a água.
Instrumentos de monitoramento e controle
Alguns dos instrumentos utilizados para monitoramento e controle de deformação e controle de barragens
são:
Marcos superficiais
Por meio de levantamentos topográficos e comparação com um marco de referência (benchmark) instalado
em um local sem movimentações. Os marcos superficiais permitem a identificação de deslocamentos
horizontais e verticais.
Marco superficial (à esquerda) e marco de referência (à direita) em barragem para
monitoramento de deslocamentos.
Placas de recalque
Chapa quadrada de aço galvanizado fixada na haste de transferência, que, na sua ponta superior, possui
calota esférica para apoio de mira topográfica. A leitura é realizada por topografia a partir de um marco de
referência (benchmark), e podem ser associadas várias placas para uma mesma haste, a fim de se medir o
recalque em vários níveis.
Placas de recalque.
Inclinômetros
Instrumento que mede deslocamentos angulares no maciço da barragem. Consistem em tubo metálico ou de
plástico instalado em um material indeslocável (a fundação em maciço rochoso, por exemplo) que serve de
caminho para a passagem de torpedo que mede a inclinação do tubo em relação à vertical.
Inclinômetro.
Radar orbital
Consiste em radar de imageamento de superfície com uso de ondas eletromagnéticas por satélites. O radar
registra múltiplas fotos que, quando comparadas, permitem a identificação de deslocamentos com precisão
milimétrica.
Geofones
Para a avaliação de sismos na região da barragem, pode-se empregar geofones, que consistem em sensores
colocados na superfície dos elementos da barragem e medem a velocidade de ondas sísmicas, sejam essas
naturais ou induzidas.
Medidores ou indicadores de nível d’água
A posição da superfície freática é medida por meio de medidores ou indicadores de nível d’água. Esses
instrumentos são compostos por tubos de PVC e conexões, filtro de areia, bentonita e geotêxtil para selagem.
A célula de leitura se constitui em um trecho perfurado do tubo, que permite a entrada de água.
Medidor de nível d’água
Piezômetros
A carga piezométrica pode ser monitorada por meio de piezômetros, que podem ser de diversos tipos, sendo
os mais comuns os de tubo aberto (tipo Casagrande) e o elétrico de corda vibrante. O primeiro consiste em
um tubo que liga o bulbo que contém areia e selo de bentonita ou solo-cimento e a superfície. O corpo do
instrumento é preenchido com solo natural, e as leituras são realizadas com utilização de pio elétrico, que
consiste em uma trena com ponteira elétrica a qual emite som assim que atinge a água. A carga piezométrica
será dada conhecendo-se a distância da boca do tubo e a água, e a cota de instalação.
Piezômetro de Casagrande.
O piezômetro elétrico mede diretamente a poro-pressão por meio da medida por sensores da deformação de
um diafragma interno. A altura da coluna d’água é somada à cota de instalação, obtendo-se a carga
piezométrica no ponto medido. Esses instrumentos são mais sensíveis, acurados e, por serem automatizado,
permitem que as leituras sejam realizadas remotamente para a frequência de tempo desejada.
Piezômetro elétrico.Medidores de vazão
Dentre os instrumentos mais comuns em barragens, podemos citar também os medidores de vazão. Os mais
utilizados são de Calha Parshall, locados na saída do dreno de fundo para medida de vazão e avaliação da
turbidez da água de saída.
Medidor de vazão.
Poços de monitoramento
Outra forma de se avaliar a água subterrânea é a utilização de poços de monitoramento, que permitem a
amostragem para caracterização hidráulica (química, física e biológica), descrição litológica do local, medição
de nível d’água e identificação de contaminantes no lençol freático.
Poços de monitoramento
As leituras e as imagens obtidas dos instrumentos devem ser regularmente analisadas por engenheiro
geotécnico experiente, de forma que possíveis desvios de segurança e tomadas de decisões possam ser
conduzidas adequadamente.
Ressalta-se a importância da calibração e manutenção dos instrumentos da barragem, para que estejam
sempre em condições favoráveis de funcionamento.
Classificação de barragens
A preocupação com a segurança de barragens se iniciou após as diversas rupturas dadas a partir da década
de 50.
 
