O presente artigo visa apresentar as diretrizes gerais de projeto, análise e execução utilizadas no dimensionamento, verificações de estabilidade, carregamentos e métodos de cálculo das estruturas de reforço do barramento principal da Usina Hidrelétrica Risoleta Neves (UHE), localizada entre os municípios de Rio Doce e Santa Cruz do Escalvado, em Minas Gerais (MG). Descreve condições para a correta execução do projeto executivo, assim como o bom desempenho e durabilidade das estruturas, sempre considerando os aspectos de segurança, confiabilidade e economia.

O barramento principal é composto pelas barragens das margens esquerda e direita, vertedouro e tomada de água de Concreto Compactado a Rolo (CCR), num total de 21 (blocos) separados com juntas de contração. A metodologia construtiva utilizada foi constituída por blocos de concreto simples com a finalidade de reforçar a estrutura original existente.

1. INTRODUÇÃO

No ano de 2010, foi criada a lei federal n° 12.334, que visava aumentar a segurança e as fiscalizações das barragens, criando-se a Política Nacional de Segurança de Barragens (PNSB). A PNSB tem como objetivo garantir os padrões de segurança destinados aos barramentos para acumulação de água para quaisquer usos, disposição final ou temporária de rejeitos e acumulação de resíduos industriais (BRASIL, 2010). A PNSB foi promulgada para garantir certos padrões de segurança, regulamentar ações e padrões, reduzir a possibilidade de acidentes, aumentar a segurança dentro de ambientes próximos aos barramentos e fomentar informações acerca da segurança de barragens.

Apesar das inúmeras vantagens da construção de barragens, são as suas possíveis falhas estruturais que causam apreensão, uma vez que os acidentes envolvendo essas obras são de gravidade elevada. Não é permissível conviver com tais riscos (Oliveira 2012).

No presente artigo técnico, o barramento é composto pelas barragens das margens esquerda e direita, vertedouro e tomada de água construídos com Concreto Compactado a Rolo (CCR) e juntas de contração entre blocos ao longo da estrutura, conforme mostrado na Figura 1.

O circuito de geração é composto pelo conjunto de 3 blocos das tomadas de água, condutos forçados e casa de força, sendo esta projetada em Concreto Convencional (CCV).

A UHE Risoleta Neves está localizada cerca de 15 km do município de Rio Doce. O acesso ao empreendimento se dá pela margem esquerda por vias não pavimentadas. O acesso à ombreira direita se faz através do barramento, uma vez que não existe passagem de veículos sobre o rio Doce na região da barragem. O acesso à UHE está indicado na Figura 2 em linha vermelha.

Figura 1 – Barramento, condutos forçados e casa de força (fonte: acervo digital Gmaia

As atividades previstas para o barramento da UHE Risoleta Neves envolveram lançamento de concreto no paramento de jusante da barragem, atendendo boas práticas de engenharia, como preparo de superfície, ancoragens entre concreto novo e existente, controle de temperatura do novo concreto, sistema de forma trepante, cura e demais fatores intrínsecos ao somatório das atividades executivas. Dentre as avaliações de estabilidade realizadas em cada bloco, foi constatado que os blocos BME-01, BME-02, BME- 03, BME-04, BME-05, BMD-01, BMD-03,  BMD-04,  BMD-05,BMD-06 e o muro de ligação não atendiam aos critérios e fatores de segurança adotados para análise, sendo necessário reforço.

Figura 2 – Principais acessos à UHE

2. DESCRIÇÃO DO PROBLEMA

O barramento é constituído por uma barragem de concreto com crista na El. 330,00 m, tendo, na calha do rio, o vertedouro com crista da ogiva na El. 311,00 m e a tomada de água com soleira na El. 308,20 m.

As atividades de reforço previstas na barragem contemplaram preenchimento de Concreto Convencional Vibrado (CCV) e/ ou concreto bombeável sobre o CCR, conforme indicado pelo projeto executivo, a jusante no “pescoço” de 11 estruturas do barramento: BME-01, BME-02, BME-03, BME-04, BME-05, BMD-01, BMD-03, BMD-04, BMD-05, BMD-06 e muro de ligação.

Basicamente, a UHE Risoleta Neves necessitava de reforço para atender aos critérios de segurança e estabilidade. Sendo assim, o projeto executivo (Figura 3) foi desenvolvido indicando o volume de concreto que cada bloco do barramento original deveria receber para atender os fatores de segurança mínimos estabelecidos.

Figura 3 – Seção transversal de reforço BMD-01

2.1 FASE DE ANÁLISE

 Primeiramente, foram avaliados documentos da etapa de projeto executivo da construção da UHE, datados de 2002 a 2004, além de sondagens mecânicas, videoscopia, ensaios e relatórios de avaliação dos mesmos, realizadas/elaborados após o evento de ruptura da Barragem de Fundão, datados de 2021.

