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Obras Hidráulicas 
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Prof.ª Me. Luciana Vasques Correia da Silva
Revisão Textual:
Prof.ª Me. Sandra Regina Fonseca Moreira
Projeto e Dimensionamento de Barragens 
• Introdução;
• Fatores que Influem na Escolha 
de uma Barragem;
• Planejamento e Estudos Preliminares;
• Dimensionamento de Barragem.
• Apresentar os principais conceitos que envolvem o projeto e dimensionamento 
de barragens.
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Projeto e Dimensionamento 
de Barragens 
Orientações de estudo
Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem 
aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua 
formação acadêmica e atuação profissional, siga 
algumas recomendações básicas: 
Assim:
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e 
horário fixos como seu “momento do estudo”;
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo;
No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos 
e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você tam-
bém encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua 
interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados;
Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus-
são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o 
contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e 
de aprendizagem.
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Determine um 
horário fixo 
para estudar.
Aproveite as 
indicações 
de Material 
Complementar.
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
Não se esqueça 
de se alimentar 
e de se manter 
hidratado.
Aproveite as 
Conserve seu 
material e local de 
estudos sempre 
organizados.
Procure manter 
contato com seus 
colegas e tutores 
para trocar ideias! 
Isso amplia a 
aprendizagem.
Seja original! 
Nunca plagie 
trabalhos.
UNIDADE Projeto e Dimensionamento de Barragens 
Introdução
Barragens servem ao homem há mais de 5.000 anos, um exemplo é uma barra-
gem construída no Egito, no Rio Nilo, que data entre 5.700 e 2.700 a.C. As primeiras 
barragens foram construídas com terra e pedras do local.
“As barragens, definidas como obstáculos artificiais com a capacidade de reter água, qual-
quer outro líquido, rejeitos, detritos, para fins de armazenamento ou controle, podem va-
riar em tamanho desde pequenos maciços de terra, usados frequentemente em fazendas, 
à enormes estruturas de concreto ou de aterro, geralmente usadas para fornecimento de 
água, de energia hidrelétrica, para controle de cheias e para irrigação, além de diversas ou-
tras finalidades.” Disponível em: http://bit.ly/2sHpryr
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No período da Revolução Industrial, as barragens foram construídas para suprir 
às necessidades dos processos industriais e ao crescimento do abastecimento.
No século XVIII, as construções foram direcionadas para armazenar água para 
canais de irrigação. No século seguinte, para a necessidade de armazenar água 
para o consumo da população.
Até o ano de 1800, as barragens eram construídas por terra e material rochoso, 
e tinham uma única finalidade. Neste século, os métodos de análise estrutural per-
mitiram aperfeiçoamento nas técnicas construtivas de barragens.
No início do século XX, a principal finalidade de armazenar água era para a 
produção de energia. Entretanto, as barragens passaram a ser construídas para 
atender a múltiplos usos, como abastecimento de água, a produção de energia elé-
trica, a irrigação, a regularização de cheias, a navegação e o lazer.
De Tucuruí a Belo Monte: a história avança mesmo? Disponível em: http://bit.ly/2ONYHVD
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Fatores que Influem na 
Escolha de uma Barragem
O Registro Mundial de Barragens, da Comissão Internacional de Grandes Bar-
ragens (CIGB/ICOLD), relata que a maioria das barragens possui altura entre 15 e 
30 metros.
Dados do Comitê Brasileiro de Barragens, filiado ao (ICOLD – International 
Commission On Large Dams), consideram que para ser considerada uma grande bar-
ragem é necessário ter mais de 15 m de altura entre o ponto mais baixo da fundação 
até à crista, ou ter altura entre 10 e 15 m e uma ou mais das seguintes características:
• Mínimo de 500 m de comprimento de crista;
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• Mínimo de 100 x10³ m³ de água acumulada (reservatório);
• Acima de 2.000 m³/s de vazão;
• Complexidade na fundação;
• Projeto não convencional.
Para uma barragem ser considerada Very Large Dam (VLD), segundo o ICOLD, 
deve-se enquadrar nas seguintes características:
• Altura superior a 150 m;
• Ou 25 x109 m³ de água acumulada (reservatório).
No Brasil, as barragens consideradas como VLD são Itaipu, Xingo, Foz de Areia, 
Emborcação e Belo Monte.
