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XV SDIINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENSRIO DE JANEIRO
NOVEMBRO 1983
PLANEJANENTO E PROJETO DA BARRAGEM DE ENROCAMENTO COM FACE
DE CONCRETO DE MACHADINHO
TEMA IV
HIDEO IMAIZUMI*
ALVARO EDUARDO SARDINHA**
*CONSORCIO NACIONAL DE ENGENHEIROS
CONSULTORES S.A.-CNEC - FPOLIS,SC
**CENTRAIS ELETRICAS DO SUL DO BRA-
SIL S.A. - ELETROSUL - FPOLIS, SC
-+--
1 - SUMARIO
Este trabalho apresenta os principais condicionantes do planeja
mento da construcao da Usina Hidreletrica Machadinho que deram
origem a concepcao final da Barragem Principal e desvio do rio.
Sao discutidos, ainda os comportamentos reais de algumas barra
gens de enrocamento com face de concreto e comparados com os
resultados calculados pelo metodo de elementos finitos. 0 zonea
mento proposto para a Barragem Principal e comparado com 0 zo
neamento de outras barragens, considerando-se sua influencia no
comportamento da face.
2 - INTRODU^AO
A Usina Hidreletrica Nachadinho sera imnlantada no Rio Pelotas,
logo a jusante da confluencia do Rio Apuae, entre os municipios
de Marcelino Ramos no Estado do Rio Grande do Sul e Piratuba no
Estado de Santa Catarina, distando cerca de 320 km a oeste de
Florianopolis e 280 km de Porto Alegre, conforme indicado na
Figura 1.
Dentre os varios aproveitamentos localizados na regia-o da Bacia
do Rio Uruguai que se mostraram competitivos (vide Figura 1) pa
ra atendimento da demanda energetica das regioes sul e sudeste,
a curto e medio prazo, Machadinho destaca-se pelo Porte e pelo
mais baixo custo de energia em primeira adicao.
0 arranjo proposto para a Usina de Machadinho esta apresentado
na Figura 2 e constitui-se basicamente das seguintes estruturas:
- Barragem Principal de enrocamento com face de concreto, com
aproximadamente 127 m de altura maxima e extensao de crista
de 940 m, totalizando um volume de 10,4 milho-es de m3 de enro
camento;
- Vertedouro de superficie na ombreira esquerda da sela dimensi
onado para cheia maxima de 29.000 m3/s, controlado por 8 com-
portas setor de 14,80 m de largura nor 20, 00 m de altura sen-
do o defletor do tipo salto de esqui;
- Sistema de geracao, a direita do vertedouro, na parte mais
243
baixa da sela, e constiturdo por: uma estrutura de tomada
dtagua tipo gravidade, com 4 vaos controlados por comportas
de emergencia; 4 condutos forcados com 7,8 m de diimetro; uma
casa de forma tipo abrigada alojando 4 geradores trifasicos
sincronos de 300 MW de pot&ncia nominal unitaria, cada um aco
plado a uma turbina "Francis" de eixo vertical;
- Barragem Auxiliar de fechamento em concreto do tipo gravidade,
com 66S m de comprimento e altura maxima de S7,S m;
- 0 desvio do rio sera feito atraves de 4 tuneis escavados em
rocha com secao tipo arco-retangulo de 14 m de largura e
14 m de altura. Um dos tuneis sera imulantado na margem es
querda do rio Pelotas e outros 3, serao escavados no macigo
da sela entre os rios Pelotas e Apuae, sob o vertedouro.
Para o aproveitamento de Machadinho os estudos geol6gicos geo
tecnicos revelaram condicoes proprcias a implantagao de uma bar
ragem de enrocamento, ja que a camada de cobertura de solo se
apresenta pouco espessa (t 5,0 m) na area de implantacao da bar
ragem, conferindo desta forma boas condicoes de fundacao com
pouca escavadao obrigat6ria.
0 estudo comparativo efetuado entre a alternativa de enrocamen-
to com face de concreto (EFC) e a de enrocamento com nucleo ar
giloso (ENA) mostrou as seguintes vantagens principais da pri
meira, que a levaram a escolha final:
. o custo referente ao desvio e a barragem principal para a al
ternativa EFC e ligeiramente menor do que para a alternativa-
ENA.
o cronograma fisico da barragem EFC apresenta maior certeza ,
por nao serafetado por condicoes climaticas adversas da regi-
ao.
