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XVI SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS
BELO HORIZONTE - 1985
BARRAGEM DE ACAUA
OTIMIZASAO DO PROJETO COM 0 EPPREGO DO CONCRETO COMPACTADO - RCC
- TENA I
LUIZ HERNANI DE CARVALHO
ENG° DE BARRAGENS DO DEPARTAMENTO
NACIONAL DE OBRAS CONTRA AS SECAS
- MINTER -
SEVERINO REZENDE FILHO
ENG° DA ICOPLAN
FRANCISCO G. HOLANDA
ENG° CONSULTOR DA ICOPLAN
33
1. INFORMAcOES GERAIS, HISTORICO E PREMISSAS BASICAS
QUE 02IGINARAM 0 PROJETO DA BARRAGEM DE ACAUA
1.1 LOCALIZACAO DA OBRA
A barragem de Acaua localiza-se a cerca de 1 km, a jusante do
povoado de Pedro Velho no MunicTpio de Aroeiras, no Estado da Paraiba, sobre
o rio Paraiba que serve de divisa entre os municipios de Natuba e Aroeiras.
Posiciona-se a SE da cidade de Campina Grande, distando desta, em linha reta,
48 km e a 88 km, em linha reta, de Joao Pessoa.
1.2 CARACTERISTICAS FTSICAS DA BACIA HIDROLOGICA
1.2.1 Relevo
A bacia hidrol6gica da barragem de Acaua esta situada entre ca
deias de serras pertencentes ao Planalto da Borborema, situado nos limites
entre os estados da Paraiba e Pernambuco. Na area de influe-ncia sobre a bar
ragem, os relevos variam de 100 a 250 m acima do nTvel do mar.
Bastante acidentada, a bacia hidrografica se apresenta corn acli
ves e declives, tomando o aspecto de um grande U, no qual o Vale varia, na
sua parte inferior de 100 a 150 m de largura.
1.2.2 Hidrografia
A rede hidrografica e comandada pelo Rio Paraiba e seus afluen
tes que se estendem sempre para a margem esquerda, uma vez que pela margem
direita aproxima-se a Serra, tornando os cursos d'agua bastante reduzidos.
1.2.3 Geologia do Eixo Barravel
0 eixo da barragem de Acaua esta assentado inteiramente sobre um
complexo migmatTtico com ocorrencias de micaxistos e granitos.
Pela ombreira esquerda ha predominancia do granito sobre o migma
tito, ocorrendo esta situagao ate o centro do Vale.
Na ombreira direita o migmativo predomina com eventuais ocorren
cias de granito e algumas intrusoes de micaxisto. A resiste-ncia da rocha ao
intemperismo revela-se ao longo do eixo barravel, onde a ocorre-ncia de solo
residual somente se apresenta com espessuras mais expressivas a partir da co
to 150,00 enquanto na ombreira direita, em cerca de 95% do eixo, aflora a ro
cha.
35
No Vale, o cristalino encontra-se coberto por um manto aluvionar,
constituido de areia grossa a fina, contendo blocos e matacoes, dispostos de
modo erratico . A espessura maxima do aluviao chega aos 4,00 m.
Uma observaca o da estrutura geol6gica , no Boqueirao , indica que
houve mail de um ciclo tectonico atuando na rocha do eixo barravel, dando, em
consegUencia uma serie de fraturas de cisalhamentos e falhamentos direcio
nais. Identificam - se algumas fraturas secundarias , bem menos intensas na om
breira esquerda.
No ha evidencias de que ocorreram recentes escorregamentos nas
encostas , embora estas sejam potencialmente instaveis , face as fortes decli
vidades observadas. Contudo, a pequena cobertura da rocha e as pequenas e
esporadicas acumulacoes de coluvios e desprovimento quase que total de "ta
lus" na regiao, favorece as condicoes de estabilidade das encostas.Atrav6s de sondagens feitas no eixo barravel quando dos estudos
preliminares, identificou-se junto a ombreira direita uma intensidade na
xistosidade dos epibolitos aliado a um fraturamento mais acentuado. Contudo,
logo a -2 , 00 m, a rocha se apresenta em bom estado , enquanto que as fraturas
se aprofundam ate -5 , 00 m a -6 ,00 m, diminuindo com a profundidade ate os
-10,00 m, quando ha poucas ocorrencias. As fraturas sao quase sempre fecha
das tondo por oreenchimento o carbonato de calcio.
