Portaria n.º 846/93 — Aprova as Normas de Projecto de Barragens

Não devem sofrer deteriorações apreciáveis para condições normais de exploração (cenários correntes);

Não devem sofrer ruptura mesmo na eventualidade de situações de baixa probabilidade (cenários de ruptura).

Programa base - consta da apresentação dos esquemas das obras de forma a proporcionar uma compreensão clara das soluções propostas;

Estudo prévio - é constituído por peças escritas e desenhadas e outros elementos de informação resultantes do desenvolvimento das propostas do programa base, de modo a possibilitar a apreciação das soluções preconizadas, a sua comparação com as do programa base e a tomada de decisões;

Anteprojecto - é constituído por peças escritas e desenhadas e outros elementos que contenham, de maneira sumária, a definição, dimensionamento, modo de construção da obra, medições e um orçamento nestas baseado;

Projecto - é constituído por peças escritas e desenhadas e outros elementos de estudo, tais como resultados de ensaios de laboratório ou de campo, que contenham a definição final, o dimensionamento definitivo, uma proposta de estaleiro com o modo de construção das obras, as medições e orçamento finais e os cadernos de encargos, de maneira a poder iniciar-se a construção da obra;

Projecto de execução - é constituído por um conjunto de informações escritas e desenhadas, de fácil e inequívoca interpretação por parte das entidades intervenientes na execução da obra, tendo em vista a pormenorização da informação contida no projecto e a sua adaptação às condições reais que forem sendo encontradas durante a construção.

Localização da bacia hidrográfica e zona a jusante da barragem até à foz do curso de água, em escala adequada, na qual se deverão indicar a localização das barragens existentes na região, com indicação do tipo, altura, desenvolvimento, volume armazenado, finalidade e potência instalada e as povoações existentes junto ao rio;

Plantas do local da barragem e da bacia hidrográfica, com o contorno da albufeira;

Descrição da orografia da zona referida na alínea a), com o traçado, quando possível, da curva hipsométrica;

Descrição geral das condições climáticas da região, com indicação das temperaturas médias mensais, obtidas com base num número significativo de anos, da insolação, da radiação solar média mensal, dos ventos dominantes (velocidade e direcção), etc.;

Descrição dos tipos de ocupação humana, agrícola, industrial e vias de comunicação da zona referida na alínea a);

Análise das características do local e da zona a jusante da barragem que possam ter influência nas soluções encaradas para a derivação provisória e para os descarregadores de cheias.

Características fisiográficas (morfologia, geologia, pedologia e rede hidrográfica), climáticas, de cobertura vegetal e de ocupação da bacia hidrográfica própria do aproveitamento;

Distribuição estatística da precipitação anual e das precipitações mensais sobre a área da bacia hidrográfica do aproveitamento, utilizando os registos disponíveis;

Distribuição estatística das precipitações extremas associadas a períodos de curta duração (até setenta e duas horas) sobre a área da bacia hidrográfica;

Caudais integrais anuais e mensais afluentes à albufeira;

Caudais instantâneos máximos anuais ou, na falta destes, caudais diários máximos anuais;

Registos adicionais sobre caudais de cheia (informação histórica), incluindo marcas de cheia, testemunhos verbais, registos escritos, etc.;

Valores dos parâmetros caracterizadores da qualidade da água e inventário de fontes poluidoras;

Registos de medições do transporte sólido afluente à albufeira ou, na sua falta, valores obtidos pela aplicação de modelos.

Caudais fornecidos pelo aproveitamento e probabilidade de garantia desses caudais, de acordo com a distribuição no tempo das necessidades a satisfazer;

Hidrogramas das cheias naturais e modificadas, para dimensionamento dos órgãos de segurança, definitivos e provisórios;

Curva de vazão no local da obra;

Volume de sedimentos afluentes à albufeira, para fixação da capacidade morta;

Qualidade da água, tendo em vista as suas utilizações.

Os caudais fornecidos na secção em estudo devem ser determinados, sempre que possível, recorrendo à análise estatística de séries homogéneas, da ordem de pelo menos 30 anos, de registos de caudais integrais mensais e anuais;

Na falta de séries de registos suficientemente longas ou na ausência de quaisquer registos de caudais, deverá a informação disponível ser completada com dados deduzidos das precipitações;

Os caudais fornecidos pelo aproveitamento devem ser determinados pela análise da exploração prevista da albufeira, utilizando técnicas de simulação e recorrendo à série histórica ou a séries sintéticas que reproduzam as características estatísticas das séries de caudais a que se refere a alínea a);

As perdas por evaporação e por percolação através da fundação e do corpo da barragem devem ser avaliadas e incluídas na análise;

A cheia de projecto deve ser fixada recorrendo a métodos estatísticos incorporando a informação histórica disponível, de simulação hidrológica (modelos precipitação-escoamento) e fórmulas empíricas, com a análise crítica dos valores obtidos pelas diferentes vias de cálculo;

Os caudais de dimensionamento dos descarregadores devem ter em conta o amortecimento das cheias na respectiva albufeira e nas albufeiras a montante;

Os períodos de retorno a adoptar no dimensionamento dos órgãos de descarga e protecção contra cheias devem ser fixados de acordo com uma análise dos riscos potenciais, designadamente em função da ocupação do leito a jusante da barragem e de acordo também com o tipo de descarregador e folga disponível;

Os períodos de retorno da cheia de projecto devem ser estabelecidos de acordo com o quadro do anexo I;

É recomendável que a cheia de projecto seja comparada com a cheia máxima provável, nos casos em que, de acordo com o anexo I, o período de retorno seja superior a 1000 anos, isto é, no caso de risco potencial elevado, para barragens de betão com h >= 50 m e de aterro com h >= 15 m e no caso de risco potencial significativo, para barragens de betão com h >= 100 m e de aterro com h >= 50 m.