O objetivo da avaliação foi compreender o modelo geológico da área. E, por conseguinte, avaliar os parâmetros geomecânicos adotados em etapas anteriores de projeto. As ações foram para subsidiar o refinamento das análises de estabilidade das estruturas de concreto da usina para nova condição de utilização a partir dos reforços e fatores de segurança adotados, ou seja, definidos pelos Critérios de Projeto de Usinas Hidrelétricas da Eletrobras.

A UHE Risoleta Neves está inserida no contexto do Complexo Mantiqueira, caracterizado pela presença de ortognaisses, anfibolitos, migmatitos e rochas metaultramáficas.

Figura 4 – UHE Risoleta Neves antes do rompimento da Barragem de Fundão

3. SERVIÇOS EXECUTADOS No início, foram realizadas as atividades de execução da obra. E, mesmo que em caráter experimental, ocorreram os primeiros testes de hidrojateamento com a finalidade de mostrar a eficiência do método para limpeza da face de jusante da barragem onde seriam construídos os reforços

Figura 5 – Teste com hidrojato

Na sequência, foi feito o hidrojateamento da primeira camada do bloco BME-02. Logo após, a furação para instalação das barras de ligação

Figura 6 – Execução de furos para instalação das barras de ligação

Após a conclusão dos furos para instalação das barras de ligação e limpeza dos mesmos, iniciou-se a fase de instalação das barras de ligação.

Figura 7- Ancoragem das barras de ligação

Com todas as etapas de hidrojateamento, instalação das barras de ligação e montagem das formas trepantes finalizadas, a construtora Gmaia prosseguiu com a execução dos serviços de instalação das barras de ligação e montagem de forma nos blocos BME-03 e BME-04.

Figura 8 – Hidrojateamento do BME-04

Então, foi realizada a primeira concretagem, mediante liberação do contratante, nos blocos BME-02 e BME-03.

Figura 9 – Concretagem da primeira camada do bloco BME-02

A superfície a ser concretada recebeu tratamento por meio de corte por água a alta pressão, com a finalidade de eliminar sujeiras, fungos, poeiras e partículas soltas, de modo a garantir boa aderência. Nos pontos onde houve infiltrações visíveis no barramento original, foram realizadas injeções de poliuretano.

3.1MONTAGEM DE FORMAS

 As formas e sistemas de ancoragem foram dimensionadas para suportar a pressão resultante do lançamento e a vibração do concreto, estando rigidamente fixadas na posição correta e suficientemente estanques para impedir a perda de argamassa.

Figura 10 – Sistema de formas trepantes

Figura 11- Sistema de tirantes internos (forma)

4. TECNOLOGIAS UTILIZADAS

4.1 CONSIDERAÇÕES DA TECNOLOGIA DO CONCRETO UTILIZADO

 Para a execução das estruturas, de modo a atender as expectativas de cronograma da obra, foi estratégica a utilização de mistura de Concreto Convencional Vibrado (CCV) e de lançamento bombeado. Portanto, com as características de abatimento (“slump”) e manutenção da trabalhabilidade compatíveis com o ciclo de produção requerido – liberação da mistura na central de concreto, transporte, lançamento, adensamento e cura.

4.2 ESTUDO TÉRMICO E MONITORAMENTO DA TEMPERATURA DO CONCRETO

 As condições específicas do plano de concretagem atenderam a limitação da temperatura máxima em qualquer região da massa de concreto, de modo a incidir 650C como premissa de mitigação da etringita tardia.

4.3 UTILIZAÇÃO DE BIM PARA PLANEJAMENTO E ARMAZENAMENTO DE INFORMAÇÕES

 A utilização dos softwares para execução dos projetos em BIM permitiu que fosse feita uma melhor interação com o cliente, pois o projeto relacionado com programas de modelagem e planejamento melhorou o acompanhamento da obra.

Nas plataformas, foi possível, na fase de planejamento, visualizar a execução completa da obra. Em seguida, também foi viável acompanhar o que foi realizado e inserir vários dados pertinentes, como temperatura do concreto, resistência após rompi- mento de corpos de prova e data de concretagem, entre outros dados que facilitam a rastreabilidade futura.

Inicialmente, foi feita a confecção do projeto em 3D, o que permitiu verificar a visão inicial da estrutura da barragem. O software utilizado foi o programa REVIT da empresa Autodesk.