Uma falha observada no eixo, pr6ximo a ombreira direita e coinci
dente com a direcio do leito do rio, merecera atencoes especiais quando d3 in
tensificagao geotecnol6gica do Boqueirao.
1.3 HISTORICO DA OBRA
A bacia hidrografica do Rio ParaTba vem sendo estudada ha mais
de 40 anon , quando se vislumbrou seu aproveitamento atraves da construcao de
varias barragens , notadamente nos seus tergos medio e inferior.
A primeira grande barragem implantada na bacia foi a barragern E
pitacio Pessoa, construfda no giiinquenio 1952-1956, controlando uma bacia de
captagaao de cerca de 12.380 km2 , permitindo , enta`o, o abastecimento d'agua
da cid3de de Campina Grande.
Com uma descarga regularizada de 2,5 m3 / s, estava mantida a pere
nizacao do rio, atraves de uma descarga de 1,0 M3/s.
Estudos levados a cabo pelo DNOCS, em 1968, detectavarn areas pas
sTveis de irrigagao compostas de aluvioes , com cerca de 7.500 ha, ale-m da
existencia de cerca de 20.000 ha de solos de tabuleiros , da Formacao Barrei
ras .
Ap6s a cheia de 1974, quando em bacia vizinha , enchentes provoca
ram inundagoes com incalcul5veis prejufzos a cidade de Recife, o Governo Fe
36
deral determinou a execucao de medidas que evitassem danos catastroficos so
bre as cidades de Joao Pessoa e Cabedelo, alem das cidades de Itabaiana,Cruz
do Espirito Santo, Santa Rita e Bayeux, construindo-se unia barragem de con
tengao de cheias no rio Paraiba, a exemplo do que se fizera no rio Capibari
be, para a defesa de Recife. Para tanto, deveria tomar-se por base os estu
dos ja existentes no DNOCS, optando-se pela construcao da barragem de Acaua.
Na epoca, sendo a contencao de cheia o enfoque principal, a bar
ragem de Acaua, situada a 89 km a jusante da barragem de Epitacio Pessoa,com
uma capacidade de 216 x 106 m3,deveria amortecer a maior cheia ja registra
da, no ano de 1977, de cerca de 1.200 ni3/s liberando 600 m3/s.
1.4 CARACTERISTICAS PRINCIPAIS DA BARRAGEM
A barragem foi projetada em concreto conventional com as sequin
tes caracteristicas:
Tipo: gravidade
Altura maxima: 64,00 m
Comprimento do coroamento: 475,00 m
Volume de rocha escavada: 1.206 x 10' m'
Volume total de concreto nas obras: 356 x 10' m'
Volume de acumulacao: 216 x 106 m3
Finalidade contengao de cheias
1.5 OTIMIZAQAO DO PROJETJ COM 0 EMPREGO DO CONCRETO COMPACTADO - RCC
A ideia da mudanga do projeto se deu com a conclusao da barragem
de Willow Creek, em Hepner, Oregon, quando o Army Corps, atraves seu Consul
tor, o Eng9 Schrader, declarava em artigo tecnico que o custo medio do con
.creto compactado naquela obra era de USS 18,93 por jarda cubica, enquanto o
concreto conventional custaria USS 65,00, portanto uma economia de cerca de
70%.
Com base nestes informes, passou-se a uma analise do projeto co
mo inicialmente concebido, em concreto conventional, procurando-se, face aos
materiais existentes na regiao, notadamente o cimento pozolanico e a pozola
na em precos n1:o to vantajosos quanto o "fly-ash" de Willow Creek, uma com
paracao das solucoes entre o projeto existente e um projeto otimizado,da bar
ragem de Acaua em concreto compactado.
Dentre as parametros tomados para comparagzo,partiu-se da seguin
to premissa: Qual o tamanho da barragem que seria possTvel executar no eixo
selecionado para o projeto original, de modo que seu custo final ficasse no
37
entorno do custo do projeto initial, ja contratado?
Inicialmente verificou-se que a hidrologia e a topografia permi
tiam o aumento da altura e consegiuentemente da capacidade da barragem. Des
to forma, com o aumento desta, far-se-ia um baianCo entre a rocha escavada
na fundacao e sangradouros a ser utilizada no concreto compactado do macigo.