Figura 1 – Barragem da Usina Hidroelétrica de Itaipu – PR – Brasil
Fonte: Wikimedia Commons
Fatores Físicos que Influem na Escolha do Tipo de Barragem 
Alguns fatores físicos são determinantes na escolha da melhor estrutura do ma-
ciço de barragem:
• Geologia e Condições de Fundação:
» Rocha sólida tem alta capacidade de carga e resistência à percolação, portan-
to, qualquer tipo e altura de barragem;
» Cascalhos, adequados para barragens de terra, enrocamento e pequenas, de 
concreto gravidade;
» Areia fina ou silte, as adequadas são barragens de terra e pequenas de con-
creto gravidade;
» Argila, adequada para barragens de terra;
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UNIDADE Projeto e Dimensionamento de Barragens 
• Materiais disponíveis no local ou nas proximidades:
 » Solo para aterros;
 » Rochas para aterro ou enrocamento de proteção;
 » Agregados para concreto (areia e brita);
• Tamanho e localização do vertedor depende da Vazão de Projeto (Qp):
 » Grandes vazões de projeto tornam o vertedouro mais importante do que o 
tipo de barragem;
 » Vertedor de grandes dimensões onera a obra; 
 » Material escavado do canal do vertedouro pode ser utilizado na barragem 
de terra;
 » Vertedor deve ser locado fora do maciço da barragem construída com mate-
rial solto (de preferência);
• Topografia: pode influenciar inclusive no transporte do material para 
a construção: 
 » Locais rochosos e gargantas estreitas, a melhor opção é a barragem de con-
creto tipo vertedora;
 » Barragens de concreto, eixo reto ou curvilíneo em regiões montanhosas;
 » Barragem de concreto tipo gravidade é utilizada quando a relação entre o 
comprimento (L) e a altura (H) for (4 6);
 » Barragem de concreto tipo arco é indicada quando (L/Hé oti-
mizar o uso da água dos rios, avaliando as alternativas e estimando seus custos. 
As etapas desse planejamento podem ser divididas em:
• Estudo Preliminar: define-se o problema e inicia-se a análise de dados e es-
timativa de custos;
• Estudo de Viabilidade: com o plano desenvolvido, determina-se sua viabilida-
de técnica, econômica e ambiental. Preparam-se as alternativas com estimativa 
de custos e benefícios, para determinar a melhor opção;
• Estudo Final: etapa em que se prepara o projeto detalhado. Nesta etapa, os 
custos e benefícios podem variar, ocasionando mudanças no projeto.
3 a 20 anos
1 a 3 anos
2 a 4 anos
1 a 2 anos
2 a 6 anos
Planejamento Estratégico
Estudo Preliminar
Viabilidade
Con�rmação do Tipo
Projeto da Barragem
Construção
Fase 2: Estudo do Local da Barragem
Fase 1: Avaliação do Local do Reservatório
Figura 2 – Etapas de Desenvolvimento de Projeto
Fonte: Genovez, 2005
Os tipos de barragens podem ser classificados em função da sua finalidade, do 
projeto hidráulico e do tipo de material do qual sua estrutura é composta:
• Finalidade: represar um rio para captação e desvio, elevar o nível da água 
criando um desnível para aproveitamento hidroelétrico ou navegabilidade e 
ainda formar um reservatório para regularização das vazões ou amortecimento 
de ondas de enchente, compondo o conceito de múltiplos usos;
• Projeto Hidráulico: a barragem pode ser considerada vertedora ou não verte-
dora, isto é, se necessita de uma estrutura independente para dar vazão à quan-
tidade excedente de água, ou se o próprio maciço da barragem terá essa função;
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UNIDADE Projeto e Dimensionamento de Barragens 
• Tipo de Material: utilizado em sua construção, neste caso, a barragem pode 
ser de terra homogênea ou núcleo impermeável, barragem de enrocamento 
construída por rochas e terra, e ainda a barragem de concreto, que pode ser 
do tipo gravidade, arco, arco-gravidade e contrafortes. 
Barragem de Terra. Disponível em: http://bit.ly/2DMCBfD
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Figura 3 – Barragem de Enrocamento
Fonte: Wikimedia Commons
Figura 4 – Barragem de Concreto
Fonte: Wikimedia Commons
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Considerações no Projeto de Barragens e Reservatórios
Para todos os tipos de barragem, independentemente de sua finalidade e do 
material que a compõe, alguns itens devem ser considerados no seu planejamento 
e projeto:
• Dados Hidrológicos: são utilizados para determinar a capacidade do reserva-
tório e do vertedouro. Necessário o levantamento de dados do curso de água, 
do período de enchentes e secas;
• Dados Geológicos: são realizados levantamento dos dados geológicos do lo-
cal para a realização do mapeamento utilizando furos de sondagem e retirada 
de amostras para análise;
• Dados do Reservatório: efetuar o levantamento da área a ser inundada pelo 
reservatório, elaborando os mapas topográficos, levantamento das proprie-
dades existentes na área a ser alagada, classificação das terras e a locação de 
estradas e utilidades públicas. A partir desses dados é elaborada a curva cota-
-área-volume.