A avaliação das áreas inundáveis e do tempo de propagação das cheias provocadas por cenários de ruptura da barragem, recorrendo a modelos hidrodinâmicos adequados;

O estudo de sistemas de aviso e previsão de cheias em tempo real;

A previsão da qualidade da água na albufeira e no trecho da linha de água a jusante.

Geologia da região e do local da barragem, com indicação das principais características relevantes para o projecto;

Características hidrogeológicas da região e do local da obra, com indicação dos níveis piezométricos, ressurgências, infiltrações, cavernas, qualidade da água e solubilidade das rochas.

A tectónica, com indicação dos acidentes relevantes para o projecto e especial incidência quanto a falhas e sistemas de falhas potencialmente geradoras de sismos, nas três escalas acima referidas;

As falhas activas existentes no local da obra, as quais devem ser analisadas com especial cuidado;

A história sísmica, designadamente a relação dos sismos registados com indicação de datas, profundidade dos focos, epicentros, magnitudes, sismogramas e durações;

Indicações relativas ao local, designadamente as características dos terrenos que interessam ao estudo da propagação entre os potenciais focos e o local em consideração, o levantamento das escarpas e taludes e o tipo das formações geológicas, com a indicação da sua eventual susceptibilidade a acções sísmicas (fenómenos de amplificação local, liquefacção e queda de grandes volumes de terreno);

A possibilidade de ocorrência de sismos induzidos, devendo analisar-se esta possibilidade sempre que a obra tenha mais de 1000 hm3 de armazenamento ou mais de 100 m de altura.

O sismo máximo expectável (SME), que deve ser estimado por via determinística ou probabilística, sendo, neste último caso, o SME considerado como um sismo com um longo período de retorno;

O sismo máximo de projecto (SMP), que em obras de risco potencial elevado se deverá tomar como sendo o SME, mas que noutros casos poderá ter grandeza inferior;

O sismo base de projecto (SBP) menos intenso que o SMP, com um período de retorno fixado de acordo com o risco potencial envolvido.

Zonamento do maciço de fundação da barragem, com vista à definição de zonas do maciço com características aproximadamente homogéneas;

Compartimentação do maciço de fundação da barragem, com definição e caracterização das principais famílias de diaclases, devendo as principais falhas ser caracterizadas individualmente;

Tensões instaladas no maciço de fundação;

Permeabilidade das formações que constituirão o maciço de fundação da barragem e da albufeira, bem como os escoamentos que nele se poderão instalar;

Propriedades mecânicas do maciço de fundação da barragem, dos taludes da albufeira e dos situados imediatamente a jusante;

Propriedades mecânicas e hidráulicas dos materiais disponíveis nas zonas de empréstimo e pedreiras;

Injectabilidade dos maciços de fundação;

Zonamento e avaliação dos volumes dos diversos materiais disponíveis para a construção da barragem.

Objectivos da obra e suas características gerais, com referência ao plano geral em que a obra eventualmente se insere;

Dados sobre a localização do aproveitamento;

Elementos topográficos e cartográficos;

Dados básicos relativos às exigências de comportamento, funcionamento, exploração e conservação da obra;

Limites de custo e, eventualmente, indicações relativas ao funcionamento da obra;

Indicação geral dos prazos para a elaboração do projecto e para a execução da obra.

Esquema da obra;

Definição dos critérios gerais de dimensionamento das diferentes partes da obra;

Peças escritas e desenhadas necessárias para o perfeito esclarecimento do programa base, incluindo as que porventura se justifiquem para definir as alternativas de solução propostas pelo autor do projecto e comprovar a sua viabilidade;

Estimativa geral do custo da barragem, tomando em conta os encargos mais significativos com a sua realização, bem como as despesas com os estudos e projectos e com a administração;

Estimativa de custo da exploração, manutenção e conservação da obra na solução ou soluções propostas;

Descrição e justificação das exigências de comportamento, funcionamento e conservação da obra;

Informação sobre a necessidade de obtenção de elementos topográficos, geológicos, geotécnicos, hidrológicos ou de qualquer outra natureza que interessem ao estudo do problema, bem como sobre a realização de modelos, ensaios, trabalhos de investigação ou de quaisquer outras actividadades ou formalidades que possam ser exigidas, quer para a elaboração do projecto, quer para a execução da obra;

Estudo sumário das transformações ambientais e ecológicas operadas pela barragem.

Memória descritiva e justificativa das soluções estudadas, incluindo capítulos respeitantes a cada um dos objectivos indicados no estudo prévio;

Elementos elucidativos das soluções estudadas;

Dimensionamento aproximado e características principais da solução adoptada;

Definição geral dos processos de construção e da natureza dos materiais e dos equipamentos de construção;

Estimativa do custo da obra e justificação discriminada das eventuais diferenças entre esta estimativa e a constante do estudo prévio;

Declaração de impacte ambiental.