No Brasil, a Política Nacional de Segurança de Barragens
(PNSB) estabelecida pela Lei nº 12.334/2010 – Lei de
Segurança de Barragens tem o objetivo de garantir que os
padrões e ações que garantam a segurança da barragem
sejam seguidos, a fim de se reduzir a probabilidade de
acidentes.
 
Além disso, a política regulamenta as ações de segurança para as fases de planejamento, projeto, construção,
primeiro enchimento e vertimento, operação, desativação e usos futuros da estrutura. A Lei de Segurança de
Barragens é aplicável a barragens de acumulação de água, rejeitos e resíduos industriais, de qualquer uso.
 
Nessas normativas, são atribuídas classificações para as barragens, de forma que se tenham indicadores
entre o volume do material contido e as condições de segurança da barragem.
Os níveis para as barragens são:
Nível 0
Nível normal.
Nível 1
Indicativo de alguma instabilidade. Deve-se
aumentar o monitoramento da estrutura.
Nível 2
Deve-se acionar as sirenes e evacuar as
pessoas que estejam na ZAS.
Nível 3
Os cuidados devem ser estendidos para a ZSS.
As barragens também passam por um Sistema de Classificação por categoria de risco e por dano potencial
associado, tendo como base critérios estabelecidos pelo Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH).
 
A categoria de risco está relacionada aos aspectos da barragem que possam influenciar na probabilidade da
ruptura, como: projeto, integridade, estado de conservação, operação, manutenção e atendimento do Plano
de Segurança da Barragem. Os riscos classificatórios podem ser: alto, médio ou baixo, dado pela equação:
Em que CRI é a categoria de risco, CT são as características técnicas, EC o estado de conservação e OS o
plano de segurança da barragem.
 
Chega-se, então, às classificações:
 
Alta
Média
Baixo
O dano potencial associado (DPA), por sua vez, representa o dano esperado com o rompimento, vazamento,
infiltração no solo ou mau funcionamento de uma barragem. Esse parâmetro é independente da probabilidade
de ocorrência da ruptura, e é função do potencial de perdas de vidas humanas e dos impactos sociais.
 
Os DPAs podem ser:
 
Alta
Média
• 
• 
• 
• 
• 
Baixo
A partir do CRI e do DPA, classifica-se a barragem em cinco categorias dadas pelas letras de A até E. As
barragens que apresentam maior risco associado e dano potencial são as do tipo “A”, e nessas, o plano de
segurança merece uma atenção especial, assim como as revisões de segurança.
DANO POTENCIAL ASSOCIADO
CATEGORIA DE RISCO ALTO MÉDIO
ALTO A B
MÉDIO A C
BAIXO A C
Tabela: Classificação de barragens.
Adaptado de Agência Nacional de Águas, 2012. 
Documentos de segurança de barragens
Após os desastres ocorridos em Minas Gerais com o rompimento de barragens, a exigência e a importância de
documentos que comprovem e atualizem as seguranças e ações de barragens têm se tornado cada vez mais
amplos. Alguns dos documentos necessários para a legalização de barragens são:
Plano de Ação de
Emergência (PAE)
Documento com orientações sobre prevenção e ações necessárias
caso haja uma emergência. Quando a barragem é do setor da
mineração, chama-se Plano de Ação de Emergência de Barragens
de Mineração (PAEBM).
Inspeção de
Segurança Regular
(ISR)
Documenta a inspeção realizada no empreendimento, que tem
como objetivo identificar e avaliar eventuais anomalias que afetem
as condições de segurança e operação da estrutura. O ISR possui
periodicidade mínima anual.
Revisão Periódica de
Segurança de
Barragem (RPSB)
Objetiva verificar periodicamente o estado geral de segurança da
barragem, além de indicar as ações a serem executadas para a
manutenção da segurança da estrutura.
Plano de Segurança
da Barragem (PSB)
Auxilia na gestão da segurança da barragem, contendo dados
técnicos relacionados à construção, operação, manutenção e
condição atual da segurança da barragem.
Declaração de
Condição de
Estabilidade (DCE)
Documento que certifica a segurança de uma barragem, assinada
por um engenheiro consultor experiente na área.
 
