UNIFBV
CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIFBV
COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA CIVIL
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
Glaycekelly Gomes de Paiva
ESTUDO DIAGNÓSTICO EM UMA BARRAGEM DE ABASTECIMENTO
LOCALIZADA NA REGIÃO METROPOLITANA DO RECIFE-PE
RECIFE
2021
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Estudo das Manifestações Patológicas na Barragem de Gurjaú, Teses (TCC) de Engenharia Geotécnica
Uma análise detalhada das manifestações patológicas encontradas na barragem de gurjaú, localizada no rio gurjaú. O estudo foi realizado com o objetivo de identificar as causas das anomalias na estrutura do reservatório e propor soluções viáveis para devolver o aspecto de estanqueidade da barragem. O documento aborda diversos aspectos, como a classificação de risco e dano potencial associado (cri e dpa), a deterioração do concreto e a percolação excessiva, além de apresentar soluções para sanar fissuras, desalinhamentos e desgastes das estruturas em concreto.
Tipologia: Teses (TCC)
2021
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Glaycekelly Gomes de Paiva ESTUDO DIAGNÓSTICO EM UMA BARRAGEM DE ABASTECIMENTO LOCALIZADA NA REGIÃO METROPOLITANA DO RECIFE-PE RECIFE 2021
Glaycekelly Gomes de Paiva ESTUDO DIAGNÓSTICO EM UMA BARRAGEM DE ABASTECIMENTO LOCALIZADA NA REGIÃO METROPOLITANA DO RECIFE-PE Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Centro Universitário UNIFBV, como requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Prof. Jonas de Silva Bezerra. RECIFE 2021
Dedico primeiramente a Deus porque sou testemunha do milagre que Ele fez para que uma jovem de comunidade com pouco apoio familiar cursasse engenharia civil. Ao meu orientador que me incentivou e mostrou o valor do meu trabalho.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus porque me deu forças para seguir em frente em todas as adversidades que passei para chegar até aqui mostrando como ele é fiel. Ao meu esposo porque foi a pessoa que mais me ajudou a alcançar meu sonho. A minha avó Zefinha que, da sua maneira, pedia para que eu me esforçasse. A Josué Oliveira que foi meu pastor e me educou a sonhar e lutar. A Dayvson Donozor que foi a primeira pessoa a me estender a mão na faculdade, me ajudando a estudar numa fase difícil. A José Glebson que sempre esteve disponível e me ajudou academicamente por um longo tempo. A Rafaella Barros, pela amizade, pelos incentivos, pela disponibilidade, pelo esforço, por não desistir de mim mesmo quando eu achava que não aprenderia. A Carlos Aurélio porque foi fundamental para que eu conseguisse dar conta de toda a complexidade das disciplinas estruturais e me ajudar até de madrugada. A Midian Lopes que teve muita paciência com minha dificuldade de desenhar. Ao professor Mardson Alencar que tinha uma paciência paterna com as minhas dificuldades matemáticas. Ao professor Ives Adriano por amar o que faz e se esforçar para nos ajudar a romper nossos limites, sendo paciente, tendo empatia e por tudo que eu aprendi. Ao professor Reginaldo Gomes que com humildade e benevolência se fez como uma ponte para o conhecimento. Ao professor Jonas Bezerra que lecionou com dedicação as disciplinas que eu mais me identifiquei na graduação. A professora Iane Oliveira que transmitiu para mim o seu amor por geologia. Ao professor João Carvalho que se esforçou para trazer o dia-a-dia do engenheiro civil para nossas aulas e se mantém disponível; A Lucian, Hudson e a COMPESA sem os quais esse trabalho não seria possível. A Rayane Mattos que me deu diretrizes que foram bastante relevantes. Ao coordenador Carlos Frederico pela disponibilidade para ajudar. Por fim, a várias pessoas que batalharam comigo nessa vitória nos momentos de alegria e de choro.
ABSTRACT
The structure of the Gurjaú dam is made up of stone masonry and was chosen as the object of study in this work because it obtained a high rating in terms of risk and associated potential damage, according to the 2019 Dam Safety Report. The anomalies of a dam they can be visual or not, and they refer to any deficiency, irregularity, deformation or change that causes the detriment of the structural behavior and may compromise the safety of the busbar in the short and/or long term. To assess the real situation of risks and damages of the Gurjaú dam, in order to assign measures to help in the safety of the dam and the population, a bibliographic survey was carried out for a previous study of pathological manifestations and then an on-site inspection In order to perform a comparison describing and explaining the occurrence of anomalies in the dam, an unstructured interview was also carried out with three technical officials and a sketch of the dam and the last safety plan made were collected. In this way, it was possible to identify that surges are the most worrying pathological manifestations of the dam structure, their appearance being facilitated by percolation, concrete deterioration and other present anomalies that act together. After identifying the causes of the problems, it was possible to understand the reasons why the CRI and DPA ratings were high in the dam and to suggest some viable solutions. Therefore, according to the data obtained in the study, the Gurjaú Dam is currently not operating in adequate and safe conditions. Keywords: Dam safety, stone masonry dam, anomalies, causes of pathological manifestations.