0 volume de escavadoo em rocha na area de implantacao das estru
turas de concreto e suficiente para suprir os volumes necessa -
rios para as ensecadeiras, agregados para concreto e 28% do vo
lume requerido para a execugdo do corpo da Barragem Principal
de enrocamento, impondo desta forma que seiam obtidos os outros
72% do volume complementar atraves de exploragdo de pedreiras.
244
3 - PLANEJAMENTO DE DESVIO DO RIO E CONSTRUcAO DA BARRAGEM
3.1 - Esquema de Desvio do Rio
0 esquema previsto para desvio e controle do rio Pelotas duran
to a construgao do aproveitamento de Machadinho, condicionado
pelas caracteristicas topograficas locais e pelo tipo da Barragem Principal adotado, considera a execucao da obra em tres eta
pas distintas.
Na la etapa o rio Pelotas permanecera em seu leito natural, en
quanto sao construidos um tunel sob a Barragem Principal e tres
tuneis em cota mais alta no maclgo sob o vertedouro.
Na 2a etapa o rio sera conduzido pelos tuneis de desvio, sendo
construidas as ensecadeiras necessarias para prosseguimento da
construgao da Barragem Principal.
Na 3a etapa sera retomada a construgao da Barragem, comegando
pelo espaldar de montante, plinto e transicao, e opcionalmente
a laje de concreto do paramento,devendo ser alteado, tao logo
quanto possivel, ate a cota 423,00 m. Dessa forma, sem Gusto
adicional, a obra tern protecao contra a ocorrencia de cheias
de ate 500 anos de recorrencia.
0 fechamento final do reservat6rio far-se-a atraves do tunel
sob a barragem, tao logo sejam concluidas todas as obras da bar
ragem e tamponamento dos demais tuneis na sela.
3.2 - Escolha do Tipo das Ensecadeiras Principais
Uma das caracteristicas mais vantajosas das barragens de enroca
mento com face de concreto e a simplificacao e minimizacao de
servigos com relacao ao desvio do rio. Em virtude do tempo de
servigo bastante reduzido, sao normalmente adotadas ensecadei-
ras de pequeno porte.
A facilidade de execucao de macigos de enrocamento, proporciona
uma producao bastante acelerada, independentemente dos fatores
climaticos adversos, caracteristicas da regiao de implantacao
do aproveitamento.
245
Os estudos de desvio do rio mostraram que sera necessariv cerca
de nove meses de funcionamento da ensecadeira de montante para
protecao dos servicos de alteamento do enrocamento, contados a
partir do inicio da operas o de de gvio.
A ensecadeira de jusante em circunstancia normal sera incorpo-
rada no pr6prio corpo da barragem.
Para Machadinho , foi realizado um estudo detalhado de compara -
cao tecnica economica sobre o tipo de ensecadeira a ser adota
do, considerando - se a alternativa de ensecadeira de enrocamento
e a alternativa de terra. Este estudo foi efetuado em termos de
custos diretos , prazos de construcao e riscos de transbordamen-
to associados aos custos inerentes a uma tal ocorrencia duran
to a vida 6til das ensecadeiras.
A anilise comparativa dos cronogramas dos dois tipos de enseca-
deira permite observar que, sob condicdes meteorolo-gicas medias
do local da obra, a ensecadeira de terra demanda um prazo de
construc ao de aproximadamente sete meses , cerca de 2 meses a
mais do que o da ensecadeira de enrocamento , ficando assim su-
jeita a um risco de galgamento maior.
A partir das analises de custos, pode-se concluir que a vanta -
gem econ6mica inicial da ensecadeira de terra, com custo direto
inferior , de 20 % diminui no decorrer do tempo, chegando quase a
se anular no final da vida util.
Face aos motivos expostosacima , optou-se pela ensecadeira de
enrocamento, levando-se em consideranao ainda o aspecto de que
a ensecadeira de terra a mais sensrvel as condig6es meteorologi
cas adversas do local , alem dos materiais terrosos existentes
na area do aproveitamento nao apresentarem boas condig6es de
utilizacao , podendo a ensecadeira deste tipo demandar maiores
prazos de construcao.