Com a implantagao do projeto otimizado, outros beneffcios indire
tos surgiram, tais como:
acumulagao de um volume d'agua maior, cerca de 395 x 106 m3, o que daria
margem a uma area de irrigagao maior, notadamente se a barragem passasse
de contengaao de cheias para acumulagao, vocaGao traditional das barragens
do Nordeste Brasileiro, em que as cheias sa`o de grande intensidade e de
curta duracao, no maximo 60 dial. Assim, a obra, que, na verdade, no po
deria se comprometer com a contencao de cheias no Vale, face ao seu peque
no volume de acumulagao, tomaria uma orientagao mais consentanea com a hi
drologia regional;
descarga regularizada oriunda do lago de acumulagao gerado, que adicionada
i descarga ja existente oriunda da Barragem Epitacio Pessoa, asseguraria
uma descarga maior para utilizacao no Vale;
. maior confiabilidade e melhor qualidade da agua para abastecimento das ci
dades ao longo do Vale.
Apos uma pesquisa de pregos na regiao, e, composigao de novos
pregos unitarios elaborados corn o de acordo da Contratada, chegou-se a uma
analise comparativa, em primeira aproximagao, conforme se segue:
Projeto Inicial em Concreto Conventional
Acumulagaao 216 x 106 m3
Valor das obras - a pregos de junho/35 Cr$ 437 x 109
Custo do m3 d'agua acumulada - a pregos de junho/85 Cr$ 2.023
Projeto Otimizado em Concreto Compactado
Acumulagao 395 x 106 nil
Valor das obras - a pregos de junho/85 CrS 453 x 109
Custo do m3 d'igua acumulada - a pregos de jun/85 Cr$ 1.146
2. DESCRI^AO DA SOLUCAO OTIMIZADA
2.1 CONCEPQAO DO MACI(y0
0 funcionamento hidraulico-estrutural da barragem sera o de uma
estrutura de membrana impermeavel de montante , estabilizada por macico de pe-
so em concreto compactado.
39
A estanqueidade sera satisfatoriamente assegurada coin a execu4ao
do paramento de montante com uma espessura de 80 cm de concreto convencional,
seguido de um segmento de aproximadamente 4 m de largura maxima, em que as
juntas horizontais, do concreto compactado, serao tratadas polo emprego de
uma camada de concreto convencional de ligagao, com 3 cm de espessura (bed
ding mix), entre as camadas sucessivas de concreto compactado que, por sua
vez, terao 30 cm de espessura.
Tanto a espessura do concreto conventional, como a extensao indi
cada para o tratamento das juntas poderao ser reduzidas nos nTveis superio
res da barragem, em fungao dos resultados do aterro experimental.
Foi considerado que no se deve empregar armagao no paraniento de
montante. Por sua vez, o concreto convencional a ser a1 utilizado devera
ser dosado para ter resistencia initial minima que assegure a fixacao das
formas e gradiente termico satisfatorio oara no apresentar trincas de retra
gao.
0 langamento do concreto conventional devera preceder o do con
creto compactado, de tal forma que a passagem do rolo vibratorio na borda de
contato entre as dois concretos, assegure interpenetragao dos mesmos. Para
isso o concreto conventional deve ser auto-adensavel.
A ligagao do concreto compactado com a fundacao em rocha e com
as estruturas de concreto embutidas em sua massa ficara assegurada por cama
da de 5 cm de concreto conventional de granulometria fina e muito plastico
(bedding mix). Este concreto sera langado simultaneamente coin a primeira ca
mada de concreto compactado.
As condigoes de estabilidade impostas ao macigo sao:
a) estabilidade absoluta ao tombamento, mesmo com os drenos apresentando efi
ciencia nula;
b) ause-ncia de tens'oes trativas;
c) solicitagao ao cizalhamento compativel com a resistencia disponTvel nas
juntas horizontais, considerando-se a velocidade lenta de execugao da o
bra e as parametros ja consagrados pelas obras executadas no exterior.
Adotou-se o talude de l(H)/10(V) para o paramento de montante,
em fungao da condigao de melhor estabilidade a esforgos parasitas decorren
tes de pequenos sismos, como seguranga adicional.
Para o paramento de jusante considerou-se aplicavel o angulo ver
tical no segmento superior de 8,0 m, e a relagao 0,80(H)/1,00(V) para o res
tante, por simples condicionamento construtivo decorrente do no emprego de
formas. Esta nova inclinagao verificou-se como aplicavel, inclusive em con
cretos com agregados no britados. Como resultado final, em sTntese, preva
leceu a segao representada em anexo, que apresenta uma largura de crista de
6 m.