Memória descritiva e justificativa, evidenciando os aspectos seguintes: definição e descrição geral da obra, indicando a sua localização e interligações com outras obras, análise da forma como se deu satisfação às exigências do programa base, descrição da natureza e condições do terreno, justificação da implantação da obra, descrição do equipamento hidromecânico, indicação das origens e características dos materiais, das instalações e do equipamento, descrição dos métodos de dimensionamento;

Cálculos estruturais e hidráulicos relativos às diferentes partes da obra (barragem, descarregador de cheias, descarga de fundo, tomadas de água, circuito hidráulico e obras de derivação provisória, etc.), apresentados de modo a defini-las e a justificar as soluções adoptadas;

Cálculos da onda de cheia para determinação das áreas inundadas no caso de ruptura da barragem;

Estudo das expropriações e restabelecimento das comunicações afectadas;

Medições, dando a indicação da quantidade e qualidade dos trabalhos necessários para a execução da obra, devendo ser adoptadas as normas portuguesas em vigor ou, na sua falta, as especificações do Laboratório Nacional de Engenharia Civil;

Orçamento, baseado nas quantidades e qualidades de trabalho das medições, incluindo os custos resultantes da observação da obra e do sistema de aviso e alerta;

Peças desenhadas com indicações numéricas indispensáveis e a representação de todos os elementos necessários à perfeita compreensão da obra;

Condições técnicas gerais e especiais do caderno de encargos ou o próprio caderno de encargos;

Anteplanos de observação e de primeiro enchimento da albufeira e estudo do sistema de aviso e alerta.

Peças escritas com a actualização dos cálculos apresentados no projecto, resultante da sua adaptação às condições reais que se forem encontrando durante a execução da obra;

Peças desenhadas resultantes da pormenorização dos desenhos do projecto e da sua adaptação às condições reais de execução da obra.

Identificação e justificação do emprendimento com referência às finalidades das obras, alternativas analisadas, razões que determinaram a localização proposta, relação do empreendimento com outras obras e sua compatilização com os planos de desenvolvimento e de ocupação do solo;

Descrição sumária das obras;

Descrição sumária do ambiente existente, com destaque para as relações funcionais entre as várias componentes ambientais;

Identificação dos principais impactes e avaliação preliminar da importância respectiva;

Proposta de directivas para a elaboração da declaração de impacte ambiental do empreendimento.

Memória sumária, dirigida aos responsáveis pela aprovação e financiamento das obras e ao público em geral, em que se identificam as finalidades do empreendimento, se descrevem as obras e se focam os impactes ambientais mais significativos, bem como as medidas preconizadas para eliminar ou mitigar os impactes ambientais adversos;

Identificação e justificação do empreendimento, com referência às finalidaes das obras, às alternativas possíveis, às determinantes da localização das obras e compatibilização com os planos de desenvolvimento e ocupação do solo na área em que o empreendimento se insere;

Descrição das obras e do programa da sua execução, incluindo a localização de pedreiras, áreas de empréstimo de materiais, locais de depósito de produtos sobrantes, estaleiros, etc., e indicação dos planos de exploração do empreendimento;

Descrição do ambiente existente e da utilização dos recursos naturais e sua evolução previsível sem o empreendimento, com referência aos seguintes aspectos: condições topográficas, geológicas e pedológicas, realçando os recursos minerais e as formações geológicas e geomorfológicas com especial valor cultural ou paisagístico; condições climáticas; condições hidrológicas e hidrogeológicas da bacia hidrográfica; qualidade das águas superficiais e subterrâneas; vegetação, com realce para as espécies com especial valor cultural ou paisagístico; habitats, com destaque para os habitats mais produtivos ou com funções únicas (a nível regional) para o suporte das faunas terrestre e aquática; distribuição e variação sazonal da população das diferentes espécies de fauna, incluindo a caracterização de migrações e a identificação dos períodos críticos dos ciclos vitais das principais espécies; espécies da flora e da fauna raras ou em perigo de extinção; características demográficas, culturais e económicas das populações; património arqueológico e histórico-cultural;

Identificação, descrição e avaliação dos impactes no ambiente provocados directamente ou induzidos pelas obras, a curto, médio ou longo prazos, com destaque para os principais impactes, devendo ser analisados em particular os impactes resultantes de: obstáculo que a barragem constitui ao transporte de sedimentos, nomeadamente o assoreamento da albufeira e a degradação do leito a jusante; alteração do regime de caudais de cursos de água a jusante da barragem; alteração dos níveis freáticos; retenção dos nutrientes na albufeira; alteração das características físico-químicas da água retida na albufeira que é lançada no curso de água a jusante; introdução de novas espécies nos novos habitats criados; desenvolvimento da população de espécies da flora e da fauna nocivas, em particular para a saúde humana; alteração da paisagem e aspectos estéticos das obras, proporcionando factores de atracção de actividades de lazer e turismo; beneficiação da rede viária e de acessibilidade ao local das obras; alterações do povoamento e da economia regional;

Descrição das medidas propostas para eliminar ou mitigar os impactes negativos ou adversos das obras e indicação dos impactes residuais que não possam ser eliminados e dos recursos naturais que sejam irreversivelmente afectados pelas obras;

Rastreio dos impactes das obras e plano de observação da sua evolução ao longo dos anos.