3.3 - Construcao da Barragem Principal
Face a localizacao de todas as escavagoes obrigat6rias estarem
situadas na margem esquerda do rio Pelotas, o balanceamento dos
tateriais rochosos escavados exige que sejam colocados no corpo
246
da barragem, um volume de 2,4 milhoes de m3 na fase anterior ao
desvio do rio, evitando-se estocagem intermediaria. Este volume
obrigara um avanco do macico de enrocamento no leito do rio, o
que trara como consegUencia uma zona de cerca de 10 metros de
espessura maxima de enrocamento do corpo da barragem, a ser
lancado submerso. Este procedimento introduz um zoneamento do
corpo da barragem pouco convencional, que e resultante exclusi
va do cronograma de construcao e dos custos pertinentes. Desta
forma o comportamento da Barragem de Machadinho, no que diz res
peito a deformabilidade do macico, deve ser estudado criteriosa
mente visando prever-se que efeitos a camada do enrocamento lan
cado tern na movimentacao da face. A Figura 3 mostra em plantaa disposicao acima relatada.
4 - HISTORICO DAS BARRAGENS DE ENROCAMENTO COM FACE DE CONCRETO
As Barragens de Enrocamento com face de concreto evoluiram basi
camente de maneira empirica ao longo dos anos, avalisadas nelo
fato de que nao anresentaram nroblemas relacionados com a segu
ranca, ja que a estrutura formada por aterros de enrocamento se
mostraram com grande estabilidade para diversas fases de sua
solicitacao.
A evolugao dessas Barragens de Enrocamento ficou condicionada
pelo comportamento que se desejava, no que diz respeito a estan
queidade. Os macicos de enrocamento langado, muito defornaveis,
das primeiras Barragens, causavam grande movimentacao na face
de montante, trazendo como consegUencia um consideravel volume
de infiltracao. Este fato levou a se tentar desenvolver juntas
com maior confiabilidade e com uma disposigao mais adequada ao
comportamento real das barragens. Concomitantemente foi introdu
zida ap6s meados da decada de 60 (Penman, 1982) a compactacao
dos enrocamentos acompanhando-se a evolucao das tecnicas cons -
trutivas.
Ainda nos dias de hoje esta orientacao e seguida na maioria dos
projetos de novas Barragens e este e um dos principais motivos,
que nortearam a pronosta de se tentar investigar alguns aspec-
tos mais relevantes do comportamento do macico de enrocamento
com objetivo de racionalizar o zoneamento da barragem.
247
S - COMPORTAMENTOS REAIS DAS BARRAGENS DE ENROCAMENTO COMPACTA-
DO E ESTIMATIVAS TE6RICAS PRELIMINARES
5.1 - Modulos de Deformabilidade Observados
0 modo mais pratico de se estimar modulos de deformabilidade
dos enrocamentos a sem duvida a interpretacao dos deslocamentos
observados de obras em operacao, principalmente no caso de nao
se dispor de metodos e/ou equipamentos adequados para execucao
de ensaios representativos.
Para avaliar corretamente as deformacoes observadas tanto duran
to a construcao como durante a fase de carregamento por enchi-
mento do reservat6rio, e indispensavel o conhecimento do esta-
do de tensoes do macico de enrocamento. Como medir tensoes no
macico de enrocamento a uma tarefa bastante dificil e onerosa,
e natural recorrer-se a analise do estado de tensao- deformacao,
tornando-se necessario por sua vez um conhecimento razoavel so
bre os modelos e os parametros reologicos dense material. Desna
forma, as analises das grandezas observadas tornam-se um proces
so iterativo ate obter-se razoavel compatibilidade entre os mo
delos e parametros reologicos , e o estado de deformagao observa
do no prot6tipo.
Na Figura 4, sao apresentados alguns resultados de modulos de
deformabilidade vertical de enrocamentos de rochas basalticas,
durante a construgdo , para as faixas de variacao de tensao ver
tical media que possa ser estimada com a formula av = Y . h.
Uma vez fixado o estado de compartimentagao natural do macico
rochoso e sua litologia, nos locais de exploracao, a deformabi-
lidade do enrocamento de uma obra dependera principalmente da
granulometria, da variacao litologica e da compacidade obtida
na construcao, que por sua vez, sera determinado pela espessura
de langamento das camadas, peso e tipo do equipamento de compac
tacao, e numero de passadas. Pode-se notar grande influencia
desses fatores nos m6dulos observados e tambem grande dependen-
cia do nivel de tensao.
