CONTENÇÃO DE TERRA
O Brasil é o país que mais desenvolveu tecnologias para o projeto, construção e controle de barragens de terra.
Historicamente vemos que este fato aconteceu por que as regiões onde foram construídas as primeras barragens de grande porte eram ricas em argila e pobre em granito para concreto.
Até a década de 60 só sabíamos fazer concreto com granito e o leito do Rio Paraná (barragens de Jupiá e Ilha Solteira) é de puro basalto.
A barragem de terra apresenta inúmeras vantagens em relação à barragem de concreto. O principal motivo é o custo. Outro motivo é a segurança.
As barragens brasileiras estão situadas em regiões de planícies onde a topografia plana exige barragens muito extensas e se fossem de concreto seu custo seria muito elevado. além disso, barragens muito extensas exigiriam cuidados especiais contra a fissuração e mesmo proteções especiais contra recalques e tremos sísmicos.
COMPONENTES TÍPICOS:
O núcleo da barragem de terra é de argila de boa qualidade com alta coesão e boa plasticidade. Quando há argila em abundância, toda a barragem pode ser de terra mas em locais com pouca disponibilidade de argila, faz-se somente o núcleo central de argila e o resto com pedras.
Nao se espera de uma barragem de terra estanqueidade total. É admissível uma certa percolação de água, tanto a que infiltra pela face de montante como as que infiltram pelas fundações.
Isso é razoável, mesmo porque a Lei das Águas proibe que uma barragem feche totalmente o fluxo de um rio com prejuízos para os usuários de jusante e também para a flora e fauna.
O peso de uma barragem é muito grande. Temos no Brasil barragem de terra com mais de 100 metros de altura. Então as fundações devem ser calculadas com cuidado.
Rochas fraturadas não servem como fundações de uma barragem pois este tipo de rocha é muito permeável e muito difícil de estancar o fluxo de água. Então, se há rochas fraturadas no local da barragem elas deves ser removidas. Há casos de barragens que não se conseguiu encher de água pois vazava tudo pelas rochas fraturadas sob as fundações.
O ideal é apoiar as fundações sobre rocha sã mas dependendo da evolução geológica do local a rocha sã pode estar a profundidades muito grande e inviabilizar economicamente. Dependendo das condições locais a vala da fundação pode chegar a 50 metros de profundidade.
É perfeitamente viável assentar as fundações sobre rocha fissuradas desde que as fissuras não sejam de dimensões consideráveis e nem em grande quantidade. A impermeabilidade pode ser garantida por meio de cortinas e tapetes impermeáveis.
Para permitir a compactação das camadas de argila, o local deve estar seco e isso é proporcionado pelas ensecadeiras.
Ensecadeiras são pequenas barragens que a gente constroi antes e depois, isto é, à montante e à jusante para isolar o rio e deixar uma parte que é mantida seca com o auxílio de bombas que funcionam dia e noite.
Veja a ensecadeira que foi construída dentro do Rio Paraná para a construção da Casa de Força, Vertedouros e parte da Barragem de Terra da margem Esquerda da Hidrelétrica de Ilha Solteira.
A ensecadeira foi construída junto à margem esquerda do Rio Paraná no lado do Estado de São Paulo. O rio corre da direita para a esquerda.
A ensecadeira é esta barragem feita no perímetro todo. Dentro, o buraco atinge 50 metros abaixo do nível das águas do rio e é mantido seco por meio de bombas.
No primeiro plano se vê o início de construção da barragem de terra margem esquerda.
Mais à frente o início de concretagem do vertedouro e da casa de força e um pouco à jusante onde será construída a plataforma para a subestação.
Depois se vê o rio estrangulado e mais à frente o início da barragem de terra da margem direita que se estende por 7 quilometros no estado de Mato Grosso.
Como curiosidade, veja o autor deste site à jusante da barragem de terra da margem direita em visita que realizou em outubro de 2006, 33 anos depois de ter ajudado a calcular a barragem:
No caso de Itaipu, o rio estreito não permitiu construir a ensecadeira e ainda deixar uma folga no lado para o rio passar. Então foi aberto, a dinamite, um canal de desvio. Veja nas fotos as três etapas, isto é, escavação do canal, a inauguração do canal de desvio com o rio passando tanto pelo leito natural como pelo canal e finalmente o rio passando somente pelo canal de desvio e a ensecadeira construída dentro do canal do leito natural.
Como curiosidade, veja o autor deste site em inspeção de rotina, feita em 6 de fevereiro de 1982, descansando no marco da cota +80 à montante da barragem, local que hoje tem mais de 100 metros de altura de água.
A compactação é feita em camadas conforme regras de compactação com controle super rigoroso da umidade. Além da umidade, a parte de cima da camada que geralmente fica muito lisa devido à passabem do rolo compressor precisa receber uma escarificação antes de se lançar a próxima camada. Camadas muito lisas formam caminhos preferenciais para a percolação da água por dentro do maciço da barragem.
Uma das coisas dificílimas é a construção do filtro drenante.
O filtro drenante é formado por diversas camadas, uma de areia fina, outra de areia grossa e outra de brita.
A finalidade do filtro é segurar as partículas sólidas que eventualmente sejam carregadas pela água durante a percolação pelo seio da barragem. Se a gente permitir que a água leve embora as partículas sólidas a barragem vai ficando porosa e um dia cai.
A gente sabe se está havendo ou não carregamento de parículas sólidas olhando a água que sai na forma de minas no pé de jusante da barragem. Se sair com cor de barro é por que está havendo carregamento de material.
O filtro é chamado também de filtro invertido por que as camadas de areia e pedra estão posicionadas ao contrário do que acontece num filtro para limpeza de água.
Qualquer gota de água do consiga penetrar no seio da barragem é captada pelo filtro e este encaminha a água para a galeria de serviço.
A face de montante da barragem precisa receber uma boa proteção pois o local recebe muitas ondas que vêem do reservatório. Além disso, o nível do reservatório não é constante, sendo alto no período das chuvas e baixo no de estiagens.
Essa proteção, em geral, é feita com pedras grandes colocadas à mão para ficarem bem juntinhas. É conhecido também como RIP-RAP.
A face de montante pode ser mais íngreme que a face de jusante e portanto vai consumir menos material. A inclinação é geralmente de 1 para 2,5 podendo, conforme os materiais empregados chegar a 1 para 2.
A face de jusante por ficar aberta ao relento precisa ter uma inclinação mais suave e adota-se inclinações de 1 para 3 ou até 1 para 3,5. A maior preocupação é com a erosão da face. Como proteção usa-se geralmente grama.
O desenho acima está com as escalas deformadas para poder caber na tela do computador. Para vocês terem uma idéia, a barragem de terra de Ilha Solteira tem mais de 400 metros de largura na base.
A parte final, no topo, da barragem geralmente é aproveitada para passar uma estrada ligando as duas margens do rio.
Na foto abaixo vocês vêem a construção de uma barragem mista tendo à montante um material meio siltoso (mais barato e mais abundante na região), o núcleo de argila (parte impermeável da barragem) e à jusante enrocamento para dar estabilidade ao conjunto.