Justificação da solução adoptada, devendo ser considerados como parâmetros principais a forma do vale, a natureza da fundação, os materiais disponíveis, os meios existentes para a construção e os caudais de cheia;

Definição das formas das barragens, que podem ser obtidas por meios experimentais ou por cálculos, devendo em princípio ter expressão analítica;

Condicionamentos impostos às formas pela fase de construção, citando-se a título de exemplo, as curvaturas verticais e as inclinações das barragens-abóbada como consequência do efeito do peso próprio, a existência de mais ou menos juntas como consequência do desenvolvimento e dissipação do calor de hidratação do cimento, a eventual eliminação de juntas e uso de maiores espessuras em consequência da utilização de técnicas de arrefecimento artificial e a necessidade ou não de deixar blocos baixos para a passagem de cheias maiores do que as que podem ser descarregadas pela derivação provisória;

Valor do caudal de cheia adoptado no dimensionamento das obras de derivação provisória, valor que é fixado tendo em atenção os estudos referidos no artigo 6.º e em que se adopta um período de recorrência que tem em conta o risco de galgamento, as alternativas auxiliares para a passagem das cheias não comportáveis pela derivação provisória e os programas de trabalho;

Estudo das obras de derivação provisória que devem ser projectadas, tendo em atenção, além do caudal anteriormente citado, o tipo de estrutura, o programa de construção e os condicionamentos topográficos, geológicos e geotécnicos.

Permeabilidades preferenciais, sendo de lembrar que a percolação, quando a rocha não é muito alterada, se processa através dos planos de compartimentação, incluídos nestes os planos permeáveis das falhas;

Os ensaios referidos no artigo 9.º permitirão a caracterização da permeabilidade nas diferentes zonas da fundação, definindo as direcções preferenciais, os caudais para as diferentes pressões e os regimes de escoamento (turbulento, laminar ou misto), devendo estes parâmetros ser tomados probabilisticamente a partir do seu estudo estatístico;

Variação dos coeficientes de permeabilidade com o estado de tensão.

Deformabilidade do maciço rochoso, que é obtida por ensaios in situ e em laboratório ou pela correlação com parâmetros de classificação do maciço e de acordo com a sua variação em profundidade;

Tratamento estatístico dos resultados da deformabilidade, quando o seu número o permitir;

Efeito de tempo, quando significativo, revelado por ensaios de fluência;

Caracterização da anisotropia.

A resistência à compressão simples obtida em ensaios de amostras que, atendendo ao facto de as compressões impostas pelas obras serem em geral baixas, praticamente só interessa para efeitos de classificação da qualidade dos maciços rochosos;

A resistência ao escorregamento das diferentes famílias de diaclases e falhas, determinada tendo em atenção o seu eventual preenchimento, rugosidade das superfícies e estado de humidade, de importância primária para a segurança nos casos em que os cenários de ruptura interessem sólidos limitados apenas por aquelas famílias;

A resistência ao corte do material rochoso, considerada nos casos em que os cenários de ruptura interessem sólidos limitados por superfícies que cortem esse material;

As resistências, caracterizadas pela coesão e pelo ângulo de atrito interno, grandezas determinadas por ensaios in situ e em laboratório, embora em certos casos possam ser estimadas a partir da classificação do maciço rochoso;

O tratamento estatístico dos resultados, sempre que existam determinações das resistências em número suficiente.

Estudos de percolação, tendo em conta a variação da permeabilidade com o estado de tensão e, portanto, a abertura ou fecho das diaclases e outras descontinuidades;

Estudos da erosão devida à passagem da água;

Estudos de estabilidade da fundação.

Existência e origem dos materiais inertes para o fabrico do betão na quantidade necessária;

Processo de obtenção dos inertes - extracção, britagem, selecção, lavagem, etc.;

Propriedades físicas e químicas dos inertes, tal como preconizado pelas normas oficiais;

Existência e origem da água para o fabrico do betão, e sua composição e qualidade, de harmonia com as normas oficiais;

Cimentos, produtos de substituição e adjuvantes, de harmonia com as normas oficiais;

A opção por cimentos especiais e produtos de substituição, tais como pozolanas, cinzas volantes e adjuvantes, deve ser justificada para cada tipo de obra;

Composição e características do betão, para cada zona da obra, de harmonia com as normas oficiais;

Os betões para barragens devem ter as mais baixas dosagens compatíveis com a segurança;

O betão deve ter características térmicas, mecânicas e de trabalhabilidade que garantam as melhores condições de segurança e de construção da obra;

A qualidade do betão é determinada por meio de ensaios em laboratório, sendo de prestar atenção especial às suas características reológicas e à possibilidade de alterações ou deteriorações de qualquer origem;

Previsão da agressividade da água da albufeira ao betão, aos materiais da fundação e aos produtos de injecção;

Nas regiões mais frias do País, a resistência do betão ao gelo.

Estaleiro e tipo de equipamento para execução das obras, meios de armazenamento dos inertes, cimento e água, fabrico, transporte e colocação do betão, programa de trabalhos, ritmos de betonagem, espessuras de camadas, tipos de cofragens, etc.;

Laboratório de estaleiro, com indicação da aparelhagem e máquinas de ensaio para controlo dos materiais e do betão, assim como das instalações de apoio ao trabalho de observação da obra (escritório, armazém de aparelhos, etc.).

Forças e deformações nas estruturas, designadamente forças mássicas ou de superfície, variações de volume de origem térmica ou outras, e cedências de apoio;

Outros efeitos físicos e químicos que, além dos efeitos mecânicos directos, eventualmente se reflectem nas propriedades estruturais.