40
A analise da estabilidade desta secao demonstrou o perfeito aten
di men to a todos os quesitos pre-estabeIecidos , tomando-se as densidades de
2,3 e 2 ,4 para o concreto. As;im, alem de totalmente estavel ao tomb amento
na situacao te6rica mais critica , a tensao trativa maxima calculada foi de
0,12 kg/cm', na secao mais critica, e 0,07 kg/ cm2, na funda-do, isto conside
rando - se a densidade minima do concreto. Adotando- se o angulo de atrito de
45°, entre as camadas de concreto compactado, foi possTvel obter coeficiente
de seguranca ao deslizamento satisfat6rio , mesmo para a menor densidade do
concreto considerada.
2.2 RESUMO DESCRITIVO
Desta forma a solucao final para a Barragem de Acaua ficou com
as caracteristicas abaixo sumarizadas:
Altura maxima acima da rocha de fundagao: 79,00 m
Cota de coroamento: 176,00 m
. Extensa`o da crista de coroamento, ao longo do eixo: 575,00 m
. Volume de rocha escavada 746 x 10 3 m 3
Volume de concreto: 674 x 103 n13
. Largura do vertedouro lateral 230,00 m
. Cota da soleira do vertedouro lateral: 167,00 m
Volume de acumulag'ao: 395 x 106 m'
Descarga regularizada: 3,75 m3/s
Enchente de projeto: 10.000 m3/s
Alm destas caracterTsticas cabe mencionar que a barragem apre
senta uma Tomada d'Agua, munida de duas comportas com abertura de 2,00 x 2,00
metros , a montante , e duas valvulas de regularizagao do tipo Howell-Bunger
com 0 36 ", a jusante.
Outrossim , para possibilitar o desvio do rio, durante a constru
gao da obra , previu-se uma galeria dupla de concreto armado , constituTda por
sec6es de 4,00 x 4,00 m, protegida por dual ensecadeiras, de solo compactado,
com 5 metros de altura , localizadas respectivamen c `a montante e jusante da
entrada da galeria.
41
n5
170-
.55-
1 50 .,
135 -
130 -
1Z5 -
120
115
110
105
.00 1
MJECIO Of CIMENTO
MACIGO DA BARRAGEMESCALA GRAFICA
•' t$ 4$ e r Fn 1• n ^
CON-Arm OF sc a n NAS ?CHAS
I^-ORENAGEM LaTERAS E FRONTAS CE CONTb
TO ROCNA , CON(R COMP4;,TAOO
DETALHE AESCALA GRAF$CA
0 OJO ," t
0,60 3.50 _ 0 50
co0CsL 'O Of •Ee;O( , Ic.ciol
42
I
OMBREIRA DIREITA
PLANTA GERAL DA BARRAGEM
PERFIL DO EIXO DA BARRAGEMOMBREIRA ESOUERDA
CONVEN cOE S
L I 0 l 0 G I A5^^+9OL0 ^O ( ^__ CI`Cq ; S> 0TOGICA
S0NDAGEM
.o..a•...r..... _.
o u •ou
uv^nLr.nc • u •.r^r. -CIO^._ 43
3. TECNOLOGIA DO CONCRETO A SER EMPREGPDO NA BARRAGEM
3.1 INTRODUCAO
0 presente capTtulo trata dos prime iros resultados de caracteri
zacaao dos materials e das misturas constituintes do concreto compactado para
a Barragem de Acaua.
Estes estudos tecnol6gicos foram conduzidos em etapas distintas
no Centro de Cie-ncias e Tecnologia da Universidade Federal da ParaTba e, no
seu transcurso, foi possTvel determinar os teores 6timos de agua e de agrega
dos mi6dos; estabelecer as granulometrias ideals dos tragos em fungao do to
or de cimento; determinar a energia de compactacao por ensaio para moldagem
dos corpos de prova.
3.2 ESTUDOS DE DOSAGENS EXPERIMENTAIS
Is estudos tecnol6gicos de concreto compactado foram conduzidos
basicamente em tres etapas distintas que sao apresentadas separadamente a se
guir:
3.2.1 Primeira Etapa - Otimizagao da Agua de Amassamento
e do Teor de Agreaado Miudo
Nesta etapa de estudo foi possTvel, atraves da variagao do teor
de agregado miudo e da agua de amassamento, para cinco consumos de cimento
distintos, otimizar os dois parametros.
