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ANÁLISE ESTRUTURAL DA BARRAGEM SUL
(ITUPORANGA)
Alexandre Scheidt, Carol C. M. Ropelatto, Rafael R. de Souza, Renan Welter e Thaise C. Siebert. Estela de Sá Faculdade Metropolitana de Rio do Sul – FAMESUL Engenharia Civil (ENC 41) – Trabalho Interdisciplinar 08/11/
RESUMO
As barragens desde o início da humanidade foram fundamentais para o desenvolvimento dos países. A construção de uma barragem pode-se dar por diversos motivos, no caso da Barragem Sul, localizada na cidade de Ituporanga - SC, foi construída com a finalidade de contenção de cheias. A Barragem Sul, teve início da sua construção no ano de 1962, de 1964 á 1969 teve suas atividades paralisadas, quando foi retomada a construção e finalizada no ano de 1976. A estrutura da barragem, trata-se de uma barragem mista, feita com barro compactado e concreto armado. A estrutura da barragem possui uma capacidade de contenção de 97,5 milhões de m³, com sua extensão podendo chegar a cerca de 20 km acima da montante, é divide em: barragem principal, barragem secundária, vertedouro e tomadas d água (Comportas). A barragem principal possui 420 metros de comprimento com uma base de 300 metros e 40 metros de altura. Já a barragem secundária possui 120 metros de comprimento com uma base de 200 metros e 39 metros de altura, ambas em barro compactado. O vertedouro abrange uma extensão de 65 metros de comprimento e 29 metros de altura. As tomadas d’ água ou comportas, como no caso do vertedouro são feitas em concreto armado, num total de 5 comportas, possuindo uma vazão em nível normal de 20 m³/s podendo ultrapassar os 150 m³/s em capacidade máxima, 29 metros de altura de água.
Palavras Chave: Barragens, contenção, estrutura.
1 INTRODUÇÃO
As barragens foram, desde o início da história da Humanidade, fundamentais ao desenvolvimento dos países. A maior parte dos rios no mundo não tem caudal auto-suficiente para atender as demandas de água, especialmente durante as estiagens. Desde tempos remotos que houve necessidade de armazenar as águas das chuvas de modo a poder reaproveitá-las em época de seca. As barragens não fazem mais do que fazer uma transferência de água no tempo em oposição às adutoras que fazem transferência de água no espaço.
A primeira barragem, de que há memória, foi arquitetada na Caldeia, no rio Tigre. Outra barragem, muito antiga, foi construída no rio Nilo, próxima de Mênfis. Quando os ingleses ocuparam a Índia, encontraram milhares de barragens de pequeno porte no estado de Madrasta, todas destinadas à irrigação. Uma delas, em Ponniary, submergia 20.000ha de solo, na Índia existem milhares de barragens. Nesse trabalho falaremos sobre a história e análise estrutural da Barragem Sul em Ituporanga. Elaboramos o trabalho com base em pesquisas, entrevistas e algumas imagens de acervos. A construção da Barragem Sul teve início no ano de 1962 com a limpeza da área, como a retirada de árvores, construção de estradas, do acampamento e dos escritórios de monitoramento. Paralisada em 1964, devido à revolução, os serviços e a construção só foi retomado em 1969 com o término e inauguração em Março de 1976, numa celebração simbólica realizada na cidade de Blumenau pelo então presidente da República Ernesto Geisel, junto ao Governador de Santa Catarina, Antônio Carlos Konder Reis.
2 CONCEITO E EXECUÇÃO DE BARRAGEM MISTA
Barragens mistas são aquelas construídas a partir de diferentes processos. No caso da Barragem Sul, ela é mista, pois possui em seu núcleo argila e enrocamento. Para que uma barragem seja segura, é importante levar alguns itens em consideração. As fundações devem garantir estabilidade à estrutura, devendo por sua vez ser executada sob rochas sãs. No caso onde houver fissuras nas rochas, ainda assim será viável a execução das fundações desde que as fissuras não sejam muito grandes e nem em grandes quantidades. Essas condições serão indicadas através do estudo e levantamento topográfico que deve ser feito em qualquer obra. Antes da execução de barragens, são feitas ensecadeiras que são pequenas barragens que servem para desviar o fluxo do rio temporariamente para que se possa executar as etapas necessárias de construção. Para garantir boa impermeabilização o núcleo da barragem deve ser constituído de argila de boa qualidade com boa plasticidade e alta coesão. Quando há abundancia de argila, a barragem pode ser toda executada com este material, ou então mantem-se o núcleo em argila e o restante com pedras. A barragem mista, não é 100% impermeável. É tolerável certa percolação pelas fundações como também pela montante. A argila do núcleo deve ser compactada seguindo as exigências de compactação, a mesma deve ser feita em etapas e em cada etapa depositado certa quantidade de material. A compactação é realizada com rolos compressores que deixam a superfície extremamente lisa. Essa superfície lisa
FIGURA 3 - PEDRAS E GRAMADO QUE FAZEM A PROTEÇÃO DA MONTANTE.