Na fase de construção: as gravíticas devidas à colocação dos materiais e dos equipamentos ao longo do processo construtivo; as térmicas, higrométricas e autogéneas, associadas à colocação, presa e arrefecimento do betão; as térmicas ambientais; as devidas à injecção de juntas de contracção, ao tratamento das fundações e eventual aplicação de pré-esforços;

Na fase de primeiro enchimento e durante a exploração: as da água, estáticas e dinâmicas, devidas à formação e exploração da albufeira; as térmicas, ambientais e associadas à exploração da albufeira; as devidas à ocorrência do sismo base de projecto (SBP) e eventualmente sismos induzidos; as devidas aos depósitos sólidos na albufeira; as associadas à formação de gelo e sua fusão, na albufeira e na estrutura;

De carácter excepcional: as correspondentes ao sismo máximo de projecto (SMP); as resultantes de cheias com período de retorno superior ao da cheia de projecto, tendo em atenção o disposto no artigo 6.º; as devidas a grandes deslocamentos impostos na fundação, provocados por movimentos do vale, sismos, etc.

Evoluem, ao longo da sequência da construção, de acordo com o processo construtivo e a geometria da obra;

Geram forças mássicas que dependem dos pesos volúmicos dos materiais de construção e do peso dos equipamentos;

A dispersão associada aos pesos volúmicos é muito pequena.

O calor libertado depende do tipo e dosagem do cimento e das características térmicas do betão;

A dissipação do calor inicia-se pouco tempo após a colocação do betão, prolonga-se durante os primeiros anos de vida da obra, originando frequentemente o desenvolvimento de tracções e em alguns casos fissurações;

No betão em massa, que é o caso corrente das barragens, a hidratação do cimento processa-se como se o betão estivesse isolado da atmosfera, sem perda nem ganho de água, resultando uma ligeira variação de volume a que se dá o nome de variação autogénea de volume;

A secagem do betão em massa é essencialmente superficial e normalmente não considerada como acção;

As reacções no seio dos inertes são devidas à oxidação, carbonatação e hidratação de certos componentes, reacções essas que são acompanhadas de expansões;

As reacções entre os componentes do cimento e certas substâncias existentes neste ou nos inertes geram compostos expansivos, sendo as principais reacções deste tipo: reacções entre os silicatos, aluminatos e hidróxido de cálcio do cimento com sulfatos, como o gesso por vezes existente em excesso no cimento ou nos inertes; reacções entre os alcalis do cimento e certas formas de sílica existentes em alguns inertes;

As variações de volume atrás referidas podem originar deteriorações do betão e devem ser evitadas mediante a adopção de medidas, tais como: o estudo da composição do betão e das características dos materiais que o constituem; o uso de materiais pozolânicos ou aditivos; o uso de técnicas construtivas adequadas, designadamente juntas de contracção.

Podem considerar-se níveis médios da água a montante e a jusante e variações em torno destes níveis médios;

A diferença de níveis entre montante e jusante origina escoamentos através dos poros e fissuras dos materiais, designadamente da fundação, instalando-se assim campos de velocidades e de pressões a que estão associados caudais, forças mássicas, forças superficiais e variações de volume;

Para análise do comportamento das fundações de obras importantes, o estudo dos escoamentos e a determinação dos gradientes de pressões deve ser feito por intermédio de modelos hidráulicos, planos ou tridimensionais;

Os efeitos mecânicos da água são em regra estudados em termos de tensões efectivas, sendo tais efeitos representados por forças mássicas proporcionais aos gradientes das pressões.

Pressões hidrostáticas sobre os paramentos;

Pressão sobre as cortinas de impermeabilização, tendo em conta a possibilidade de abertura das fissuras do maciço;

Subpressão na superfície de fundação da barragem, considerando a influência da cortina de drenagem;

Subpressão nas fronteiras do maciço considerado.

As pressões actuando sobre os equipamentos hidromecânicos que devem ser aplicadas nas estruturas através das superfícies de apoio destes equipamentos;

A passagem de grandes caudais pelos órgãos de segurança e exploração que gera pressões hidrodinâmicas e pode originar erosão, abrasão e cavitação, batimentos e vibrações do equipamento, efeitos que podem afectar aqueles órgãos e eventualmente o maciço de fundação da barragem na vizinhança imediata do pé de jusante;

A queda na albufeira de grandes volumes de gelo ou de terreno, devida a instabilização de taludes, apesar de estes fenómenos serem em regra de pequena probabilidade de ocorrência, pode originar ondas de grande altura, provocando pressões dinâmicas elevadas sobre as barragens e eventualmente o seu galgamento;

As vibrações provocadas por sismos que originam pressões dinâmicas da água em contacto com as barragens.

Num período inicial, sobrepõem-se às devidas ao processo construtivo referidas no artigo 23.º, mas após a criação da albufeira e dissipados os efeitos térmicos provocados pela construção, atinge-se a estabilização do regime térmico e a barragem fica apenas sujeita às acções ambientais;

O projecto deve prever a época de referência para avaliação da evolução futura das acções térmicas e dos seus efeitos estruturais, porque os efeitos das variações de temperatura entre a situação correspondente ao estado de estabilização da temperatura da barragem e o seu estado térmico na época de referência ficarão permanentemente instalados;

No caso das estruturas tridimensionais, a época de referência deve ser aquela em que se executam as injecções das juntas, correspondendo a um estado de baixas temperaturas no corpo da barragem.

As oscilações periódicas em torno da temperatura de estabilização, caracterizadas por ondas de período anual e outras;

As características das ondas térmicas do ar podem ser consideradas uniformes enquanto as das ondas térmicas da água devem ter em consideração o nível na albufeira, variando a sua amplitude e diferença de fase com a profundidade;

Os efeitos da radiação solar devem também ser considerados, tendo em conta a localização da obra, a orientação e as características das superfícies expostas.

