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

O controlo dos efeitos das deformações e a obtenção de adequada resistência mecânica podem ser conseguidos por conveniente definição geométrica da barragem e melhoria das propriedades mecânicas dos solos (drenagem, vibro-flutuação, compactação dinâmica, saturação prévia e pré-carga).

Análise, em termos de equilíbrio limite, do comportamento mecânico da fundação relativamente a qualquer superfície potencial de deslizamento, interessando a fundação e o conjunto fundação-barragem;

Análise das deformações resultantes das consolidações (imediata, hidrodinâmica e secular) e ainda as associadas à presença eventual de solos expansivos e colapsíveis;

Análise do comportamento hidráulico baseada no estudo do escoamento da água e das características físicas do meio, designadamente situações de ruptura hidráulica generalizada da fundação, tais como o levantamento da fundação adjacente ao pé de jusante da barragem e a instabilidade interna do solo (sofusão), e ainda a ruptura pontual (erosão interna).

Estudos dos empréstimos dos materiais com a respectiva localização, zonamento, avaliação dos volumes disponíveis, informação sobre os níveis freáticos sazonais ou resultantes do enchimento parcial da albufeira e condições de escavação dos solos e desmonte dos materiais rochosos, devendo, sempre que possível, os materiais resultantes das escavações para a construção da barragem e órgãos anexos ser usados nos aterros da barragem;

Estudos sobre a compartimentação do maciço das pedreiras de modo a adoptar o processo de desmonte mais adequado à obtenção da granulometria desejada;

Características físicas, propriedades índice e composição mineralógica dos materiais naturais, devendo ter-se presente que, em princípio, todos estes materiais servem para construir barragens de aterro, com excepção dos solos com teor inconveniente em matéria orgânica, das argilas muito sobreconsolidadas e dos solos e rochas alteráveis ao contacto com o ar ou com a água, nomeadamente os que contenham materiais solúveis;

Estudo sobre amostras representativas do solo das zonas de empréstimo, com vista à determinação das características de compactação - teor em água óptimo e peso volúmico aparente seco - para energias de compactação específicas previstas para a construção;

Ensaios de laboratório sobre amostras com compacidade e teor em água previsíveis nas várias fases da obra, para determinação de características de corte, deformabilidade e permeabilidade;

Modalidade de realização dos ensaios referidos na alínea e), de modo a permitir uma caracterização em termos de tensões totais e efectivas e medição dos parâmetros de pressão neutra ou grandezas que permitam obter informação equivalente;

Tensões ou deformações a impor nos ensaios de laboratório, que devem ter em conta, na medida do possível, as trajectórias de tensão e deformação reais;

Previsão de aterros experimentais a executar com os materiais e os equipamentos que irão ser efectivamente usados na construção, para comprovação das características mecânicas e hidráulicas determinadas em laboratório e para estudo da compactabilidade, eficiência de equipamentos, humidificação e rendimentos;

Sistemas de escavação, transporte, colocação, humidificação e compactação dos materiais dos aterros;

Prospecção de materiais para filtros, caracterização da granulometria e permeabilidade e estudos sobre a alterabilidade granulométrica e mineralógica durante o período de vida da obra;

Materiais para filtros, obtidos por operações de mistura, crivagem e lavagem de finos, quando tenham havido dificuldade em encontrar materiais susceptíveis de utilização directa;

Especificações sobre geotêxteis, havendo a notar que a experiência existente não aconselha ainda a sua utilização em obras importantes;

Estudos e especificações para a protecção dos paramentos e do coroamento;

Estudos e especificações relativos aos betões, aços, caldas de injecção, betuminosos, materiais a usar em paredes moldadas e geomembranas.

Além dos seus efeitos mecânicos directos, as acções têm também, ao longo do tempo, outros efeitos físico-químicos, que eventualmente se reflectem nas propriedades dos materiais e em alterações estruturais;

Os efeitos mencionados na alínea a) são particularmente importantes no que respeita a fenómenos de consolidação e de colapso.

As acções devidas aos sismos devem ser fixadas tendo em atenção o disposto no artigo 8.º;

Relativamente aos órgãos de segurança e de exploração das barragens de aterro e aos revestimentos de betão armado das barragens de enrocamento, as acções a considerar são as referidas no artigo 22.º

À gravidade e aos sismos;

À água existente nos aterros quando da sua compactação e que se devem ao estabelecimento de pressões na água e a forças de percolação;

À temperatura e que dão origem a fenómenos de retracção.