A curva cota-área-volume é utilizada para determinar os volumes acumulados de 
água, em função dos níveis que são atingidos no reservatório. 
Com a planta com curvas de nível da área do lago do reservatório é possível 
calcular a área alagada a cada curva de nível. E o cálculo do volume acumulado 
pode ser determinado pelo produto da área alagada e a diferença de cota entre as 
áreas analisadas.
Em função desses dados, determina-se a altura da barragem e seus respectivos 
níveis de utilização.
Figura 5 – Curva cota-área-volume
Fonte: Adaptado de Genovez, 2005
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UNIDADE Projeto e Dimensionamento de Barragens 
Nomenclatura dos Componentes da Barragem
O projeto de uma barragem deve estabelecer, de forma precisa, as informações 
quanto às alturas que compõem a estrutura. Dessas alturas, consegue-se determi-
nar os volumes de operação e os níveis de segurança da barragem:
• Volume útil: volume necessário para atender à demanda;
• Volume morto: volume reservado para acúmulo de sedimentos;
• Altura de segurança: altura demarcada acima da tomada d’água;
• Volume adicional: volume destinado para o controle de enchentes;
• Altura adicional: altura necessária para prevenir que as ondas formadas pela 
ação dos ventos ultrapassem os limites de operação com segurança;
• Altura de segurança: altura destinada à proteção da borda da barragem, evi-
tando assim o seu galgamento (free board).
Figura 6 – Volumes de uma Barragem
Fonte: Adaptado de Genovez, 2005
Tomada d’água
Volume Morto
Volume Útil
Volume de Espera
NAmeta
NAmax
NAmin
Figura 7 – Níveis do Reservatório de Barragem
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Definições Importantes sobre Segurança de Barragem. Disponível em: http://bit.ly/2P9kMwQ
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Dimensionamento de Barragem
As barragens em que o maciço é formado por terra possuem maior despesa 
anual com a manutenção do que em outros tipos de barragem. 
Entretanto, quando o local de implantação da barragem não for de material ro-
choso, a barragem de terra é a alternativa mais apropriada, principalmente quando 
a barragem possui grande altura.
Barragens terra ou enrocamento têm um custo menor do que as barragens de concre-
to gravidade quando no local de implantação existe material suficiente para a construção.
As barragens em arco são construídas com menor quantidade de material, com-
parando-as com qualquer outro tipo de barragem. Todavia, elas necessitam formas 
e mão de obra especializadas e os locais de implantação deste tipo de maciço são 
específicos (NOVAK, 1997).
Barragem de Concreto Tipo Gravidade 
As barragens desse tipo são projetadas considerando que o peso próprio da 
estrutura será suficiente para manter o equilíbrio da barragem.
Essa estrutura é adaptável para qualquer lugar, mas sua altura é limitada pela 
resistência do material da fundação. Para fundação em terra, por exemplo, a altura 
máxima do maciço da barragem é de 20 metros.
Barragem de gravidade pode ser do tipo maciça ou aliviada e a escolha entre 
esses tipos fica em função das condições do local de construção.
CBDB - Comitê Brasileiro de Barragens. Disponível em: http://bit.ly/2RlQCJz
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Forças Atuantes na Barragem de Concreto Tipo Gravidade
A maior parte das forças que atuam na barragem não são determinadas com 
exatidão. A magnitude, direção e localização das forças devem ser adotadas pelo 
projetista com base nos estudos realizados, para determinar as variáveis envolvidas.
O Bureau of Reclamation (1987) relata que as forças geralmente consideradas 
no dimensionamento da estrutura são as forças hidrostáticas que atuam no pa-
ramento de montante e de jusante, a subpressão, o peso da estrutura, as forças 
sísmicas e as forças devido ao gelo e aos sedimentos:
• Força Hidrostática: devido à pressão da água atuando nos paramentos de 
montante e jusante do maciço da barragem (FH e FV);
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UNIDADE Projeto e Dimensionamento de Barragens 
• Força de Subpressão: devido à pressão da água atuando na base e no inte-
rior da estrutura da barragem, além da pressão nos paramentos, diminuindo o 
peso próprio da estrutura (Wu);
• Força do Peso da Estrutura: atuando sobre o centro de gravidade da seção 
total da estrutura da barragem (FC);
• Força de Gelo: devido à pressão do gelo atuando como uma força horizontal 
no paramento de montante do maciço da barragem (FG);
• Sedimentos: devido à pressão dos sedimentos nos dois paramentos. Contudo, 
sua ação pode ser descartada no projeto, por ter influência mínima na estabi-
lidade da estrutura (FSE);
• Forças Sísmicas: devido a um sismo que pode causar vibração na barragem, 
que gera uma força de inercia pelo movimento brusco da terra (FSI). No Brasil, 
essa força pode ser desconsiderada.