Às variações de temperatura referidas na alínea b) do n.º 1 correspondem diagramas lineares entre os dois paramentos;

As ondas térmicas anuais originam distribuições não uniformes de temperatura em torno dos diagramas lineares referidos na alínea anterior;

As ondas térmicas diárias e a radiação solar originam variações de temperatura que são máximas à superfície, onde atingem valores elevados, mas que se anulam a curta distância, razão pela qual a zona da barragem onde se fazem sentir deve ser considerada como zona de protecção térmica do corpo da barragem.

Podem ser usados modelos tridimensionais, planos, ou, para estruturas delgadas, modelos de placas, considerando neste último caso apenas o fluxo do calor na direcção montante-jusante;

A propagação do calor por condução depende da difusibilidade térmica do betão.

Podem ser caracterizadas a partir de fórmulas empíricas pelos valores máximos das acelerações, velocidades e deslocamentos e respectivas durações, ou aproximadamente representadas apenas pelas acelerações impostas na base do conjunto barragem-fundação-albufeira;

No caso de estruturas pouco extensas, pode aceitar-se que as vibrações estão em fase ao longo de toda a base de apoio, mas para estruturas em que a base de apoio tem a extensão de várias centenas de metros, convém que sejam consideradas diferenças de fase ao longo da base.

Podem ser utilizados espectros de potência definidos a partir dos valores máximos referidos no número anterior, ou espectros de resposta, sendo de notar que os espectros indicados no Regulamento de Segurança e Acções em Estruturas de Edifícios e Pontes constituem uma adequada aproximação;

Para estruturas com comportamento não linear devem ser usados acelerogramas, quer observados quer obtidos por modelos aleatórios a partir dos espectros;

As vibrações segundo o eixo do vale são em regra as mais importantes, mas em algumas estruturas tem interesse considerar também vibrações verticais e transversais;

Para duração dos sismos distantes deve considerar-se trinta segundos e para duração dos sismos próximos deve tomar-se dez segundos.

Os sismos a considerar no projecto são: o sismo máximo de projecto (SMP) e o sismo base de projecto (SBP), tal como referido no artigo 8.º;

As acelerações impostas na base de apoio do conjunto barragem-fundação-albufeira originam vibrações que dependem das formas das estruturas e da albufeira, da deformabilidade dos materiais e da água, devendo assim, pelo menos para obras vultosas, fazer-se o estudo do comportamento dinâmico global daquele conjunto;

Para pequenas obras, as acções sísmicas podem ser representadas: por forças mássicas actuando nos elementos de volume, com intensidades linearmente variáveis ao longo da altura da barragem, sendo o valor da força, ao nível do centro de gravidade da estrutura, de 1,5 vezes o valor fixado ao nível da base de apoio; por pressões hidronâmicas sobre os paramentos, determinadas por soluções existentes para estudo de vibrações de reservatórios com formas geométricas simples.

No caso de existência, na fundação da barragem, de falhas importantes a que se associe um risco potencial de movimento, designadamente após a criação da albufeira, o comportamento das estruturas e das fundações deve também ser analisado para deslocamentos impostos, correspondentes a esses movimentos;

Os sismos podem originar grandes ondas nas albufeiras, tal como foi referido na alínea c) do n.º 3 do artigo 24.º

Devidas à formação de uma camada de gelo na superfície da albufeira que origina pressões contra a parte superior do paramento de montante da barragem;

Devidas ao gelo e degelo da água nos poros do betão, juntas e fissuras, o que provoca importantes variações de volume na vizinhança das superfícies expostas.

Originam pressões na parte inferior da obra, dependentes do nível atingido pelos sedimentos, do seu peso volúmico saturado e resistência ao corte;

Podem interferir com o funcionamento de alguns órgãos de segurança e exploração.

Para verificação dos cenários, definem-se hipóteses de dimensionamento que, através da conveniente especificação dos parâmetros representativos das acções e suas combinações, dos materiais da estrutura e da fundação e das técnicas de construção e exploração, envolvam estrategicamente as diferentes situações que se irão verificar ao longo da vida das obras;

As estruturas e suas fundações devem ser consideradas como um conjunto e, nesse contexto, devem considerar-se as interacções entre as diversas estruturas, designadamente entre a barragem, os órgãos de segurança e exploração e os taludes da albufeira;

A diminuição do risco associado à construção e exploração das obras pode originar um acréscimo do custo destas, pelo que há que procurar o menor custo compatível com a segurança.

Identificação dos principais cenários correntes e de ruptura e definição das hipóteses de dimensionamento;

Definição dos modelos das acções e dos modelos estruturais ou conjuntos e sua análise, com vista a obter as respectivas respostas;

Verificação das condições de funcionalidade e de segurança.

Na identificação dos cenários, na definição e escolha dos modelos e dos métodos de dimensionamento;

Na definição das disposições do projecto;

No estudo da caracterização e do tratamento das fundações;

No estudo dos materiais e dos processos construtivos;

Na elaboração do anteplano de observação.

Com as características hidrológicas, geológicas, hidrogeológicas, sismológicas e geotécnicas do local da obra e com as finalidades do aproveitamento, definidas tal como especificado nos artigos 6.º a 10.º;

Com as características da estrutura e da fundação e as propriedades dos materiais definidas tal como especificado nos artigos 17.º a 21.º;

Com os métodos de construção, a forma de proceder ao primeiro enchimento e o tipo de exploração do reservatório;

Com as condições de manutenção e observaçao.