FONTE: ROPELATTO, Carol C. M. Ituporanga, 2012.
FIGURA 4 – CORTE ESQUEMÁTICO DA BARRAGEM
FONTE: SIEBERT, Thaise C. Lontras, 2012.
2. 1 VERTEDOURO
O Vertedouro deve ficar localizado fora do corpo da barragem (em uma das margens) o que evitará que o material da montante seja retirado devida a alta velocidade de escoamento da água. O Vertedouro deve ser executado em concreto armado. A função do vertedouro, é extravasar a água quando a capacidade da barragem excede seu limite de armazenamento.
FIGURA 5 – VERTEDOURO CREAGER
FONTE: BREHMER, Fernando. 2012.
3 ENTREVISTA COM JOSÉ ANTONICO LENZI
A construção da Barragem Sul teve início no ano de 1962 com a limpeza da área, como a retirada de árvores, construção de estradas, do acampamento e dos escritórios de monitoramento. Paralisada em 1964, devido a revolução, os serviços e a construção só foram retomados em 1969 com o término e inauguração em Março de 1976, numa celebração simbólica realizada na cidade de Blumenau pelo então presidente da República Ernesto Geisel, junto ao Governador de Santa Catarina, Antônio Carlos Konder Reis. Os estudos e projetos para a construção da barragem foram realizados em 1955 em laboratório através de maquetes por um órgão federal (hoje extinto), chamado Departamento de Obras de Saneamento (DNOS). A solução encontrada para a barragem de Ituporanga foi a construção de uma barragem mista, feita com barro compactado e concreto armado, pois se a barragem fosse feita toda em concreto o solo não suportaria o peso da barragem somado ao peso da água retida. Atualmente os poucos dados e documentos referentes à construção da barragem sul se encontram somente em Florianópolis, com a extinção do DNOS em 1990, muita coisa foi perdida. Em entrevista realizada com o Sr. José Antônio Lenzi, responsável pela barragem de Ituporanga á 34 anos, presenciou mais de 50 enchentes de pequeno a grande porte, as mais marcantes se passaram no ano de 1983, 1984 e 2011, onde a principal, segundo o Sr. José foi a de 1983 devido à falta de experiência para lidar com a situação. A estrutura da barragem possui uma capacidade de contenção de 97,5 milhões de m³, com sua extensão podendo chegar a cerca de 20 km acima da montante, é divide em: barragem principal, barragem secundária, vertedouro e tomadas d água (Comportas). A barragem principal possui 420
barragem já que a vazão das comportas conseqüentemente iria diminuir. Porém na enchente de 2011 devido ao alto volume de água que passava pelo vertedouro e conseqüentemente o recuo das águas do rio sobre as comportas, e aos danos causados em parte da estrutura da barragem, mais precisamente na casa de máquinas localizada acima das comportas, verificou-se a necessidade de aumentar essa mureta tanto em altura quanto em comprimento, fazendo com que a água desaguasse mais abaixo no rio, para que situações como a do ano de 2011 não voltasse a acontecer.
FIGURA 7 – CASA DE MÁQUINAS ANTIGA (Atingida pela Enchente)
FONTE: ROPELATTO, Carol C. M. Ituporanga, 2012.
FIGURA 7 – ESTRAGO CAUSADO PELA ENCHENTE NA CASA DE MÁQUINAS
FONTE: ROPELATTO, Carol C. M. Ituporanga, 2012
FIGURA 7 – CASA DE MÁQUINAS NOVA (Em construção)
FONTE: ROPELATTO, Carol C. M. Ituporanga, 2012 O controle de acionamento das comportas (abrir e fechar) podia ser realizado através de 5 maneiras:
- Via Internet, colocando as senhas de segurança, elas poderiam ser acionadas de qualquer lugar do planeta.
- Por energia elétrica, onde existiam duas mesas de controle com uma ligação direta com a central distribuidora, CELESC.
- Na falta de energia elétrica poderia ser acionado um gerador.
- Através de um motor movido a gasolina.
- E em último caso por um motor elétrico.
