Analide da barragem favelas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CENTRODE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E AMBIENTAL

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

ANÁLISE DE PERCOLAÇÃO E ESTABILIDADE DA BARRAGEM FAVELAS

DISCIPLINA: BARRAGENS

PROFESSOR: FRANSCISCO CHAGAS DA SILVA FILHO

ALUNAS:

CECÍLIA CATARINA OLIVEIRA DE CASTRO                                MATRÍCULA: 356128

FRANCISCA RAQUEL PIRES DA COSTA E SILVA                 MATRÍCULA: 356146

JULHO/2017

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO        3

2.        REVISÃO DA LITERATURA        5

2.1 ESTABILIDADE DE TALUDES        5

a)        MÉTODO DE FELLENIUS        6

b)        MÉTODO BISHOP SIMPLIFICADO        7

2.2 PERCOLAÇÃO        8

3.        METODOLOGIA        10

4.        ANÁLISES NÚMERICAS COM O SLIDE        11

5.        CONSIDERAÇÕES FINAIS        14

6.        REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        15

1. INTRODUÇÃO

         Este relatório tem o objetivo principal de analisar a estabilidade do Açude Público Favelas quanto a sua percolação na condição estacionária e a estabilidade do seu talude de montante no momento que o reservatório atinge sua capacidade total. O açude Favelas está localizado no interior do estado do Ceará, mais precisamente no município de Tauá, e faz parte do sistema do Jaguaribe. A área total da bacia hidrográfica é aproximadamente 678 km2 e do lago formado pela barragem na sua cota de crista é de aproximadamente 6,45 km2, somando um volume máximo acumulado de 3,01.107 m3 de água.

Para a sua construção, foram utilizados 136.768 m3 de solo, 18.000 m3 de material para o enrocamento e 19.700 m3 para as transições. A altura máxima, somando a fundação, tem 18 metros e seu coroamento tem largura de 6 metros, extensão de 440 metros e cota de 439,00 metros. O aterro é composto principalmente de solo areno-argiloso compactado que é presente nas áreas de empréstimo da redondeza. Seu talude de jusante tem inclinação de 1 V: 2 H e o de montante 1 V: 2,5 H, com uma pequena berma de 2,2 metros de largura sobre o enrocamento de pé (rockfill) na jusante. No seu interior há, além do enrocamento de pé, também um filtro vertical, tapete drenante ligando o filtro ao enrocamento e um trincheira de vedação com 4 metros de largura na base, profundidade igual do aluvião de 8,1 metros e inclinação de 1 V: 1 H. Foi necessário o uso de camadas de transição no rockfill e na proteção da montante.

Embora as características do vertedouro não sejam analisadas neste relatório, é interessante citar que ele é do tipo soleira livre com perfil Creager e soleiras laterais de concreto. Sua largura é 200 metros, lâmina máxima de 1,5 metros, descarga máxima de cerca de 736 m3/s, cota da soleira de 436,00 metros e consequentemente uma revanche de 3 metros.

Nas Figuras 1, 2, 3 e 4, podem-se ver as coordenadas dos pontos principais do perfil da barragem.

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Figura 1 - visão geral do perfil.

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Figura 2 - Detalhe do enrocamento de pé.

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Figura 3 - Detalhe do coroamento e filtro vertical.                 Figura 4 - Detalhe da base ao montante.

Foi considerado que não existe carga distribuída ao longo da largura de coroamento da barragem. Os métodos de cálculo utilizados no software slide foram o Ordinary/Fellenius e Bishop para analisar a estabilidade do talude de montante. Este tipo de estudo é muito importante para medir a capacidade do aterro de se manter estável sob as condições a que lhe são impostas, evitando o piping e deslizamentos no talude.

1. REVISÃO DA LITERATURA
   

         Segundo Cruz (1996), o projeto de uma barragem deve atender ao princípio básico do controle de fluxo e o princípio da estabilidade. As lógicas aplicadas nas seções de montante e de jusante de uma barragem, considerando-se o seu eixo, são opostas. Na seção de montante, deve-se buscar o máximo de vedação, tanto do maciço como da fundação; na seção de jusante, deve-se facilitar o processo de drenagem do maciço e da fundação. Além disso, as zonas externas da barragem devem garantir a estabilidade da barragem para as várias situações da carga.

2.1 ESTABILIDADE DE TALUDES

         De acordo com Braja M. Das (2011), talude é uma superfície de solo exposta que forma um ângulo com a superfície horizontal.  É um plano de terreno inclinado que limita um aterro e tem como função garantir a estabilidade do aterro. Pode ser resultado de uma escavação ou de origem natural. É de responsabilidade dos engenheiros civis fazer a análise de estabilidade do talude e calcular o fator de segurança. Entende-se por fator de segurança a relação entre resistência ao cisalhamento disponível do sol para garantir o equilíbrio do corpo deslizante e a tensão cisalhante mobilizada sob os efeitos dos esforços atuantes.

         Esse fator de segurança é influenciado por diversos fatores, como: erosão superficial, aumento do peso próprio (caso de chuvas que tornam o solo saturado), vibrações, aterros ou equipamentos colocados na superfície do talude, etc. Para evitar possíveis acidentes foram desenvolvidos vários métodos para executar a análise de estabilidade de talude, como os de Bishop e Fellenius.

Para encontrar esse fator, utilizaremos o método das fatias que é o método mais comum neste tipo de análise, pois pode ser aplicado em solos heterogêneos com diversas geometrias. A sequência geral é a seguinte: divisão do talude em fatia, após isso, realiza-se o equilíbrio de forças em cada fatia, assumindo-se as tensões normais na base da fatia sejam geradas pelo peso do solo contido em cada fatia, e, por fim, calcula-se o fator de segurança por meio de equações de equilíbrio de momentos em relação ao centro do círculo, considerando os pesos e as forças tangenciam na base da fatia. Para cálculo do fator de segurança, utilizaremos o método de Fellenius e o método de Bishoo simplificado.