Na fase de carregamento devido ao enchimento do reservat6rio, a
direcao da tensao principal maior muda sensivelmente em relacao
248
a existente no final da construcao. Ohserva-se nesta ease, um
aumento dos modulos de deformabilidade conforme ilustrados na
Figura 4, fato este que foi discutido por Mello (1981).
Esse aumento dos modulos de deformabilidade atribui-se certamen
to ao crescimento da pressao confinate (Q3) e provavelmente a
anisotropia em termos de deformabilidade do enrocamento que de
vera ser comprovada.
5.2 - Deformadoo Transversal da Barragem
Observando-se os deslocamentos das lajes de barragens com face
de concreto, nota-se que a face sempre se desloca, na secao
transversal, aproximadamente na direcao perpendicular a mesma
ou ligeiramente inclinada para baixo, ou seja, praticamente na
direcao do empuxo d'agua. As Barragens de Foz do Areia, Cethana,
Alto Anchicaya, Salt Spring, Bear Creek, apresentaram maior des
locamento da face em pontos situados entre 40% e 60% da altura
da barragem medidos a partir da fundacao.
A Figura S mostra os perfis de deslocamentos das lajes de con-
creto observados nas barragens de Cethana e de Foz do Areia, em
forma adimensional, a fim de possibilitar a comparacao direta
independentemente de suas alturas.
As diferentes geometrias dos contornos deformados dos taludes
podem ser atribuidos, em grande parte, as diferentas dos zonea-
mentos adotados para cada projeto conforme ilustrado na Figura
6. No entanto, nao se pode afastar totalmente a suspeita de in
terferencia da forma do vale bastante fechado na barragem de
Cethana.
No que diz respeito a geometria do contorno , desprezando-se sua
grandeza absoluta, a barragem de Cethana apresenta um melhor
comportamento da face em relacao ao de Foz do Areia, ja que os
recalques evoluem gradativamente chegando ao valor maximo na me
tade da altura da barragem.
Por outro lado, a superficie do talude de jusante se desloca pa
ra baixo e para a jusante de modo que a superficie deslocada fi
ca situada abaixo da sua posigdo original, bastante peculiar
249
deste tipo de barragem. Isso nao se observa para outras barra-
gens do tipo nucleo inclinado ou central.
Atraves da observadao das variaC es do contorno das secoes
transversais, das barragens estudadas, foram calculadas as va
riagoes volumetricas, considerando o estado de deformacio pla
na.
Sob o regime elasto-linear isotropico, a variagio volumetrica
de um corpo com a geometria definida depende do seu tamanho e
dos parametros de elasticidade. A fim de possibilitar a compa-
ragao entre as variag6es volumetricas observadas das barragens
com diferentes alturas e diferentes m6dulos de deformabilidade,
com as estimadas pelo metodo de elementos finitos, descritos a-
diante em maior detalhe, os valores de recalques foram corrigi-
dos de forma aproximada para uma altura padrao de 126,5 m e m6
dulo de elasticidade medio igual a 1.000 kg/cm2. Esses valores
observados e corrigidos sao apresentados na Tabela 1.
Variacoes Volumetricas Reais e Calculadas pelo MEF Tab. 1
= Variacao Volumetrica ($)E v
Barragem Corrigido p/solugao
ObservacaoObservado H=126,5 m
E=1.000kg/cm2 Teorica
0,095 0,294 - 8 meses ap6s
Cethana19 enchimento
0,135 0,323 - Ap6s 10 anosde o era ao
0,42 0,31 - 14 enchimentoFoz do Areia
0,51 0,32 - 2,5 anos ap6s14 enchimento
Barragem v=0 - 0,272 0,272 isotropico
Padrao v=0,15- 0,243 0,243 isotr6pico
(Machadi v=0,3- 0,176 0,176 isotr6pico
nho) v=0,3 - 0,126 0,126 anisotro ico
NOTA: Ev (=eV/V) > 0 significa reducao de volume.