Na tabela I a seguir, apresenta-se um resumo dos tragos de refe
rencia utilizados.
TABELA I
COMPOSIQAO DOS TRAcOS DE CONCRETO COMPACTADO
MaterialUni dades
Traco 1 Trago 2 Trago 3 Trago 4 Trago 5
Cimento kg /m3 80 100 130 160 200
Agua kg /m3 90 a 115 90 5`132 90 a 155 90 a 150 90 a 135
t20;24; 20;24; 20;21; 20;24; 20;2-;;
Agregado miudo d 28 ;32; 23;32; 28;32; 28;32; 28;32;36 36 ; 40 36 ; 40 36 ; 40 36;,10
Agregado graudo 20 de Brita 1+ 40 de Brita 2+ 40 de Brita 3
44
0 agregado miudo consta da composigao de 650 de areia natural com
350 de areia artificial, resultando num m6dulo de finura de 2,3.
0 Grafico I apresenta a variacao da densidade do concreto em fun
cao da variagdo da areia.
Nesta etapa, a energia de compactagao para o ensaio de peso uni
trio no foi a ideal , resultando em valores extremamente baixos.
Dos resultados desses ensaios observa-se:
. a percentagem ideal de agregado miudo situa - se entre 32 e 36;
. o teor otimo de aqua de amassamento situa-se entre 115 ± 5 kg /m3 de concre
to, sendo esta faixa de incidencia correspondente a faixa ideal do agrega
do miudo;
a influencia do teor de cimento nos valores de densidades obtidas e rele
vante. De certa forma estes valores crescem a medida que se adiciona mais
cimento ao traco. Isto mostra apenas a influencia benefica de finos (nocaso, o cimento ) na compacidade das misturas.
3.2.2 Sunda Etapa - Otimizagao da Energia de Compactag aao de Moldagem
Esta segunda etapa de estudos Leve como objetivo principal otimi
zar a energia de compactagao do ensaio , de maneira a serem atingidas densida
des de no mTnimo 2,3 t/m3.
A Tabela II a seguir resume a composigao dos novos tragos estuda
dos, bem como apresenta os pesos unitarios obtidos em decorrencia do aumento
da energia de compactagao.
Em relagdo a primeira etapa, na qual para os ensaios de compacta
gao utilizou - se apenas um compactador manual , " perereca ", de energia de im
pacto baixa , associou-se este sistema a mesa vibratoria do aparelho de VeBe,
adensando-se em tres camadas em um recipients de diametro de 250 mm e altura
de 500 mm.
TABELA II
COMPOSIcAO DOS TRAC,OS DE CONCRETO COMMMPACTADO EM KG/M3
Material Trago 6 Trago 7 Trago 8
Cimento 124 100 80
Agua 103 98 115
Areia natural 589 615 626
Areia artificial 153 160 162
Brita 1 475 475 483
Brita 2 742 742 754
Brita 3 267 267 272
Peso unitario integral 2.433 2.338 2.328
45
Comparando-sea primeira etapa de estudos, os valores de peso u
nitario foram mais elevados nesta etapa.
3.2.3 Terceira Etaoa - Dosagens Experimentais
Esta terceira etapa de estudos atendeu a varios aspectos impor
tantes, tais como:
• melhorias introduzidas no sentido de aumentar a energia de compactagdo de
ensaio, mediante o use alternado da mesa vibrat6ria com adensador manual
(perereca);
• inclusao de sugest6es do Consultor Ernest K. Schrader (U.S. Corps of Engi
neers ) ao programa de estudos;
• estabelecer as composicoes dos traps convencionais estruturais, para a ga
leria de desvio, do concreto de berco (bedding mix), do solo impermeavel
entre camadas consecutivas de concreto compactado, bem como do concreto
conventional do paramento de montante da barragem;
. fornecer subsidios para o estudo termico do concreto da barragem.
0 programa de estudos realizados nesta etapa devera ser repetido
e complementado, no laborat6rio de concreto da obra,atualmente sendo equipa
do.
Os resultados apresentados a seguir correspondem apenas a parte
do programa realizado, que ajustou as traps de maior emergencia, para toma
da de decisao na fase de projeto.