• 
O PSB e o PAE devem estar disponíveis no local da barragem e na sede do dono da barragem, além de serem
distribuídos para a defesa civil local do empreendimento.
Desativação de barragens
Após a barragem cumprir seu papel ao qual foi designada ou por questões técnicas e legislativas, para
encerrar a sua operação, ela deve passar por processos conhecidos como descomissionamento e
descaracterização.
Descomissionamento 
O descomissionamento de uma barragem
ocorre quando o reservatório não recebe mais
aporte de material, não sendo obrigatória a
modificação dos elementos da barragem, desde
que a longo prazo o conjunto apresente
estabilidade geotécnica, hidráulica e ambiental.
Descaracterizada
Quando há um projeto de modificação da
estrutura, seja por construção de reforços,
remoção do maciço ou do material armazenado
no reservatório, diz-se que a barragem está
sendo descaracterizada. Nesse caso, também é
importante que a área seja estável a longo
prazo.
Nos dois casos de desativação de barragem, vê-se que a estabilidade do entorno é de suma importância.
Caso a barragem não apresente segurança adequada, ela pode ser atingida por meio de rebaixamentos
freáticos e construção de bermas de equilíbrio.
 
Além da estabilidade, o empreendedor deve aplicar
medidas de remediação da área afetada e tratamento do
entorno para reincorporação ao relevo e ao meio
ambiente. Para tal, é preciso que haja estudos ambientais,
hidrológicos e socioeconômicos na região, a fim de que
haja o reestabelecimento da fauna e flora local.
 
Com a conclusão da desativação de uma barragem, a área poderá servir de lazer, reaproveitamento
imobiliário, restauro ambiental, pesquisa, turismo, valorização à cultura, dentre outras aplicações.
Atenção
Ressalta-se que o Plano de Fechamento de uma barragem deve ser idealizado preferencialmente ainda
durante o seu projeto, antes mesmo da construção. 
Verificando o aprendizado
Questão 1
O documento em que pode ser encontrada a periodicidade de inspeções visuais e leitura de instrumentos
necessárias em barragens é o (a):
A Carta de Risco
B Manual de Operação
C Plano de Ação de Emergência
D Plano de Segurança da Barragem
E Revisão Periódica de Segurança de Barragens
A alternativa B está correta.
O Manual de Operação ou Plano de Operação é o documento que contém toda a sistemática da operação,
incluindo a periodicidade de inspeções no barramento e da realização de leituras na instrumentação, além
de conter algumas características geométricas do empreendimento.
Questão 2
Para o acompanhamento geotécnico de uma barragem, podem ser instalados diferentes tipos de instrumentos
que devem ser periodicamente lidos, interpretados e calibrados. Para se monitorar a poro-pressão da
fundação de uma barragem, é possível empregar:
A Medidores de nível d’água
B Medidores de vazão
C Inclinômetros
D Marcos superficiaisE Piezômetros
A alternativa E está correta.
Os piezômetros são os instrumentos que medem a poro-pressão e a carga piezométrica em solos e
maciços rochosos. Há diversos tipos desse instrumento, sendo os mais comuns o tubo aberto (tipo
Casagrande) e o elétrico de corda vibrante.
5. Conclusão
Considerações finais
Neste conteúdo, analisamos os aspectos mais importantes sobre as barragens, desde concepção, projeto,
construção e operação. Vimos que são envolvidos o conhecimento interdisciplinar de diversos assuntos da
Engenharia Civil, já que se misturam conceitos de mecânica dos fluidos, hidráulica, mecânica dos solos,
estruturas de concreto, dentre outros.
 