Figura 8 – Forças atuantes na Barragem (sem considerar os drenos)
Fonte: Acervo do conteudista
Figura 9 – Forças atuantes na Barragem (considerando os drenos)
Fonte: Acervo do conteudista
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As equações das forças que atuam na barragem e que são consideradas nodi-
mensionamento são descritas a seguir.
• Força Hidrostática Horizontal à montante e à jusante:
2 21 1
2 2M A M J A JFV h FH h= γ = γ
Em que:
ϒA = peso específico da água;
hM = altura da água à montante da barragem (no reservatório);
hJ = altura da água à jusante da barragem.
• Força Hidrostática Vertical à montante e à jusante:
= γ = γM A M J A JFV A FV A
Em que:
ϒA = peso específico da água;
AM = área de influência da água à montante da barragem (no reservatório);
AJ = área de influência da água à jusante da barragem.
• Força de Subpressão na estrutura (sem considerar os drenos):
= γu A WuW A
Em que:
ϒA = peso específico da água;
AWu = área de influência da água na base da estrutura.
• Força de Subpressão na estrutura (considerar os drenos):
'
u A WuW A= γ 
( ) Wu A J M JD h h h= γ +ε −  
Em que:
ϒA = peso específico da água;
A’Wu = área de influência da água na base da estrutura reduzida por DWu.
DWu = redução na representação gráfica da redução da subpressão;
Ɛ = fator de intensidade da subpressão (Ɛ = 0,33).
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UNIDADE Projeto e Dimensionamento de Barragens 
• Força do Peso da Estrutura:
 C C CF A= γ
Em que:
ϒC = peso específico do concreto;
AC = área do maciço da estrutura.
• Força de Sedimentos:
( )
( )
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2 1SE SE SE
sen
F h
sen
− θ
= γ
+ θ
Em que:
ϒSE = peso específico do sedimento;
hSE = altura da camada de sedimentos;
θ = ângulo de atrito interno do sedimento.
Estabilidade da Barragem de Concreto Tipo Gravidade
A estabilidade desse tipo de barragem é analisada considerando-se uma fatia de 
barragem, admitindo-se que não há transmissão dos esforços entre elas, e verifican-
do a resistência ao deslizamento e a resistência ao tombamento.
1. Resistência ao Deslizamento: o deslizamento ocorre quando as forças 
horizontais são maiores que a resistência (cisalhamento e atrito) no plano 
considerado:
 H
V
Ff
F
∑
≥
∑
Em que:
FH = forças horizontais atuantes na barragem;
FV = forças verticais atuantes na barragem.
Sendo que essa relação deve ser menor que o valor de f (coeficiente de atrito 
entre o concreto e o material da fundação).
2. Resistência ao Tombamento: o tombamento pode ocorrer quando a bar-
ragem é muito fina e por isso não terá peso suficiente para resistir à ação 
d´água, em relação ao pé de jusante da barragem:
1,5resistência
tombamento
M
M
∑
>
∑
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Em que:
∑Mresistência = momentos gerados pelas forças de resistência ao tombamento 
da barragem;
∑Mtombamento = momentos gerados pelas forças que levam ao tombamento 
da barragem.
Sendo que essa relação deve ser maior que o valor 1,5.
Itaipu como você nunca viu. Disponível em: https://youtu.be/eNsukz6lDT8
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UNIDADE Projeto e Dimensionamento de Barragens 
Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Livros
Guia Prático para Projetos de Pequenas Obras Hidráulicas
Ler capítulo 4. Autor: DAEEE, 208 Editora: dematis@uol.com.br.
 Vídeos
Segurança de Barragem no Brasil
https://youtu.be/If57BMOy5Xk
 Leitura
Geologia Aplicada à Barragens
http://bit.ly/35Vt8yO
Auditoria em Segurança e Controle de Barragem
http://bit.ly/2Lgtl7G
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Referências
EUA – Design of Small Dams, Water Resouces Technical Publication. U.S. 
Departament of the Interior, Bureau of Reclamation, 1987.
GENOVEZ, A. I. B. Estruturas Hidráulicas, Notas de Aula. Universidade Estadual 
de Campinas, 2005.
NOVAK, P.; MOFFAT, A.I.B.; NALLURI, C.; NARAYANAN, R. Hydraulic 
Structures, 2 ed. Great Britain: E & FN Spon, 1997.
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