2 50
6 - INTERPRETAcAO DOS COMPORTAMENTOS OhSERVADOS
6.1 - Hipoteses para o Modelo Reologico
Existe uma duvida no meio geotecnico sobre a deformagao trans
versal da face de concreto durante o enchimento do reservatorio,
face a discrepancia entre os comportamentos reais e os previs
tos atraves de analise de tensao-deformacao realizados por
Wilkins (1968) para Cethana Dam, Boughton (1970) para Wilmot
Dam, Sigvaldason et al (1975) para Alto Anchicaya Dam, etc.
Essas analises com modelos reol6gicos ligeiramente diferencia-
dos entre si, assumindo o enrocamento como material isotr6pico,
indicavam movimentos horizontais Para jusante exagerados. Em
todos os casos as faces de montante das barragens observadas de
formavam na realidade perpendicularmente ao talude ou ligeira-
mente inclinados para baixo, conforme mencionado anteriormente.
Essa discrepancia faz transparecer que nestas analises nao fo-
ram consideradas devidamente algumas propriedades fundamentais
dos enrocamentos, assim sendo, propde-se algumas justificati -
vas na tentativa de explicar os comportamentos observados:
Anisotropia dos m6dulos de deformabilidade do enrocamento
(Ev ¢ Eh)
. Efeito de interacao entre lajes de concreto e enrocamentos
. Conjunto de efeitos da variacao de modulo de deformabilidade
em funcao do nivel de tensao, junto com o efeito de pre-conso
lidacao induzido por compactadao energetica.
. Baixo valor de coeficiente de Poisson do enrocamento (v 0),
para a condicao de enchimento do reservat6rio.
Nao ha duvida da existencia de anisotropia, em grau desconheci-
do, nos enrocamentos compactados pelos processos modernos de
construgao onde a pratica corrente e o espalhamento em camadas
finas de espessura controlada, compactada com rolos lisos vibra
t6rios. No entanto, a explicagdo baseada somente na anisotropia
251
como consegUencia dos processos de compactacao nao pode esclare
cer a totalidade do problema, uma vez que as barragens antigas
com enrocamentos lancados tambem comportaram -se de modo seme
lhante as barragens de enrocamento compactado.
A interacao entre as lajes de concreto e o enrocamento deve ter
efeito na direcao do movimento da face, porem sua influincia
quantitativa a uma incognita. Para reduzir o movimento horizon-
tal exagerado do enrocamento, as lajes devem exercer forcas de
tracao consideraveis. Esta hipotese nao foi confirmada nas medi
toes do estado de tensoes da laje da barragem de Cethana efetua
das por Fitzpatrick et al (1982).
A dependencia do modulo de deformabilidade com o nivel de ten
sao a uma propriedade conhecida do enrocamento e esta em concor
dancia, pelo menos qualitativamente, com o alto modulo de defor
mabilidade observado na barragem de Foz do Areia (Pinto, 1982),
durante a fase de enchimento do reservatorio quando a pressao
confinante no enrocamento aumenta sensivelmente. Nao obstante,a
analise do estado de tensao-deformacao realizada para a barra
gem de Alto Anchicaya que levou em consideracao devidamente es
to propriedade, nao resultou na previsao satisfatoria do compor
tamento.
Finalmente, resta analisar a hip6tese de que o enrocamento pode
apresentar baixo valor de coeficiente de Poisson (v=0) na fase
de enchimento do reservat6rio. Boughton (1970) executou uma se
rie de ensaios triaxiais com enrocamento de quartzito e riolito
chegando as seguintes conclusoes, juntamente com resultados de
ensaios realizados por Marsal em basalto e gneisse:
- quando Q1/Q3 tende para 1,0, o coeficiente de Poisson aproxi-
ma-se de zero;
- na fase de carregamento Q1/03 1 (v 0), cresce c modulo
tangente de deformabilidade.
Essas duas observacoes podem explicar o movimento real da face
de concreto das barragens de enrocamento.
Na regiao junto ao talude de montante, durante o enchimento do
252
reservatorio, ocorre o aumento de 03 consequentemente a relagao
01/Q3 diminui ocasionando inclusive um giro da direcao de ten
sao principal maior.
6.2 - Analises Preliminares do Estado de Deformacao pelo Metodo
dos Elementos Finitos
Com objetivo de verificar melhor as hip6teses estabelecidas com
relacao a anisotropia de deformabilidade e a magnitude do coefi
ciente de Poisson, foram efetuados estudos parametricos atraves
de analises preliminares do estado de tensao-deformacao pelo me
'todo dos elementos finitos.