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE TABELAS
- Figura 1 – Seção transversal do barramento de Sadd el Kafara.
- Figura 2 – Barragem de Apipucos.
- Figura 3 – Barragem de Cedros.
- Figura 4 – Esquema de um barramento – Corte Transversal.
- Figura 5 – Esquema de uma barragem – Corte Longitudinal.
- Figura 6 – Exemplo de vale em forma de “V”.
- Figura 7 – Exemplo de vale em forma de “U”.
- Figura 8 – Perfil básico de barramento de concreto à gravidade.
- Figura 9 – Barragem de gravidade de Dona Francisca, no rio Jacuí.
- interna. Figura 10 – Linha de fluxo superior em estrutura de barragem sem drenagem
- Figura 11 – Tipos de drenos utilizados em barragens...............................................
- Figura 12 – Diagrama de subpressão com e sem drenagem.
- Figura 13 – Fenômenos de surgimento de fissuras.
- Figura 1 4 – Possíveis formas de fissuras.
- Figura 15 – Outros formatos de fissuras.
- Figura 16 – Ilustração fissura térmica em laje.
- Figura 17 – Fissura térmica em parede.
- Figura 18 – Fissuras em barramento ocasionadas por reação álcali-agregado.
- Figura 19 – Fissuramento ocasionado pela reação álcali-agregado em uma ponte.
- Figura 20 – Fissura acarretada pelo processo de produção da etringita tardia.
- Figura 21 – Gel sílico-alcalino.
- Figura 22 – Procedimento de degradação por reação álcali-agregado.
- desplacamento. Figura 23 – Processo de degradação do concreto por sulfatos resultando em
- Figura 24 – Lixiviação do concreto.
- Figura 25 – Armaduras corroídas.
- Figura 26 – Consequências em armaduras corroídas.
- Figura 2 7 – Mecanismo da carbonatação.
- Figura 28 – Carbonatação.
- concreto..................................................................................................................... Figura 29 – Bicheiras causadas por adensamento mal executado e segregação do
- Figura 30 – Deslocamento diferencial.
- Figura 31 – Vazamento de água em barragem de concreto.
- Colorado. Figura 32 – Erosão por cavitação em túnel vertedor da Barragem Glen Canyon,
- Figura 33 – Buraco formado por causa da erosão através da cavitação.
- Figura 34 – Vertedouro perfil normal.
- Figura 35 – Diagrama da categorização do risco – CRI.
- Figura 36 – Diagrama da classificação quanto ao Dano Potencial Associado.
- encaixadas a PNSB. Figura 37 – Classificação das barragens da COMPESA e SEINFRA/SERH
- Figura 38 – Fluxograma da metodologia de pesquisa.
- Figura 39 – Imagem de satélite da barragem e da ETA de Gurjaú.
- Tabela 1 – Registo histórico das maiores barragens de concreto do mundo.
- Tabela 2 – Relação entre material disponível e tipo de barragem adequado.
- Tabela 3 – Relação entre o tipo de vale e o tipo de barragem mais adequado.
- Tabela 4 – Relação índices pluviométricos e suspensão na execução do aterro.
- Tabela 5 – Relação entre a classe da rocha e o tipo de barragem mais adequada.
- Tabela 6 – Estimativa de vazões admissíveis nas fundações de barragens.
- Tabela 7 – Dados da represa de Gurjaú.
- Tabela 8 – Avaliação de resultados quanto ao DPA e CRI.
- Quadro 1 – Características Técinicas (CT)................................................................. LISTA DE QUADROS
- Quadro 2 – Estado de Conservação (EC)...................................................................7
- Quadro 3 – Plano de Segurança da Barragem (PS)....................................................7
- Quadro 4 – Dano Potencial Associado (DPA).............................................................7
- 1 INTRODUÇÃO SUMÁRIO
- 1.1 Objetivos............................................................................................................
- 1.1.1 Objetivo geral
- 1.1.1.1 Objetivos específicos
- 1.2 Justificativa
- 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
- 2.1 Histórico
- barragem............................................................................................................ 2.2 Conceitos de barragem e definição da escolha de uma forma construtiva de
- 2.2.1 Conceitos básicos
- barragem 2.2.2 Conceitos para definição da escolha de um modelo construtivo de
- 2.3 Barragem de concreto à gravidade
- 2.4 Barragem de alvenaria de pedra
- 2.5 Percolação
- 2.5.1 Percolação em aterros
- 2.5.2 Percolação pela fundação
- 6 Manifestações patológicas
- Manifestações patológicas em barragens de concreto.
