A evolução do conhecimento sobre o comportamento das fundações, aliada ao avanço da modelagem numérica e da instrumentação, amplia as possibilidades para a avaliação da estabilidade de barragens de concreto. Para Ricardo Abrahão, consultor em Geologia de Engenharia e Mecânica de Rochas e proprietário da Ricardo Abrahão Geociências S/S, parte dos critérios ainda utilizados no setor foi desenvolvido a partir de modelos antigos e simplificados, que podem não representar adequadamente determinadas condições geológicas e estruturais encontradas nas obras. 

Durante sua palestra na Concrete Show, Abrahão chamou atenção especialmente para a interface entre a fundação em rocha e a estrutura de concreto. Segundo o especialista, trata-se de uma área que exige conhecimentos de diferentes disciplinas e que ainda apresenta lacunas na forma como é tratada pelos critérios técnicos. Para ele, a modernização passa justamente pela formulação de modelos capazes de representar melhor o comportamento real das obras. 

O tema ganha relevância diante da necessidade de reavaliar estruturas existentes. De acordo com Abrahão, barragens que operam há 30 ou 40 anos vêm sendo recalculadas com métodos desenvolvidos em outro contexto tecnológico e de conhecimento da engenharia. Na visão do especialista, a aplicação automática de determinados critérios pode resultar em avaliações excessivamente conservadoras ou que não considerem adequadamente o comportamento efetivo da estrutura. 

Acidentes históricos ampliaram conhecimento sobre fundações

Uma das bases para o desenvolvimento dos critérios atuais, segundo Abrahão, está no aprendizado acumulado a partir de acidentes ocorridos ao longo da história. O consultor destacou que problemas envolvendo geologia estrutural, subpressão, drenagem, erosão e características das fundações contribuíram para que a engenharia passasse a compreender melhor os mecanismos capazes de comprometer uma barragem. O especialista ressaltou ainda que o número de acidentes diminuiu à medida que conhecimento, investigação e métodos de projeto evoluíram. 

Entre os casos brasileiros abordados esteve a Barragem de Camará, na Paraíba, que sofreu ruptura em 2004. Abrahão destacou que o problema não estava simplesmente no concreto, mas envolvia as condições geológicas da fundação e o comportamento de uma junta existente no maciço rochoso. Na reconstrução, estudos mais detalhados subsidiaram o dimensionamento de uma chaveta de concreto para melhorar as condições de estabilidade da estrutura. 

Modelo de bloco rígido pode apresentar limitações em fundações complexas

Um dos principais questionamentos apresentados pelo consultor diz respeito ao emprego do chamado modelo de bloco rígido para determinar a distribuição das tensões na fundação.

Nesse procedimento, as cargas aplicadas à estrutura resultam em uma distribuição simplificada das tensões normais na interface com a fundação. Para Abrahão, embora a abordagem possa ser adequada em determinadas situações, ela apresenta limitações quando existem condições geológicas mais complexas, como descontinuidades e materiais com rigidez distintas. 

O problema torna-se particularmente relevante diante do chamado contraste de rigidez. Uma fundação pode reunir, por exemplo, uma descontinuidade geológica de baixa resistência, uma chaveta de concreto e diferentes tipos ou graus de alteração da rocha. Cada elemento apresenta propriedades mecânicas distintas e responde de maneira diferente às solicitações.

Nessas condições, considerar uma distribuição linear e uniforme pode não reproduzir integralmente e/ou corretamente a forma como as cargas são transferidas entre a estrutura e a fundação.

Abrahão defendeu o emprego de métodos numéricos, capazes de simular comportamentos elásticos e elastoplásticos e calcular, elemento por elemento, as tensões normais e tangenciais presentes na fundação. A distribuição obtida pode ser bastante diferente daquela produzida pelo modelo simplificado de bloco rígido. 

Isso não elimina, entretanto, a necessidade de traduzir os resultados em parâmetros compatíveis com as exigências regulatórias. Segundo o consultor, a legislação demanda a apresentação de um fator de segurança para a estabilidade da estrutura. Dessa forma, as forças resultantes das distribuições de tensões obtidas nos modelos podem ser integradas e posteriormente utilizadas no cálculo desse fator. 

Itaipu mostra importância da caracterização geológica

A Usina Hidrelétrica de Itaipu foi utilizada por Abrahão para exemplificar como a investigação das condições geológicas e geomecânicas da fundação pode influenciar as soluções de engenharia específicas.