Para a etapa preliminar desta investigacao, a secao maxima da
Barragem de Machadinho foi estudada, utilizando- se modelos
elasto-linear isotr6pico e anisotropico Para a condicao de de
formacao plana, com os valores constantes do modulo de elastici
dade e do coeficiente de Poisson. para toda a barragem . Foi des
prezada a existencia das lajes de concreto. A Tabela 2 mostra
os casos estudados.
Combinacao de Parametros das Analises Efetuadas Tab. 2
AnaliseEv
(kg/cm2)
Eh
(kg/cm2)
v Coeficiente
de Poisson
Serie A
Caso 1 1.000 1.000 0
Caso 2 1.000 1.000 0,15
Caso 3 1.000 1.000 0,3
Serie B
Caso 1 1.000 1.500 0,3
Na Figura 5, sao apresentados os•deslocamentos do contorno da
Barragem, junto com os recalques observados nas barragens de
Cethana e de Foz do Areia. As variago-es volumetricas dessas ana
lises foram calculadas para comparagao e apresentadas na Tabela
1.
253
6.3 - Comparacao entre Deformacoes Observada e Calculada
A deformagao da barragem correspondente ao coeficiente de
Poisson entre 0 e 0,15 com material isotropico, representa bem
o real comportamento observado das barragens , porem a direcao
do movimento da face varia consideravelmente ao longo do talude.
As variacoes volumetricas obtidas nas barragens reais sao maio
res que os valores teoricos, sugerindo que o coeficiente de
Poisson seja proximo de zero e que ocorra deformacao lenta devi
do ao peso pr6prio mesmo durante o enchimento do reservatorio.
0 recalque devido a deformacao lenta causado principalmente pe
lo peso pr6prio, cresce com o aumento da espessura da camada.No
caso da Barragem de Cethana os recalques devido a deformacao
lenta para as primeiros 10 anos de operacao foram varias vezes
superiores a deforma^ao elastica ocorrida durante o primeiro
enchimento do reservat6rio.
A deformacao teorica sob a hip6tese de material anisotr6pico
com o modulo maior na direcao horizontal difere completamente
da realidade,tanto do ponto de vista geometrico como do de va
riacao volumetrica.
7 - ALTERNATIVAS DE ZONEAMENTO DA BARRAGEM E SUGESTAO PARA
MACHADINHO
0 zoneamento de barragens de enrocamento com face de concreto ,
tem sido orientado por doffs aspectos geotecnicos : deformabilida
de e permeabilidade , visando reduzir ao minimo as movimentos da
face de concreto e obter permeabilidade crescente no sentido de
jusante,com o prop6sito de assegurar a estabilidade do corpo
da barragem durante uma eventual percolacao atraves do macigo
da barragem , antes da execucao da membrana impermeavel . Os zonea
mentos resultantes desse criterio tem apresentado algumas solu-
g6es alternativas levando - se em consideracao condico-es particu
lares de cada obra conforme apresentados na Figura 6.
Na solucao alternativa proposta para Machadinho, apresentada na
mesma figura , procurou - se estabelecer um zoneamento que, basea
do nos aspectos de comportamento dos enrocamentos acima preconi
254
zados, fosse capaz de satisfazer as necessidades de deformabili
dade e permeabilidade imposta pelos criterion de projeto,
Especial atencao foi dada no sentido de minimizar a deformacao
longitudinal do corpo da barragem para reduzir as aberturas das
juntas perimetrais e juntas verticais entre lajes nas ombreiras.
Os movimentos das lajes tem maior consegUencia nas regioes iun
to ao pe do talude de montante onde ligaqoes com o plinto sao
feitas atraves de vedajuntas e ainda nas ombreiras onde os des
locamentos das lajes nessa regiao sao resultantes de deforma -
g6es longitudinais acumuladas do macico de enrocamento.
A zona mais nobre de enrocamento grosso (E2) da secao transver-
sal da barragem e colocada sob a parte inferior da laje com o
talude de jusante desta zona coincidente com o piano perpendicu
lar a membrana impermeavel. Esse zoneamento fica valido tanto
para a segao no leito do rio (secao maxima) como para ambas as
ombreiras
8 - OBSERVACOES FINAIS
Apesar de uma barragem de enrocamento com face de concreto ser
uma estrutura simples, constituida de um unico material natural,
a previsao de seu comportamento no que diz respeito a deforma -
cao do macico continua sendo uma tarefa dificil.