- Fissuras ou trincas
- Expansão
- Lixiviação ou dissolução.
- Corrosão da armadura
- Desalinhamentos e deslocamentos diferenciais.....................................
- Infiltração
- Abrasão e cavitação.
- 2.7 Classificação das manutenções
- 2.8 Características da Reserva Gurjaú
- Clima
- Geomorfologia e Solo
- Vertedouro tipo creager ou soleira livre
- 2.8.4 Classificações quanto ao risco e dano
- 3 METODOLOGIA
- 3 .1 Classificação da pesquisa
- 3.2 Universo e amostra
- 3.3 Procedimentos de análise e coleta de dados
- Inspeção in loco
- Documentos coletados
- 4 ANÁLISE E RESULTADO DOS DADOS
- 4.1 Inspeção das manifestações patológicas.......................................................
- 4.1.1 Manifestações patológicas nas estruturas de extravasão e adução.
- 4.1.1.1 Delineamento
- 4.1.1.2 Causa e solução possível
- 4.1.2 Manifestações patológicas nas estruturas de concreto
- possíveis causas................................................................................................. 4.1.2.1 Delineamento das manifestações patológicas e avaliação das suas
- 4.1.2.2 Soluções possíveis.................................................................................
- 4.2 Categoria de Risco e Dano Potencial Associado
- 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
- REFERÊNCIAS.........................................................................................................
- ANEXO
13 1 INTRODUÇÃO Em 2015 ocorreu o maior desastre ambiental no Brasil: o rompimento do barramento de rejeitos Fundão, localizada no município de Mariana-MG. Posteriormente, cerca de três anos depois, aconteceu uma nova tragédia semelhante: o rompimento do barramento de rejeitos chamada Mina do Feijão, no município de Brumadinho, também em Minas Gerais. Essas tragédias levantaram grandes preocupações com relação à aplicação e a fiscalização da política de segurança de barragens no país, não só tratando-se de barramentos de rejeito, mas também de abastecimento, setor elétrico, entre outros (MARTINEZ, 2021). A Lei Federal nº 12.334, de 20 de setembro de 2010, determinou a Política Nacional de Segurança de Barragens (PNSB), gerando o Sistema Nacional de Informações sobre Segurança de Barragens (SNISB) (BRASIL, 2010). A PNSB engloba barragens propositadas a reservar água para todos os fins, à descarte final ou efêmero de rejeitos e à acumulação de resíduos industriais. A Lei mencionada também decretou o construtor como o “agente privado ou governamental com direito real sobre as terras onde se localizam a barragem e o reservatório ou que explore a barragem para benefício próprio ou da coletividade” (BRASIL, 2010). O barramento deve atender a, ao menos, um dos parâmetros a seguir para introduzir-se na PNSB: elevação do maciço equivalente ou acima de 15m, partindo do pé da fundação até o topo do barramento; suporte geral do reservatório equivalente ou acima de 3.000.000m³; represa que abranja resíduos prejudiciais; e/ou dano potencial associado atribuído como médio ou alto (BRASIL, 2010). Conforme as informações dadas no último Relatório de Segurança de Barragens (RSB) de 2019, Pernambuco é o terceiro estado nordestino em concentração de barramentos. Estão cadastradas 499 barragens pernambucanas, que equivalem a mais ou menos 3% do somatório de inventariação do Brasil. Executando as descrições da PNSB, há em Pernambuco 198 represas enquadradas na legislação. Dentro desse número, as principais finalidades dos barramentos informados são abastecimento humano (46%), combate às secas (16%) e irrigação (15%) (ANA, 2019). Esses três tipos de atividades prevalecem por causa das questões climáticas e pela escassez hídrica ocorrente no estado pernambucano.