À gravidade e aos sismos;

À água da albufeira que se tranduzem em pressões neutras e forças de percolação actuando nos maciços da barragem e nos terrenos de fundação, pressões hidrostáticas actuando na barragem e nas estruturas anexas e variações volumétricas devidas a expansão ou colapso dos aterros e terrenos de fundação e à água existente nos aterros quando da sua compactação (fundamentalmente durante o primeiro enchimento);

À temperatura, ondulação na albufeira e variações de pressão atmosférica.

À gravidade;

À água da albufeira, que se traduzem em pressões neutras e forças de percolação actuando nos maciços da barragem e nos terrenos de fundação e em pressões hidrostáticas actuando na barragem e nas estruturas anexas.

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

No caso de estruturas pouco extensas, tomam-se as vibrações como estando em fase ao longo de toda a base de apoio; no caso de estruturas de grandes dimensões (em especial de grande comprimento) e de elevado risco, pode interessar 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 estudo de estruturas de comportamento não linear devem ser usados acelerogramas, quer observados, quer obtidos por modelos aleatórios a partir dos espectros;

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 e da deformabilidade dos materiais e da água, devendo assim pelo menos para obras importantes, fazer-se o estudo do comportamento dinâmico global daquele conjunto;

Para obras de risco baixo, as vibrações provocadas por sismos podem ser representadas por forças mássicas actuando nos elementos de volume, forças que resultam da aplicação de acelerações horizontais variáveis ao longo da altura da barragem; a lei de variação estabelece-se por métodos empíricos ou por análise dinâmica da resposta da barragem às vibrações transmitidas pelas fundações;

Para obras com taludes muito inclinados, em especial barragens de enrocamento, pode haver interesse em considerar as componentes verticais das vibrações e as pressões hidrodinâmicas da água da albufeira.

No caso de existirem na fundação da barragem falhas importantes a que se associa 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

Os cenários correspondem a formas de comportamento a que se associam riscos potenciais de incidentes e acidentes;

Admitidos os cenários, definem-se condições 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, envolvem estrategicamente as diferentes situações que se irão verificar durante a vida da obra;

O corpo da barragem e suas fundações devem ser considerados como um conjunto e, neste mesmo contexto, devem ter-se em atenção as interacções entre as diversas estruturas, designadamente entre a barragem, 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 seu custo, pelo que há que procurar o menor custo compatível com a segurança.

A quantificação em termos de probabilidade de ruptura por deslizamento é difícil, pois embora existam estimativas das ordens de grandeza desta probabilidade, obtidas a partir de estudos estatísticos, não se dispõe em regra de informação adequada sobre as distribuições estatísticas das acções e das características dos materiais;

Atendendo ao que ficou exposto na alínea a), resulta que a quantificação da segurança em relação à ruptura de barragens de aterro deve fazer-se, de acordo com a prática actual, por intermédio de um coeficiente de segurança único;

O mencionado coeficiente de segurança é o factor que deve afectar as forças resistentes que se desenvolvem ao longo de uma superfície de deslizamento potencial crítica para que estas igualem as forças instabilizadoras ao longo da referida superfície;

A segurança relativamente à ruptura hidráulica, quer em análise do tipo pontual quer global, também se quantifica através de um coeficiente de segurança único;

É também muito difícil a quantificação probabilística da ocorrência de incidentes por deformações excessivas, razão pela qual, de acordo com a prática habitual, o nível de segurança exigido em relação à ruptura assume valores tais que garantem também a funcionalidade da obra deste ponto de vista.

Identificação dos principais cenários e definição das situações de dimensionamento;

Caracterização das acções, materiais e estruturas e análise destas últimas com vista a obter as respectivas respostas;

Verificação das condições de funcionalidade e segurança, tendo em particular atenção as prescrições do projecto que, complementarmente a este dimensionamento, contribuem para as satisfazer.

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

Com as características da estrutura e as propriedades dos materiais da construção;

Com os processos de construção, o plano do primeiro enchimento e o tipo de exploração da albufeira, designadamente com a possibilidade do seu esvaziamento total ou parcial;

Com as condições de manutenção e observação.