O conhecimento desses aspectos e das diretrizes para a segurança de barragens se faz importante não só
para os engenheiros que trabalharão diretamente com esse tipo de estrutura, mas também para formar um
conhecimento crítico sobre a vultuosidade e os impactos que as barragens podem trazer à sociedade, sejam
estes positivos ou negativos.
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projetos e operação de barragens.
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dessas estruturas.
Referências
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Management of Risk for Engineered Systems and Geohazards. Informa UK Limited. [S.L.], v. 3, n. 3, p. 184-189,
set. 2009.
	Barragens
	1. Itens iniciais
	Propósito
	Objetivos
	Introdução
	Conteúdo interativo
	1. Elementos e tipos de barragens
	Breve histórico das barragens
	Principais elementos e tipos de barragens
	Conteúdo interativo
	Barragem do Guarapiranga - São Paulo
	Barragem de Coremas - Paraíba
	Barragem de Terzaghi - Rio de Janeiro
	Itaipu - Fronteira Brasil-Paraguai
	Barragem de Tucuruí - Pará
	Barragem Serra da Mesa - Goiás
	Elementos principais de uma barragem
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Tipos de barragens
	Em relação ao material de contenção, as barragens podem servir para a retenção de água, sedimentos ou rejeitos, sendo esses dois últimos muito comuns em barragens de mineração.
	Barragens de terra
	Conteúdo interativo
	Barragens de terra e enrocamento
	Conteúdo interativo
	Barragem de enrocamento com septo a montante
	Conteúdo interativo
	Barragem de concreto
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Arco com dupla curvatura
	Conteúdo interativo
	Ressalta-se que as barragens de concreto, embora em um primeiro momento não pareçam ser pertencentes ao curso de Obras de Terra, são construídas sobre um solo de fundação e, portanto, recaem em um problema clássico de geotecnia.
	Escolhendo um tipo de barragem
	Exemplo das Barragens de Capivari-Cachoeira e Rio Verde
	Curiosidade
	Verificando o aprendizado
	Questão 1
	Abaixo, tem-se um desenho esquemático de uma barragem. Os termos corretos para os elementos identificados de (i) a (v) são, respectivamente:
	Conteúdo interativo
	Considera-se que as barragens de terra-enrocamento são as que possuem maior estabilidade geotécnica. Sobre essas barragens, pode-se afirmar que:
	2. Métodos construtivos e modos de falha
	Métodos construtivos de barragens
	Conteúdo interativo
	Aterro hidráulico
	Aterro compactado
	Alteamentos
	A montante
	A jusante
	A linha de centro
	Ruptura de barragens
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Principais falhas em barragem
	Galgamento
	Piping
	Instabilização
	Liquefação
	Riscos associados
	Alagamento
	Contaminação do meio ambiente
	Dam break
	Zona de Autossalvamento
	Zona de Segurança Secundária
	Casos de ruptura de barragens
	Barragem de Fort Peck (EUA)
	Barragem de Malpasset (França)
	Barragem de Vajont (Itália)
	Barragem de Baldwin Hills (EUA)
	Barragens de Banqiao e Shimantan (China)
	Barragem Fundão (Brasil)
	Barragem 1 – Córrego do Feijão (Brasil)
	Os casos aqui estudados de ruptura de barragens reforçam a importância dos estudos geológico-geotécnicos que antecedem à elaboração do projeto de barragens. A identificação de materiais críticos deve ser tratada e, após a construção da estrutura, o comportamento deve ser monitorado a fim de se avaliar a eficiência do tratamento empregado.
	Verificando o aprendizado
	Dentre os tipos construtivos de alteamento de barragens, o mais seguro é o método:
	O modo de falha no qual há a formação progressiva de tubos devido à erosão interna do maciço de uma barragem é chamado de:
	3. Princípios de projeto de barragens
	Fases de um projeto
	Princípios de projetos de barragens
	Conteúdo interativo
	Viabilidade
	Exemplo
	Projeto conceitual
	Atenção
	Projeto básico
	Projeto executivo
	Estudos de arranjo
	Atenção
	Definindo-se a geometria, pode-se estimar o volume de material necessário para a implantação da barragem, onde devem ser avaliados aspectos construtivos importantes, como volume de terraplanagem ou de concreto bombeado, região da área de empréstimo, dentre outros.
	Estudos geológicos
	Conteúdo interativo
	Estudos geotécnicos
	Tratamento da fundação
	Atenção
	Estabilidade
	Comentário
	Drenagem interna
	Ausência de drenagem
	Enrocamento de pé
	Tapete drenante (dreno de fundo)
	Filtro vertical (chaminé)
	Filtro vertical inclinado para jusante
	Filtro vertical inclinado para montante
	Filtro escalonado
	Dreno de fundo
	Permeabilidade
	Contenção
	Conteúdo