15 estudo relevante no impedimento do rompimento do seu sistema salvando vidas e evitando mais tragédias relacionadas à manutenção e segurança de represas no Brasil. Por conseguinte, a pesquisa atual tem o objetivo de estudar os problemas encontrados na barragem de Gurajaú sendo qualificado para responder a seguinte indagação: quais as são manifestações patológicas que contribuíram para as graves classificações obtida pelo barramento e como tratá-las? 1.1 Objetivos 1.1.1 Objetivo geral Acarear a real situação de riscos e danos da barragem de Gurjaú para atribuir medidas que auxiliem na segurança do barramento e da população. 1.1.1.1 Objetivos específicos
- Inspecionar as anomalias;
- Delinear quais são as manifestações patológicas;
- Identificar as causas possíveis de cada manifestação patológica;
- Propor soluções para os problemas;
- Efetuar as análises de CRI e DPA em conformidade com as manifestações patológicas identificadas. 1.2 Justificativa O estudo diagnóstico em uma represa de abastecimento da Região Metropolitana do Recife (RMR) têm em vista a identificação dos vazamentos e suas causas. O fato de que a COMPESA não dispõe informações completas construtivas da represa, em virtude da idade do barramento, dificulta a escolha adequada de uma intervenção o que também torna necessário fazer uma avaliação de outras possíveis manifestações patológicas. As barragens são construções de porte elevado, como uma represa de abastecimento na qual seu objetivo fundamental é reter uma quantidade volumosa de água, ela está sujeita a acidentes como desmoronamento, tombamento e ruptura. A análise das manifestações patológicas da barragem de Gurjaú é significativamente importante já que os riscos de uma ruptura da sua estrutura podem causar
16 consequências prejudiciais à população, meio ambiente e a economia. Vale salientar que segundo o PSB (2019) elaborado pela COMPESA, Gurjaú não é a única barragem que está precisando de manutenção corretiva, várias barragens pernambucanas encontram-se na mesma circunstância. Portanto a atual pesquisa, além de explorar as ameaças que podem comprometer a segurança estrutural da barragem analisada, poderá ser aproveitada para o norteamento e comparativo no estudo de patologias em outras barragens de abastecimento do estado que estiverem com a estrutura danificada e/ou também obtiveram classificações altas referente ao CRI e DPA.
18 consequentemente o rompimento geral da estrutura e os egípcios não construíram mais nenhuma barragem até os tempos modernos. (YANG et al., 1999). Na Mesopotâmia ergueu-se em 2000 A.C., a norte de Bagdad no rio Tigre, um novo tipo construtivo. Tratava-se da barragem de terra que tinha semelhança com as de gravidade, porém sendo utilizadas rochas e solo ao invés de concreto. Esta barragem foi utilizada na contenção e enchentes e auxílio na irrigação dos campos agrícolas. (YANG et al., 1999). TAKAHASI (2009) expôs um conjunto de informações que contém os registros históricos de barramentos de maior porte no passar dos séculos. Tal representatividade, referente as maiores barragens de concreto, estão listadas na Tabela 1. Tabela 1 – Registo histórico das maiores barragens de concreto do mundo. Ano Barragem País Altura(m) Tipo 2900 A.C Kosheish Egipto 15 Gravidade Séc.XIII D.C Almonacid Espanha 29 Gravidade 1594 Tibi Espanha 46 Gravidade 1866 Gouffre d’Enfer França 52 Gravidade 1904 Cheeseman E.U.A 72 Arco 1906 New Croton E.U.A 65 Gravidade 1910 Buffalo Bill E.U.A 99 Arco 1915 Arrowrock E.U.A 107 Arco 1924 Schrah Suíça 111 Gravidade 1929 Diablo E.U.A 118 Arco 1932 Owyhee E.U.A 127 Arco 1934 Chambon França 136 Gravidade 1936 Hoover E.U.A 221 Gravidade/Arco 1957 Mauvoisn Suíça 237 Arco 1961 Vajont Itália 262 Arco 1961 Grand Dixence Suíça 285 Gravidade Fonte: Takahasi, 2009.
19 Até o século XX, o conhecimento mais usado na execução de barramentos era experimental. Atualmente vemos que o conhecimento na engenharia de barragens foi expandido, em sua maioria, executando aprendizados provenientes de projetos que fracassaram. (JANSEN, 1988). Conforme o Comitê Brasileiro de Barragens (2011), a barragem mais antepassada do Brasil que se tem registros foi construída no Nordeste brasileiro, onde hoje está situada parte urbana do Recife. O barramento é do século XVI e foi descrita pelos holandeses em 1577, aparecendo com o nome Açude Apipucos, nomenclatura tupi que se traduz “onde os caminhos se encontram”. A barragem foi alargada e posteriormente deu espaço a uma via de acesso a Recife. Observe a Figura 2. Figura 2 – Barragem de Apipucos. Fonte: Comitê Brasileiro de Barragens, 2011. No ano de 1877, aconteceu uma grande seca no Nordeste, surgindo no Brasil muitas construções de barragem para resolver a questão da escassez de água. A partir dessa época, iniciou o planejamento e projeto de grandes barragens no Brasil. A primeira barragem foi Cedros, localizada no Ceará, finalizada em 1906 (Figura 3). (COMITÊ BRASILEIRO DE BARRAGENS, 2011). Figura 3 – Barragem de Cedros. Fonte: Comitê Brasileiro de Barragens, 2011.