TABELA III
TRACOS DE CONCRETO CONVENCIONAL
Traco Dmax fck/Idade SlumpLocal de Aplica^ao Observagoes
N9 mm NIPA/Di as cm
9 38 19/90 10 ± 1 Paramento montanteCom superplastificante
10 76 18/90 10 ± 1 Paramento montanteCom superplastificante
11 19 18/28 15 - 1-
Concreto de bergo Corn retardador(bedding mix) de pega
12 38 15/28 6 ± 1 Galeria de desvioCom retardadorde pega
13 76 15/28 6 ± 1 Galeria de desvioCom retardadorde pega
46
Os traps de concreto compactado, estudados nesta etapa, tiveram
as seguintes caracteristicas principais:
. use de cimento pozolanico e de pozolana de argila colcinada;
. use de silte arenoso de indite de plasticidade e limite de liquidez, ambos
iguais a zero, nas ariostras ensaiadas.
0 teor maximo de material siltoso e dirigido pelo teor maximo de
material da mistura de agregados passando na peneira n9 200, conforme mostra
a Tabela IV a seguir:
TABELA IV
TEOR MAXIMO DE MATERIAL PASS^ '+DO NA PENEIRA N9 200
LIMITES USADOS NA BARRAGEM DE WILLOW CREEK - EUA
Limite de LiquidezLimite de
Plasticidade
Maximo . de MaterialPassando na Peneira
N9 203
0-25 0-5 10.0
0-25 5-10 9.0
0-25 10-15 4.0
0-25 15-20 3.0
0-25 10-25 1.5
25-35 0-5 9.0
25-35 5-10 5.5
25-35 10-15 4.0
25-35 15-20 2.0
25-35 20-25 1.5
35-45 0-5 8.5
35-45 5-10 8.0
35-45 10-15 6.5
35-45 15-20 5.0
35-45 20-25 1.5
45-55 0-5 5.5
45-55 5-10 5.0
45-55 10-15 3.5
45-55 15-20 3.0
45-55 20-25 1.5
Os seguintes ensaios estao ern andamento:
para o concreto conventional: ensaios a compressao simples nas idades de
47
3, 7, 28 e 90 dias;
para concreto compactado , conforme a Tabela V a seguir.
TABELA V
ENSAIOS DE CONCRE T O COMPACTADO
Idade(dias)
CompressaoSimples
Tracao Atravesda Compressao
Diametral
7 X
14 X
28 X X
56 X X
90 x x
360 X X
Dois corpos de prova cilTndricos, nas dimensoes 15 x 30 cm foram
moldados, para cada idade de ensaio , com a fragao do concreto que passa na
malha 38 mm.
Ensaios de modulo de deformacao e coeficiente de expansao linear
ser'ao oportunamente realizados apenas para os tracos de concreto compactado
a serem otimizados para o inicio da obra.
A Tabela VI a seguir apresenta as composicoes dos tragos de con
creto compactado estudados nesta etapa.
48
TABELA VI
CONCRETO COMPACTADO - RESUMO OOS TRA^OS INICIAIS
Materiais UnidadesTraIo10
Tra^o11
Traco12
Traco13
Traco14
Tra4o15
Trap16
Cimento 60 80 60 60 80 60 80
Pozolana - - 12 24 16 - -
Silte - - - - - 25 25
Agua 110 110 110 110 110 110 110
Areia natural kg/m3 525 521 522 503 503 525 521
Areia artificial 288 286 286 276 276 288 286
Brita 1 469 464 465 464 479 469 469
Brita 2 734 725 726 725 735 734 734
Brita 3 264 263 261 261 264 264 264
Peso Unitario Obtidokg/m3 2.390 2.398 2.395 2.395 2.400 2.400 2.389
7 dias 2,3 2,3 2,3 2,8 3,1 2,3 2,5
Resistencia14 dias 2,8 2,8 3,4 4,0 4,5 3,1 4,0
Compress`ao 28 dias 3,1 3,4 4,1 4,6 5,3 3,5 4,4
(MPA)56 dias 3,4 3,9 4,2 5,4 5,9 3,7 5,1
90 dias 3,4 4,5 4,5 5,6 6,8 4,5 5,6
Resistencia28 dias 0,3 0,5 0,4 0,5 0,6 0,4 0,6
Tracao 56 dias 0,4 0,5 0,5 0,6 0,9 0,4 0,7
(MPA)90 dias 0,4 0,6 0,6 0,8 1,1 0,5 0,9
49
1
3.3 MATERIAIS CONSTITUINTES DO CONCRETO COMPACTADO
Os comentarios a seguir se aplicam fundamentalmente a terceira e
tapa de estudos.