No caso da Barragem de Machadinho, a nao compreensao razoavel
do comportamento do macico de enrocamento implica na dificulda-
de de previsao adequada do comportamento da Barragem na regiao
pr6xima a zona de enrocamento lancado.
Muito embora exista uma certa consciencia de que as def^rmagoes
que venham a ocorrer, possam ser perfeitamente absorvidas pelos
elementos de vedacao das juntas, considera-se fundamental o
questionamento do comportamento das obras concluidas, ja que es
tas servirao como modelo.para os futuros projetos.
A comparacao das deformacoes transversais observadas durante o
enchimento dos reservatorios das Barragens de Cethana e Foz do
'Areia, com as calculadas pelo metodo dos elementos finitos com
255
modelos reologicos simplificados demonstrou forte interferencia
do coeficiente de Poisson no comportamento das Barragens de en
rocamento com face de concreto. Esta analise te6rica demonstrou
tambem a possibilidade remota do enrocamento possuir a anisotro
pia de deformabilidade acentuada, pelo menos durante a fase de
enchimento do reservat6rio.
Para finalizar considera-se que ha necessidade imediata de se
investigar a variacao do coeficiente de Poisson nos diversos estados de tensoes, em laboratorios, aterros experimentais e em
prot6tipos com instrumentacao dirigida para este fim. Uma vez
concluida esta etapa da investigacao, poder-se -a estabelecer ummodelo reol6gico mais adequado, onde sejam considerados tambem,
os efeitos de interacao laje-enrocamento, a variacao do modulo
de deformabilidade com o nrvel de tenses e ainda o efeito de
"deformacao lenta" dos enrocamentos.
9 - AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a ELETROSUL e ao CNEC, pelos recursos colo
cados a disposicao. Em especial, a equipe tecnica do Setor de
Mecanica dos Solos da ELETROSUL, responsavel pela execugdo das
analises pelo metodo dos elementos finitos e ao Eng9 Nelson Pe-
reira do CNEC, pela elaboracao de varios dados publicados nes
to trabalho.
10 - BIBLIOGRAFIA
1 - BOUGHTON, N. (1970) - "Elastic Analysis for Behavior of
Rockfill" - Journal of the Soil Mech. and Found., ASCE,
Sept. 1970.
2 - FITZPATRICK, M.D., LIGGINS, T.B. e BARNETT, R.H.W. (1982)-
"Ten Years Surveillance of Cethana Dam" - 14th Congress
on Large Dams , Vol. 1, Rio de Janeiro, 1982.
3 - FITZPATRICK, M.D., LIGGINS, T.B., LACK, L.J. e KNOOP,B.P.
(1973) - " Instrumentation and Performance of Cethana Dam"
- 11th Congress on Large Dams, Vol. 3, Madrid, Junho 1973
256
4 - MELLO, Victor F.B. de (1981), "As Licoes de Foz do Areia
Para Barragens Altas" - Revista Construcao Pesada, Abril
1981.
5 - PENMAN, A.D.M. - (1982) - "Materials and Construction
Methods for Embankment Dams and Cofferdams" 14th Congress
of Large Dams, Vol. IV, Rio de Janeiro, 1982.
6 - PINTO, Nelson L. S., MATERON, B e MARQUES FILHO, Pedro -
"Design and Performance of Foz do Areia Concrete Membrane
as Related to Basalto Properties", 14th Congress on Large
Dams, Vol. , Rio de Janeiro, 1982.
7 - SIGVALDASON, O.T., BENSON, R.P., MITCHELL, G.H. e
EICHENBAUM, H. (1975), "Analysys of the Alto Anchicaya
Dam Using the Finite Element Method" - International
Symposium , Criteria And Assumptions for Numerical
Analysis of Dams, Swansea , U., Sept. 1975.
8 - STEELE, I.C. e COOKE, J.B. - (1958) - "Rockfill Dams: Salt
Springs and Lower Bear River Concrete Face Dams ", Journal
of the Power Division, ASCE, August. 1958.