O comportamento mecânico dos materiais dos aterros e das fundações pode considerar-se elástico (linear ou não linear), rígido-plástico ou ainda elasto-plástico (eventualmente com endurecimento ou amolecimento); para certas situações haverá ainda necessidade de se considerar comportamento visco-elástico ou mesmo elasto-visco-plástico;

Certos materiais incoerentes a usar na barragem ou constituintes da fundação podem sofrer liquefacção;

A escolha da reologia mais adequada para os materiais depende do tipo de dimensionamento em causa, bem como do risco potencial e envergadura da obra;

A percolação nos materiais dos aterros e das fundações pode ser descrita considerando escoamentos laminares (caso mais frequente) ou turbulentos;

A análise da segurança dos sistemas de filtros e drenos deve basear-se em critérios de comparação de granulometrias.

Em análise de estabilidade ao deslizamento empregando métodos de equilíbrio limite, os coeficientes de segurança devem ser, pelo menos, de 1,4 para a fase de construção, de 1,5 para a fase de pleno armazenamento e de 1,3 para as situações de esvaziamento rápido;

Em análises de estabilidade hidráulica relacionadas com gradientes de saída, a razão entre forças devidas ao peso próprio e forças de percolação deve estar compreendida entre 3 e 5;

No dimensionamento de filtros críticos (filtros adjacentes ao paramento de jusante dos núcleos), a relação entre o caudal a considerar no dimensionamento da capacidade colectora do filtro e o caudal deduzido da análise do escoamento através do núcleo, na situação de pleno armazenamento, deve ser 100, pelo menos.

Para cenários de ocorrência excepcional podem ser consentidas deformações apreciáveis e até deteriorações, desde que a obra fique em condições de assegurar a retenção da água da albufeira até que as necessárias reparações sejam efectuadas;

Devem considerar-se combinações dos parâmetros relevantes de forma a obter os efeitos mais desfavoráveis, assegurando-se que tais efeitos não comprometem o comportamento da barragem relativamente ao colapso ou à funcionalidade, consoante o caso, devendo ter-se em conta a dispersão dos parâmetros em causa.

O paramento de montante deve ser protegido da acção das vagas tendo para isso de se levar em conta o regime de ventos e o fetch da albufeira;

O paramento de jusante deve ser adequadamente protegido em relação à acção erosiva da chuva e do vento e também de danificações causadas por animais;

Ainda em relação ao paramento de jusante, é de recomendar, se ele for extenso, que seja dotado de bermas, com as respectivas valetas.

A justificação da solução adoptada, em função do tipo da barragem, das condições hidrológicas, topográficas, geológicas, sismológicas e geotécnicas do local, dos caudais a descarregar e dos condicionamentos impostos a esses caudais e à sua restituição a jusante;

Os critérios, modelos e métodos de análise que presidiram ao dimensionamento hidráulico do descarregador de cheias, podendo ser tidos em consideração os procedimentos seguintes: dispor de uma reserva adicional do volume da albufeira para encaixar parte da cheia, quando a exploração o permitir; atender aos condicionamentos quanto ao nível máximo permitido na albufeira; ter em conta o risco de sucessão de cheias em intervalos pequenos; prever a existência de descarregador fusível, sempre que as condições topográficas e geotécnicas o permitirem, sobretudo quando a hidrologia for mal conhecida;

Os critérios, modelos e métodos de análise que presidiram ao dimensionamento estrutural dos vários elementos do descarregador de cheias, devendo ser indicados os cenários correntes e de ruptura e as situações consideradas no dimensionamento;

A demonstração de que não se produzirão, em caso algum, erosões, deteriorações dos revestimentos e vibrações que ponham em perigo a estabilidade da obra;

A descrição dos órgãos de obturação e regulação e justificação das soluções adoptadas;

As soluções para obturações de emergência, reparações, manutenção e inspecções de rotina.

As descargas de fundo, colocadas a níveis baixos, também permitem descarregar materiais sólidos finos;

Em barragens de grande altura, e quando tal se justifique, devem existir descarregadores de superfície, descargas de meio fundo e de fundo.

A justificação das soluções adoptadas para o número, localização e dimensionamento destes órgãos em função do tipo de obra, dos caudais a descarregar e das condições topográficas, geológicas, sismológicas e geotécnicas do local;

Os critérios, modelos e métodos de análise adoptados para o dimensionamento hidráulico destes órgãos;

Os critérios, modelos e métodos de análise adoptados para o dimensionamento estrutural destes órgãos, devendo ser indicados os cenários correntes e de ruptura e as situações consideradas no dimensionamento estrutural;

A descrição dos órgãos de obturação e regulação (comportas e válvulas) e justificação das soluções adoptadas;

As soluções para a restituição dos caudais a jusante em condições de segurança;

As soluções para protecção das entradas (grades ou grelhas);

As soluções para obturações de emergência, reparações, manutenção e inspecções de rotina.