Figura 12 – Croqui do plano de camadas inicial de concretagem

Figura 13 – Modelagem utilizando tecnologia BIM

4.4 UTILIZAÇÃO DE SISTEMA TOPOGRÁFICO COM NUVENS DE PONTOS O acompanhamento das concretagens da barragem foi realizado pelo Laser Scanner Hovermap, que coleta até 600 mil pontos por segundo com precisão milimétrica. Tal sistema é baseado em SLAM, permitindo que o laser localize e mapeie de forma simultânea, resultando em um escaneamento contínuo e em movimento

Figura 14 – Nuvens de pontos

4.5 SISTEMA DE FORMAS TREPANTES

 O sistema de formas utilizado durante a execução da obra foi o Sistema Trepante. O princípio básico do Sistema Trepante consiste na reutilização da forma na próxima etapa de concretagem, apoiando-se na ancoragem prevista na camada executada anteriormente. Sua aplicação é indicada em estruturas especiais de obras industriais, pilares de pontes e viadutos, e em quase todas as estruturas de usinas hidrelétricas.

Figura 15 – Bloco com forma do Sistema Trepante

5. CONCLUSÕES

As análises de estabilidade do barramento, para atender aos fatores de segurança considerados, resultaram em aumento de seção transversal para cada bloco, condicionando 21 mil m³ de concreto adicionais, com peso específico mínimo de 2,3 t/m³.

Durante a execução das atividades, o histograma atingiu um pico de mão de obra com 350 funcionários.

Foi definido, em conjunto com o contratante, um plano de ação com metodologia executiva bem discretizada, configurando um microplanejamento para cada etapa do projeto.

6. PALAVRAS-CHAVE

Barramento, reforço de barragem, barragem, UHE

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1]  ANM. Agência Nacional de Mineração. Classificação de Barragens de Mineração. Disponível em: https://app.anm.gov.br/SIGBM/Publico/Estatistica.

[2]  ANM. Agência Nacional de Mineração. Relatório anual de segurança de barragens de mineração 2019. 2020

[3]  ANM. Agência Nacional de Mineração. Segurança de barragens focada nas barragens construídas ou alteadas pelo método a montante, além de out- ras especificidades referentes. Disponível em: https://www.gov.br/anm/pt-br/ assuntos/noticias/2019/notaexplicativa-sobre-tema-de-seguranca-de-barra-  gens-focado-nas-barragens-construidas-ou- 41 alteadas-pelo-metodo-a-mon- tante-alem-de-outras-especificidades-referentes.

[4]  BRASIL. Lei Nº 12.334, de 20 de setembro de 2010. Estabelece a Políti- ca Nacional de Segurança de Barragens destinadas à acumulação de água para quaisquer usos, à disposição final ou temporária de rejeitos e à acumulação de resíduos industriais, […]. Brasília, DF: Presidência da República, [2020].

[5]  COSTA, G. B. R. LAU, G. R.; SILVA, C. F.; MANTEL, M. B. C.; PERES, M. M. C.;

LUNA, T. N. S. S.; SILVA, P. N.; Rompimento da barragem em Brumadinho: um re- lato de experiência sobre os debates no processo de desastres. SAÚDE DEBATE,

v. 44, n. especial 2, p.377-387, 2020.

Leandro FILGUEIRAS

Gerente Técnico. Possui 15 anos de experiência com atuação como Engenheiro Calculista e Gerente Técnico em obras geotécnicas, contenções, escavações, dimensionamentos estruturais, reforços de estrutura, obra de parada em ambientes industriais, reforços de barragens e reforços geotécnicos com injeções de resinas.

Heraldo XAVIER

Gerente Operacional. Responsável Operacional da construtora Gmaia desde 2018. Realiza a condução das equipes de produção da companhia, abrangendo as áreas de produção, planejamento e administração contratual. Possui ampla experiência em obras subterrâneas e de infraestrutura e atuação em complexos projetos de manutenção em diferentes contratantes dos setores industrial e da administração pública.

Bruno BARBOSA

Assistente de Orçamentos. Na construtora Gmaia, realiza orçamentos e atividades técnicas relacionadas com as obras. Atua em diversas áreas de Engenharia, como orçamento, planejamento e suprimentos em empresas do ramo de energia e construção civil pesada.

Marcelo Miranda BOTELHO

Engenheiro. Engenheiro da HEAD5 Engenharia com graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG/1999). Atua, principalmente, nos seguintes temas: concreto; barragens; recuperação.

Rafael HOLANDA

Engenheiro. Especialista em controle da qualidade dos concretos, solos (Geotecnia) e pavimentação, com avaliação detalhada dos ensaios e criação de relatórios complexos, que vão desde a análise dos ensaios frente aos parâmetros de projetos e normativos, até a sugestão de solução de problemas e estratégias aplicáveis em cada caso. Abrangência em obras de infraestrutura: aeroportos; portos; rodovias; estádios; barragens; UHEs; AHEs; PCHs; túneis; parques eólicos.