9 - WILKINS, J.K. - (1968) - "Decked Rockfill Dams" - Civil
Engineering Transactions, The Inst. of Engineers , Austra
lia, Vol. CE10. No. 1, April, 1968.
10 - WILKINS, J.K., MITCHELL, W.R., FITZPATRICK, M.D. e LIGGINS,
(1973) - " The Design of Cethana Concrete Face Rockfill
Dam", 11th Congress on Large Dams , Vol. 3, Madrid,
Junho 1973,
257
^p^
0
00
259
260
OGL' Dc6 9 OOO'996 9
2
261
'V 'v TEMSAO VERTICAL (t/J)
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400
60 t0 100 200
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17V• N Vd;N 1 I
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NOTA AS CURVA3 IN REPRE3ENTAM RECALQUC ^IPERPENDICULARES A FACE VERSUS TEN SPRINCIPAIS MAIORES , OBSERVADO3 DIAIANTEENCNIMENTO DO RESERVAT0RIO.
1 I
W I
2
W
3
4
5
6
CURMAS BARRAGENSESPES. DEL ANCAM .
VARIACAO LITOLOGICA
I a FOZ DO AREIA 0,00 ID : INTERCALACAO DE BASALTO DENSO E BRECMA MSALTICA
I e SALTO SANTIAGO 1,6n^BASALTO DENSO ( 50),BAS. VESiCULD AMNIOAL04DAL(44)E
BRECNA SASALTICA (6 )
I a SALTO O3O IO 1,9w SASALTO SAO
U a FOY DO AREIA 1, 61a 18 BASALTO DENSO
II b SALTO SANTIAGO I , 6M BASALTO DENSO ( 7) E BAS . VESICULD AIieDALOIDAL (27)
Tff a F02 DO AREIA O, 8 m I B. E I D.
M b FOZ OO AREIA O,B Ia I S COM INFLU NCIA DE I D
IIIO SALTO SANTIAGO 0, SIaBASALTO DENSO ( 49),BAS 3 CULD AMGOALOIDAL (42) E
BRECNA BASALTICA (3 )
IY FOZ DO AREIA O,S. I B: SASALTO DENSQ
083. 09 NUMEROS EM PAREXTESE3 INOICAM PORCEMTAQEN APROXIMADA DE MISTURA3 OE CAOA UTOLOQIA
FIG. 4 - RECALOUES OBSERVADOS DOS ENROCAMENTOS DE BASALTO
262
0'4U-QGCQCL20
26 3
230 ZONA I - PEDRAS PROCESSADA3 GEM
GRADVADAI 1 MA. = 22,50m.ZONA 3A-ENROCAMENTO GEM $RADUADO
0 MAX. '60cm
ZONA 3S-ENROCAMENTO 0 MAX. 00 co
ARMA;AO DE ENROCAMENTO
CETHANA
COGERTURA DE SOLO
I - PEDRAS GEM GRADUADAI 0 MAX 30so
D - MELNOR MATERIAL GEM GRADUADO
0 MAX. - 60cm
E - IGUAL A ZONA D, NAI CON FINDS.
F -ENROCAMEMTO CON /MAX . SUP.A 00 co.
335
ALTO ANCHICAYA
740
FOZ DO AREIA
COSERTURA DE SOLO
WIC- ENROGAMENTO DE 6AMLTOMACIyO
I0 - INTERCALA; O OE GASALTOMACIQO
E BRECNA
US - PEDRAS PROCESGAOAS / MAX. ISCm
EI - ENROCAMENTO LANCADO
E2 - ENROCAMENTO GEM GRADUADO DE
BASALTO MACICO.
E3- ENNOC . DE GAS . MACICO 0 MAX. SOcm
E4- ENROC . DE SAS.MACI000 MAX.3{OOm
E6 - INTERCALACAO DE SASALTO MACHO
E GRECHA
T VT2 - PEDRAS PROCEI3ADA3 0 MAX. ISom E
376 O MAX. $ SM.
MACHADINHO (ALTERNATIVA PROPOSTA)
FIG. 6 - SECOES TRANSVERSAIS TIPICAS DAS BARRAGENS DE ENROCAMENTO COMPACTADO.
(050m)
I.1 1.26
I W LC l I D
810O (1.SOm) (0./0
M) (O.GOM)
^• t •r•'
IC
(1.60m)
264