Com o incidente de 2011, a danificação da casa de máquinas, atualmente somente o acionamento por motor elétrico esta em funcionamento, caso falta energia o operador da barragem perde o controle sobre as comportas. Estudos foram realizados sobre o aproveitamento da água que passa pela barragem para a geração de energia elétrica, verificando-se a inviabilidade dessa função, já que afetaria a sua principal finalidade, que é a contenção de cheias, pois a mesma teria que operar em um nível acima do normal para poder dar uma maior vazão nas águas que passam pelas comportas, e com uma elevada quantidade de chuva aliada a significativa diminuição na capacidade de contenção, logo o nível da barragem seria ultrapassado.
- Homogêneo – Composto por um único material, incluindo este a proteção do talude. Neste caso o material deve ser suficientemente impermeável, formando assim uma barreira contra a água. Estes taludes precisam ser suaves, para ter uma estabilidade adequada.
- Zoneado – (modelo utilizado na barragem de Ituporanga) esse tipo é representado por um núcleo central impermeável, envolvido por materiais um pouco mais permeáveis. Este segundo material protege e suporta o núcleo. A parte que envolve o núcleo pode ser constituída de areia, cascalho ou fragmentos de rocha ou ainda uma mistura destes materiais. Os solos empregados na construção de uma barragem podem ser classificados de duas maneiras:
- Materiais permeáveis - (Areias e cascalhos), caracterizados por uma resistência elevada ao cisalhamento.
- Materiais pouco permeáveis - (Argila e siltes argilosos), caracterizados por uma resistência mais fraca ao cisalhamento.
Durante a construção da barragem e também após a construção algumas situações podem ser consideradas críticas, são elas:
- Fim da construção: Durante a construção a medida que são inseridas e compactadas as camadas de terra, a pressão em determinados níveis vai aumentando, provocando pressões intersticiais, assim os esforços solicitantes aparecem a partir de uma determinada declividade do talude.
- Percolação estável: O primeiro enchimento da barragem deve ser executado com fluxos progressivos de percolação até o nível máximo. A pressão de percolação é favorável á estabilidade do talude da montante e desfavorável ao talude da jusante.
- Esvaziamento rápido: Um rebaixamento rápido do nível do reservatório corresponde uma situação crítica.
A estabilidade da barragem deve ser assegurada através da inclinação do talude e pelo controle de saturação no interior da barragem. A inclinação dos taludes deve ser estudada, levando como base o material a ser utilizado.
5 CONCLUSÃO
As barragens há muito tempo são fundamentais para a humanidade e seu desenvolvimento, já que grande parte dos rios no mundo não é autos suficiente para atender as demandas de água da população e agricultura, especialmente durante os períodos de seca. Além dessa finalidade as barragens sempre foram fundamentais para o controle de cheias, como no caso da barragem de Ituporanga, de modo a evitarem-se grandes inundações. Um dos mais importantes benéficos e também malefícios que as barragens podem acarretar é a geração de energia. Situação geradora de muitas discussões, já que para que haja o ganho com a geração de energia, grandes faixar de terra e matas necessitam ser inundadas, afetam povos indígenas e o ecossistema. Referente à barragem de Ituporanga contatou-se que algumas melhorias poderiam ser feitas. Estudos já vêm sendo realizados para aumentar a capacidade de contenção, como o aumento na altura do vertedouro em dois metros e o aumento na altura e comprimento da mureta que separa as águas do vertedouro e das comportas, em situações de grande volume de água. Em uma análise conclusiva sobre a barragem de Ituporanga, a principal constatação, depois da experiência com a recente enchente de 2011, que acarretou estragos na estrutura da mesma, seria o redirecionamento da vazão do vertedouro, pois na situação atual as águas provenientes do mesmo estão voltadas para o desague das comportas, aumentando o nível da jusante, fazendo-o ficar acima do nível das comportas, interferindo em sua vazão, já que a mesma acaba sendo diminuída com o recuo da água.
REFERÊNCIAS
AZEVEDO NETO, J. M. ; FERNANDEZ, M. F. ; ARAÚJO, R. ; ITO, A. E. Manual de hidráulica. Editora Edgard Blücher Ltda, São Paulo - SP, 1998, 670p.
CARVALHO, L. H. Curso de Barragens de Terra. Publicação do Departamento Nacional de Obras Contra as Secas - DNOCS, Fortaleza - Ce, 1991, Vol. I, II e III.
CRUZ, P. T. 100 Barragens Brasileiras - Casos históricos, materiais de construção e projeto. Editora Oficina de Textos, São Paulo - SP, 1996, 647p.
DNOCS Instruções a serem observadas na construção das Barragens de Terra. Publicação do Ministério do Interior, Fortaleza - Ce, 1981, 225p.