3.3.1 Cimento
Utilizado cimento do tipo pozolanico CP-320.
3.3.2 Pozolana
Utilizada uma pozolana proveniente de argila calcinada.
3.3.3 Agregado Miudo
Como agregado miudo foram utilizados:
. areia natural do leito do Rio Paraiba, de natureza extremamente fina, pro
veniente de jazida proxima ao local da obra;
. areia artificial de granito utilizada a base de 350' do volume de agregado
miudo do trago;
silte arenoso, com limite de liquidez e Tndice de plasticidade da ordem de
ZERO, permitindo ate 10 de material passando na peneira n9 200 na composi
gao granulom6trica do trago.
3.3.4 A re ado Graudo
Utilizado agregado graGdo proveniente de rocha de granito brita
do em 3 frag6es: brita 1 (Dmax 19 mm), brita 2 (Dmax 38 mm) e brita 3 (Dmax
76 mm). Para a composicao interna destes agregados foram adotados como refe
rencia os limites apresentados no Grafico II, sugeridos pelo Consultor Er
nest K. Schrader, de forma que a granulometria do trago fosse a mais proxima
possTvel do limite extremo superior, de textura mais fina.
Neste estudo utilizou-se a seguinte composigao de britas, em
volume: 32% Brita 1 + 50N Brita 2 + 18',' Brita 3.
No Grafico II, apresenta-se tambem a distribuigao granulom6trica
do traSo da Tabela IV.
Como resultado pratico da adocao destas medidas, as misturas se
mostraram mail "trabalhaveis" quando da compactagdo, al6m de apresentarem me
nos segregagao de agregados graudos.
50
i
GRAFICO I
PESO UNIT, RIO x % DE AGREGADO MIUDO
2• 2e
I
32 36
DE AGREGADO MIUDO
GRAFICO IILIMITES GRANULOM 'TRICCS PRA CONCRETO COMPACTADO
UTILIZADOS NA BARRAGE' DE WILLOW CREEK - EUA
PENEIRAS USSR
o
SO
-40
,
DIAMETRO DOS GR:+OS (mm)
51
3.4 EQUIPAMENTOS E MAT ERIALS DE ENSAIOS
Para a execucao deste estudo foram necessurios os seguintes equi
pamentos e materiais:
a) um compressor para acionar o adensador manual;
b) um adensador manual (perereca) de peso aproximado de 25 kg e com o minima
de 500 impactos por minuto;
c) uma mesa vibratoria similar a do ensaio de VeBe;
d) uma peneira de malha quadrada de 33 mm nas dimensoes de 50 x 50 cm;
e) cilindros de lata de reduzida espessura no diametro interno de 149 mm sem
tampa e sem fundo com altura de 300 mm para moldagem dos corpos de prova.
Foram utilizadas cerca de 150 unidades no estudo;
f) tres recipientes contenedores dos cilindros descritos no item anterior, de
parede espessa ( mTnimo de 5 mm), diametro de 150 mm e altura de 300 mm.
Estes recipientes sao articulados de modo a permitir a introducao do ci
lindro de lata, manter a sua forma durante a compactagdo e facilitar a re
tirada do corpo de prova em seguida, pronto para ser levado a camara umi
da
0 corpo de prova moldado s6 e liberado do cilindro de lata, por ocasi`ao
da data de ruptura programada;
g) uma betoneira de capacidade de 350 litros;
h) uma prensa para ruptura dos corpos de prova;
i) outros materiais de use rotineiro em laboratorio de concreto para concre
to conventional.
3.5 COMENTARIOS
0 programa de ensaios objeto deste estudo sera repetido e ampliado no la
boratorio de concreto da obra.
A implantaSao de uma pista experimental de concreto compact -Ao na obra
de grande importancia , pois ira permitir a confirma;,io do estudo de dosa
52
gens, ajuste da equipe do Construtor ao novo processo de concretagem, de
terminacao do gradiente te-rmico, otimizacao de recursos para reduzir a
permeabilidade entre subcamadas, etc.
A Barragem de Acaua a do tipo gravidade, onde o parametro mais importante
e o peso. Estabeleceu-se um valor mTnimo de 2,3 t/m' em projeto, mas o
objetivo da tecnologia de concreto da obra a fixar na pratica um valor mT
nimo da ordem de 2,4 t/m'.