Associados ao comportamento do maciço de fundação, designadamente a fissuração, deslocamentos provocados pela abertura e fecho das superfícies de compartimentação, corte e esmagamento das formações, escorregamento por superfícies de menor resistência, conjugado com mau funcionamento das cortinas de impermeabilização e drenagem, erosão nas fissuras, erosão interna, dissolução dos minerais das formações e erosão a jusante devida aos descarregamentos ou ao galgamento das obras;

Relacionados com o comportamento do betão, designadamente deslocamentos reversíveis e permanentes, fissuração e corte de zonas localizadas ou de grandes volumes e derrubamento de blocos;

Peso próprio dos materiais e dos equipamentos; sobreposição desta acção com as referidas na alínea a) do n.º 2 do artigo 22.º;

Sobreposição dos efeitos correspondentes à situação final da construção com os decorrentes das acções da água e da temperatura devidas à formação da albufeira; sobreposições desta última situação com variações do nível da água e da temperatura ambiente e com pressões do caudal sólido e do gelo, de modo a enquadrar a fase de exploração; sobreposição de situações de exploração da albufeira com o sismo base de projecto;

Sobreposição de situações de exploração, referidas na alínea anterior, com cada uma das acções de carácter excepcional indicadas na alínea c) do n.º 2 do artigo 22.º ou as mesmas situações de exploração conjugadas com valores extremos, quer da resistência ao escorregamento ao longo de superfícies de compartimentação do maciço rochoso, quer da resistência do betão.

Na definição dos modelos das acções, ao disposto nos artigos 23.ª a 27.ª;

Na definição dos modelos estruturais, ao disposto nos artigos 17.º a 21.º, nomeadamente: à continuidade e homogeneidade dos materiais em face da escala da obra, definindo-se zonas formadas por materiais supostos contínuos e homogéneos, separadas por superfícies; aos vários aspectos do comportamento dos materiais em cada uma das zonas e ao longo das referidas superfícies; à forma e dimensões das peças que compõem a estrutura, podendo adoptar-se, quando justificado, as aproximações de peças laminares ou peças com secção transversal uniforme ao longo de um eixo recto, e às ligações exteriores nas fronteiras dos modelos.

Para situações de construção, modelos da estrutura completa, contínua e de comportamento elástico linear; modelos em que são tomados blocos independentes, de comportamento elástico linear; para estruturas importantes, modelos com sucessivas geometrias, em regra com juntas de contracção, formadas por materiais de comportamento elástico linear ou elasto-visco-plástico, com idades diferentes;

Para as situações de primeiro enchimento e exploração da albufeira, modelos em que se supõe a estrutura contínua e formada por materiais de comportamento elástico linear, com características médias para o período em estudo mas que tenham em consideração os efeitos da fluência ou da relaxação;

Para as situações extremas, modelos formados por materiais de comportamento não linear.

Em estudos preliminares e de anteprojecto, os métodos numéricos de elementos finitos, diferenças finitas, elementos de fronteira e outros;

Em estudos de projecto, os métodos anteriormente referidos, conjuntamente com métodos experimentais, em particular modelos reduzidos, tridimensionais, para cenários correntes e de ruptura.

Confrontando as previsões dos métodos matemáticos e experimentais para o mesmo modelo, para algumas situações de dimensionamento, designadamente no caso de obras importantes e em particular para modelos não lineares;

Confrontando as previsões dos modelos com resultados da observação de obras com características e em situações semelhantes.

Que a resposta dos modelos seja essencialmente elástica, não ponha em risco o funcionamento da obra e que, na vizinhança da fundação, não provoque perturbações significativas do maciço de fundação nem a perda de eficiência da cortina de impermeabilização;

Que as tensões na barragem, quer em elementos volumétricos quer em juntas, embora podendo eventualmente provocar rupturas em zonas localizadas, respeitem o critério de Mohr-Coulomb, definido para resistências de pico, à tracção e compressão, com coeficientes de segurança mínimos entre 2,5 e 4;

Que as tensões na fundação, quer em elementos volumétricos quer em juntas e superfícies de menor resistência, embora podendo eventualmente provocar rupturas em zonas localizadas, respeitem o critério de Mohr-Coulomb, definido para valores de pico da coesão com coeficientes de segurança mínimos entre 3 e 5, e do coeficiente de atrito interno entre 1,5 e 2;

Que os caudais drenados na fundação, embora podendo atingir valores mais elevados em zonas muito localizadas, correspondam a valores médios da permeabilidade na zona da cortina de impermeabilização não superiores a 1 lugeon;

Que as subpressões na base das barragens, designadamente no caso de barragens gravidade ou abóbada espessa, na secção correspondente à cortina de drenagem, sejam da ordem de um terço da pressão a montante.

Que os movimentos de blocos fissurados não conduzam ao seu derrubamento nem originem passagens de água, em grande volume e com grandes velocidades, através da fundação;

Que as tensões nas superfícies de ruptura global, tendo em conta as subpressões, satisfaçam o critério de Mohr-Coulomb definido para a coesão nula e valores residuais do coeficiente de atrito interno, com coeficientes de segurança mínimos entre 1,2 e 1,5;

Que, no caso de barragens delgadas, as tensões no betão satisfaçam a segurança em relação ao esmagamento das secções com coeficientes mínimos globais não inferiores a 4;

Que os caudais drenados na fundação correspondam a valores médios de permeabilidade na zona da cortina de impermeabilização não superiores a 5 lugeons.