A justificação da solução adoptada, de acordo com os caudais a derivar, com o caudal sólido, com o tipo de barragem e central e com condições hidrológicas, topográficas, geológicas, sismológicas e geotécnicas do local;

Os critérios, modelos e métodos de análise que presidiram aos dimensionamentos hidráulico e estrutural deste órgão, devendo ser indicados os cenários correntes e de ruptura e as situações consideradas no dimensionamento estrutural;

As soluções adoptadas para a restituição dos caudais;

As soluções para protecção das entradas (grades e grelhas);

As soluções para obturações de emergência, reparações, manutenção e inspecção de rotina.

A justificação da solução adoptada em função do tipo de barragem, tipo da central, condições topográficas, geológicas, geotécnicas e sismológicas do local e caudais a turbinar ou a elevar;

Os critérios, modelos e métodos de análise que presidiram ao dimensionamento energético, hidráulico e estrutural, devendo ser indicados os cenários correntes e de ruptura e as situações consideradas no dimensionamento estrutural;

As soluções adoptadas para as condutas envolvidas pelo betão, amarrações para evitar a encurvadura, reforços para tensões de tracção e de compressão, bem como o dimensionamento das armaduras do betão envolvente;

As soluções adoptadas para atender aos efeitos das possíveis vibrações provocadas pelo funcionamento dos equipamentos;

As soluções para obturações de emergência, enchimento e esvaziamento das condutas forçadas, reparações, manutenção e inspecções de rotina.

A justificação dos dispositivos de dissipação da energia proveniente dos descarregamentos e de defesa do leito e margens do curso de água a jusante contra erosões inconvenientes;

A previsão das erosões e seu tipo para se poderem projectar os dispositivos de protecção adequados;

A definição dos dispositivos adequados para evitar danos significativos na bacia de dissipação, nas margens e no leito;

Os critérios, modelos e métodos de análise que presidiram ao dimensionamento hidráulico e estrutural da restituição dos vários órgãos, com indicação dos cenários correntes e de ruptura e das situações consideradas no dimencionamento estrutural;

As soluções para reparações, manutenção e inspecções de rotina.

Os órgãos de comando e a energia disponível para a operação desses equipamentos são de primordial importância pelas implicações que têm na segurança da barragem;

Os equipamentos dos decarregadores de cheias poderão ser manobrados automaticamente com base em indicações fornecidas por sistemas de previsão.

A justificação dos equipamentos de regulação e de obturação adoptados em função do tipo da barragem a que se destinam e da estrutura do local onde vão actuar e a indicação das leis de abertura e fecho das comportas;

A previsão da manobra dos órgãos de regulação e de obturação por meios manuais e mecânicos, estes alimentados com energia proveniente de duas fontes diferentes e totalmente independentes;

Os meios que garantem o acesso aos mecanismos de manobra dos equipamentos de regulação e de obturação;

A previsão de situações de funcionamento para cenários correntes e de ruptura, designadamente avarias, bloqueamentos, falta de acesso, rupturas de comportas, pelas implicações na segurança da barragem e das zonas a jusante e a montante;

As soluções para reparações, manutenção e inspecções de rotina.

Os limites da zona de protecção da albufeira e os condicionamentos a observar na construção de edifícios, no estabelecimento de indústrias e no exercício de actividades nessa zona;

As utilizações secundárias compatíveis com as finalidades principais da albufeira e as condições em que podem ser exercidas;

O estudo do impacte produzido pela albufeira nos seus variados aspectos, designadamente ambiental, ecológico, climático, hidrológico e histórico-cultural;

O estudo da desmatação da albufeira;

A previsão das características da água da albufeira.

O estudo do assoreamento da albufeira baseado na avaliação da quantidade de materiais sólidos transportados pela água em suspensão e por arrastamento;

A previsão dos movimentos horizontais e verticais do vale provocados pelo peso da água e sua infiltração no maciço das margens da albufeira, devido à sua repercussão no comportamento da obra;

O estudo do regime de ventos, essencial para avaliação da altura das ondas geradas e portanto para fixação da folga;

A previsão das perdas por evaporação.

Rede de comunicações, com as respectivas obras de arte;

Outro equipamento social além do referido na alínea a), tal como escolas, hospitais, quartéis, serviços públicos, igrejas e cemitérios;

Ocupação agrícola ou industrial, a montante da barragem e a jusante;

Ocupação populacional, isto é, povoações, habitações e outros bens imóveis.