Uma vez que a densidade do concreto seja sempre superior a 2,3 t/m' os re
sultados de resistencia a compressao vao servir para compor apenas um re
gistro historico da obra.
Durante a fase final, correspondente a esta serie de ensaios, pretende-se
tambem programas a realizacao de ensaios de permeabilidade, modulo de rup
tura, cisalhamento, modulo de deforma4ao, permeabilidade e de elevagao a
diabatica de temperatura.
4. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
4.1 SCHRADER, E.K. (1982) - "'Willow Creek Dam - The First Concrete Gravity
Dam Designed and Built For Roller Compacted Construction Methods".
4.2 ACI COMMITTEE 207 (1980) - "Roller Compacted Concrete".
4.3 DUNSTAN, M.R.H. (1981) - "Rolled Concrete for Dams - A laboratory study
of the properties of high fly-ash content concrete" - CIRIA.
4.4 DAWSON, E.S. & DUNSTAN, M.R.H. (1979) - "Trials for a Prototype Rolled
Concrete Dam" - XIII ICOLD.
4.5 SCHRADER, E.K. (1985) - "Relatorio Te-cnico sobre o Concreto Rolado da
Barragem de Acaua " - No publicado - ICOPLAN/Rio.
4.6 HOLANDA, F.G. & GAMA, H.R. (1981) - "Rollcrete, Concreto do Futuro?"
IBRACON.
4.7 ANDRIOLO, F.R. (1981) - "Esclarecimentos Sobre o Concreto Adensado com
Rolo Vibrat6rio" - :BRACON.
4.8 VASCONCELOS, G.R.L. & GAMA, H.R. (1982) - "TucuruT Introduz Novo Metodo
para Adensamento de Concreto Massa" - XI Encontro Tecnologico/Tucurui.
53
4.9 AMARAL Filho, Epaminondas Melo do
(1984) Concreto Rolado(IBRACON)
5. RESUMO DO TRABALHO
A Barragem de Acaua, localizada no Rio Paraiba, no Estado da Pa
raiba, a uma barragem de concreto compactado, e funciona como uma membrana
impermeavel de montante, estabilizada pelo macigo de peso de concreto. A es
tanqueidade a alcangada com o paramento de montante, que possui uma espessu
ra de 0,80 m de concreto conventional, seguido de um segmento com cerca de
4,00 m de largura maxima, em que as juntas horizontais, de concreto compacta
do, serao tratadas com concreto convencional de ligagao, com 0,03 m de espes
sura (bedding mix), entre as camadas sucessivas de concreto compactado
que teraao 0,30 m de espessura.
A concepcao desta obra do DNOCS resultou dos estudos de otimizaga-o do empreendimento original, que havia sido concebido por uma barragem de
concreto convencional.
A id6ia da mudanga do projeto deu-se com a conclusao da barragem
de Willow Creek, em Hepner, Oregon, quando o US Army Corps, atrav6s de seu
Consultor, o Eng9 Schrader, declarava em artigo t6cnico que o custo m6dio do
concreto compactado naquela obra era de US$ 18,93 por jarda c6bica, enquanto
o concreto convencional custaria US$ 35,00, portanto uma redugao de cerca de
70°%.
Com base nester informes, passou-se a uma analise do projeto o n
ginal procurando-se, em face aos materiais na regia-o, notadamente o cimento
pozolanico , um prego no to vantajoso quanto o fly-ash de Willow Creek, uma
compensagao das solugoes entre o projeto existente e um projeto otimizado,
da Barragem de Acaua`, de concreto compactado.
Como resultado final acabou-se concebendo uma barragem com o do
bro do volume de acumulagao (395 x 106 m3 contra 216 x 106 m' do projeto o n
ginal ), e com um orgamento basico similar.
No que tange ao estudo tecnol6gico do concreto, foram realizados
uma s6rie de ensaios, determinando-se a caracterizagaao dos materiais e das
misturas constituintes do concreto.
Determinaram-se as teores 6timos de agua e dos agregados; estabe
leceram-se as granulometrias ideais dos tragos, em fungao do teor de cimento;
determinaram-se as diversas energias de compactacao: peso unitario das mistu
ras, etc.
0 programa de ensaios vem sendo ampliado e com a implantagao do
aterro experimental, de concreto compactado, ter-se-5 a confirmagao do estu
do de dosagens, ajuste da equipe do Construtor ao novo processo de concreta
gem, determinagao do gradiente t6rmico, otimizagao de recursos para reduzir
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