O especialista, que participou dos trabalhos relacionados à obra, relatou a existência de uma descontinuidade de baixa resistência na região da fundação. Segundo sua apresentação, as características da estrutura faziam com que os cálculos convencionais não fossem suficientes para solucionar a questão. Por isso, a descontinuidade precisou ser investigada detalhadamente e submetida a ensaios para determinação de suas propriedades mecânicas. 

A solução adotada envolveu a construção de uma malha de túneis preenchidos com concreto, formando chavetas na fundação, além das galerias de drenagem. Segundo Abrahão, essas estruturas passaram a contribuir para a estabilização da barragem. 

Instrumentação pode tornar análise da subpressão mais representativa

Outro ponto que, na avaliação de Abrahão, merece revisão é a subpressão, isto é, a pressão hidráulica exercida na fundação da barragem em função das condições de percolação.  

Os diagramas utilizados para representar esse fenômeno seguem formatos estabelecidos por critérios normativos. Entretanto, o consultor argumenta que os dados provenientes da instrumentação permitem avaliar o comportamento hidráulico efetivamente observado na estrutura e, a partir dele, trabalhar com representações mais próximas da realidade. 

A diferença pode ter impacto significativo nos cálculos de estabilidade. Na palestra, Abrahão mostrou um exemplo em que a adoção de uma representação baseada nas condições observadas reduziu substancialmente a resultante associada à subpressão em comparação com o diagrama convencional. 

Para o especialista, entretanto, os dados instrumentais isolados não são suficientes. É necessário compreender as condições geológicas, estruturais e hidrogeológicas que explicam as medições.

Integração entre disciplinas é essencial

Essa necessidade leva a outro aspecto central defendido pelo consultor: a avaliação de barragens não pode ser realizada de forma compartimentada. Segundo Abrahão, profissionais de estruturas, geologia e hidrogeologia precisam trabalhar conjuntamente para produzir um modelo geomecânico compatível com as características de cada empreendimento. 

Essa caracterização detalhada é especialmente importante porque as fundações não são homogêneas. Descontinuidades, juntas, diferentes níveis de rigidez, condições hidráulicas e propriedades mecânicas interferem diretamente na maneira como as cargas são transmitidas entre concreto e o maciço rochoso.

A própria Política Nacional de Segurança de Barragens prevê a realização de inspeções e revisões periódicas e estabelece que essas avaliações considerem, entre outros aspectos, o estado geral da segurança e o atual estado da arte dos critérios de projeto. A legislação também prevê que inspeções especiais sejam realizadas por equipes multidisciplinares, conforme as características e os riscos da barragem.

Resistência à tração na interface concreto-rocha entra em discussão

Abrahão também destacou outro aspecto que considera relevante para a evolução dos critérios técnicos: a resistência à tração na interface entre concreto e rocha.

Segundo o consultor, os critérios tradicionalmente adotados desconsideram essa resistência. Entretanto, observações de estruturas existentes e ensaios realizados nessa interface indicam que há aderência entre os materiais e que o comportamento real pode ser mais complexo. 

Outro aspecto é a própria geometria do contato. Os modelos de cálculo podemrepresentar a interface concreto-rocha como uma superfície plana, enquanto, na obra real, ela apresenta irregularidades, rugosidade e heterogeneidades. Essas características podem influenciar a transferência de esforços e a resistência prevista por um modelo idealizado. 

Por isso, a utilização desses parâmetros deve estar associada à caracterização específica da obra, aos resultados de ensaios e às hipóteses adotadas na análise, evitando que uma propriedade seja incorporada ao modelo sem evidência suficiente de sua representatividade.

Para Abrahão, a proposta é utilizar as ferramentas disponíveis atualmente — investigação geológica, ensaios, instrumentação e modelagem numérica — para desenvolver avaliações que representem de maneira mais fiel o comportamento das estruturas.

Nesse contexto, a atualização dos critérios técnicos pode ser decisiva principalmente para barragens existentes. “Em vez de aplicar automaticamente modelos concebidos décadas atrás, a engenharia passa a ter condições de confrontar as hipóteses de cálculo com o comportamento efetivamente observado em campo, permitindo avaliações de segurança mais fundamentadas e aderentes às particularidades de cada empreendimento”, conclui.

Fonte

Ricardo Abrahão é consultor em Geologia de Engenharia e Mecânica de Rochas e proprietário da Ricardo Abrahão Geociências S/S.

Jornalista responsável: 

Marina Pastore – DRT 48378/SP 

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