Criteriosa escolha do local, adequada implantação da obra e cuidada preparação da superfície de fundação;

Realização de trabalhos de consolidação na fundação e de dispositivos de impermeabilização e de drenagem;

Estudo do betão e uso de técnicas adequadas para o seu fabrico, transporte e colocação;

Utilização de betão de pequena permeabilidade, de armaduras de pele a montante e de sistemas de drenagem no interior.

Evitar formas angulosas e reentrâncias acentuadas, descontinuidades e heterogeneidades, utilizando armaduras nestas zonas quando não evitáveis, assim como na vizinhança de aberturas;

Utilizar, sempre que possível, estruturas curvas, quer em planta quer na vertical;

Evitar coroamentos excessivamente rígidos;

Considerar, no caso de barragens-abóbada, arcos com curvatura decrescente para as margens e espessuras constantes ou aumentando para as nascenças e, sempre que possível, estruturas simétricas, com socos e, se necessário, com encontros artificiais;

Deixar nas obras e suas fundações um sistema de galerias que, além de facilitarem a drenagem, premitam o acesso às diferentes zonas e, designadamente, à vizinhança da superfície de apoio.

De terra, com perfil homogéneo ou com perfil zonado;

De enrocamento, com órgão de estanquidade e montante ou com órgão de estanquidade interno;

Mistas, com perfil constituído por dois maciços, um de terra e outro de enrocamento.

Justificação da solução adoptada, levando em conta, como parâmetros principais, a forma do vale, a natureza da fundação, a quantidade e qualidade dos materiais naturais disponíveis, os meios existentes para a construção e as precipitações e caudais de cheia;

Articulação das formas e zonamento com as fases de construção, sendo de preconizar o sincronismo de construção que deve ser imposto no que se refere ao desenvolvimento dos aterros em altura, a fixação da oportunidade mais conveniente das escavações, de forma a poder utilizar nos aterros os materiais escavados, a conjugação dos avanços de construção de maciços com propriedades mecânicas muito diferentes, procurando-se assim minimizar posteriores transferências prejudiciais de tensões;

Estudo da derivação provisória, que deve ser projectada tendo em vista o tipo de estrutura, os caudais a derivar, os condicionamentos topográficos, geológicos e geotécnicos, o programa de construção, o valor do caudal de cheia a considerar, valor que deve ser fixado tendo em vista o que ficou consignado no artigo 6.º, o período de recorrência que deve ter em conta o risco de galgamento, as alternativas auxiliares para a passagem de cheias excepcionais e os programas de trabalho.

A fundação constitui uma unidade com a barragem que suporta, pelo que deve ser sempre efectuado o estudo do conjunto barragem-fundação;

São bastante diferentes os problemas levantados pelas fundações quando constituídas ou por maciços rochosos ou por maciços terrosos, acontecendo também ser frequente que a fundação de uma barragem interesse aos dois tipos de maciços, ou ainda a um terreno de transição que, conforme as circunstâncias, tem de ser tratado como solo ou como rocha.

Estudo da percolação, para o que se torna necessário caracterizar a permeabilidade dos maciços e as condições de fronteira;

Estudo da resistência ao corte e da deformabilidade, nos casos de terrenos de muito fraca qualidade, fundações de galerias ligadas a órgãos de impermeabilização no paramento de montante e estudos de estabilidade dos encontros durante a fase de construção;

Acções resultantes da percolação, tendo em conta as cortinas de injecção;

Consideração de cortinas de drenagem, dispositivos que só são normalmente utilizados quando associados às fundações dos órgãos de segurança e exploração;

Se o aterro se apoiar directamente sobre a fundação rochosa, o contacto deve ser objecto de tratamento para evitar fenómenos de erosão interna provocados por percolações através das descontinuidades do maciço rochoso, sendo de prever, no caso de fundações de núcleos, a regularização da superfície da rocha e o preenchimento de descontinuidades, e nas fundações de um maciço estabilizador, a eventual necessidade de recorrer a filtros e drenos;

Se entre o aterro e a fundação rochosa ocorrer solo ou rocha muito alterada, a fundação deve ser submetida apenas a tratamentos muito localizados e relacionados com eventuais órgãos de estanquidade que atravessem a fundação em solo (paredes moldadas, cortinas de injecção, etc.).

O conhecimento da permeabilidade é importante para calcular os caudais escoados através dos maciços de fundação e pode revelar-se decisivo na escolha do sistema a adoptar para dominar esses caudais, incluindo na fase de construção, por razões de eficiência e de economia;

Nos solos arenosos raramente a permeabilidade pode ser medida em laboratório, dada a extrema dificuldade em colher amostras indeformadas, devendo-se por isso realizar ensaios in situ, interessando volumes representativos de maciço em causa;

Nos maciços com permeabilidade elevada, o domínio total ou parcial dos caudais percolados e dos gradientes hidráulicos pode efectuar-se recorrendo a tapetes impermeáveis, corta-águas, injecções, filtros e poços de alívio;

Os maciços terrosos drenantes podem ser susceptíveis de liquefacção devido a acções sísmicas ou sofrerem colapso por alterações da sua estrutura;

Nos maciços terrosos relativamente impermeáveis devem ter-se em consideração os efeitos dos gradientes hidráulicos e das deformações e assegurar a estabilidade mecânica;

A caracterização dos maciços referidos na alínea anterior pode ser efectuada em laboratório ou in situ, com vantagens e inconvenientes para ambas as vias;

Nas fundações em solos os efeitos prejudiciais dos gradientes hidráulicos são normalmente anulados por intermédio de sistemas de filtragem e de drenagem;