COMITÊ BRASILEIRO DE BARRAGENS
XXVII SEMINÁRIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS
BELÉM – PA, 03 A 07 DE JUNHO DE 2007
T100 – A08
UHE TUCURUÍ - ETAPA DE EXPANSÃO
CONTROLE TECNOLÓGICO DAS OBRAS DE TERRA E ENROCAMENTO
Fabio de Oliveira PENNA Neto
Engenheiro Líder do Laboratório de Materiais de Construção da UHE Tucuruí Eletronorte
Diyoiti SHINOHARA
Técnico Especializado do Laboratório de Materiais de Construção da UHE Tucuruí Eletronorte
João Benedito Ribeiro de FARIAS
Técnico Especializado do Laboratório de Materiais de Construção da UHE Tucuruí Eletronorte
Raimundo de Jesus Santos PINHEIRO
Técnico Especializado do Laboratório de Materiais de Construção da UHE Tucuruí Eletronorte
RESUMO
Este trabalho apresenta os resultados dos ensaios realizados “in-situ” e em
laboratório para controle tecnológico de materiais e serviços, durante a construção
das obras de terra e enrocamento da etapa de expansão da UHE Tucuruí.
ABSTRACT
This paper presents the test results carried out “in-situ” and in the soil laboratory for
the technological control of the materials and field works during the construction of
the earth-rockfill dam of the extension works of Tucurui power plant.
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
1
1.
INTRODUÇÃO
A Usina Hidrelétrica Tucuruí, construída e operada pela ELETRONORTE, possui
potência total de 8.370 MW, instalada em 2 fases distintas, sendo 4.275 MW na 1ª
Etapa e 4.125 MW na 2ª Etapa de construção do empreendimento.
A construção de uma usina hidrelétrica do porte da UHE Tucuruí, movimenta
volumes expressivos de materiais e serviços, para execução das estruturas de
concreto, barragens de terra e enrocamento e montagem dos equipamentos
eletromecânicos.
No âmbito das obras de terra e rocha, foco deste trabalho, durante a construção da
2ª Etapa da UHE Tucuruí, foram executados os seguintes volumes de serviços:
•
•
•
•
•
•
Escavação comum (incluindo remoção)
Escavação comum (empréstimos)
Escavação em rocha a céu aberto
Aterro compactado
Enrocamento e Rip-Rap
Filtros e Transições
3.482.400 m3
3.209.600 m3
2.233.100 m3
2.430.163 m3
723.200 m3
127.856 m3
As equipes do Laboratório de Materiais de Construção - Solos, da Eletronorte,
submeteram materiais e serviços das obras de terra e enrocamento a inspeções e
ensaios freqüentes, de forma a garantir o cumprimento de todas as exigências das
especificações técnicas da obra [1].
Os procedimentos de fiscalização e controle de qualidade executados estiveram,
durante todo o período construtivo, embasados nas normas NBR-ISO-9002/94 e
NBR-ISO-9001/2000 e foram submetidos a auditorias periódicas pelo órgão
certificador.
2.
MAPA DE LOCALIZAÇÃO
A UHE Tucuruí está localizada no rio Tocantins, no Estado do Pará, distante 300 km,
em linha reta, ao sul da cidade de Belém. A Figura 1 mostra o mapa do Brasil com a
localização da usina.
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
2
UHE TUCURUÌ
8.370 MW
FIGURA 1: Mapa com a localização da UHE Tucuruí
3.
PERFIS DA OBRA
A BTE - Barragem de Terra e Enrocamento da 2ª Etapa, dá forma definitiva ao
barramento da margem esquerda do rio Tocantins. Abraçando o MTE - Muro de
Transição Esquerdo, das estruturas de concreto, em seção mista de terra e
enrocamento, avança por uma extensão de aproximadamente 624m, agora em
seção homogênea, até interligação com a BTME - Barragem de Terra da Margem
Esquerda, construída na 1ª Etapa da UHE Tucuruí.
As Figuras 2 e 3, respectivamente, ilustram em perfil, as seções típicas, mistas de
terra e enrocamento e a seção homogênea de terra, da BTE (Barragem de Terra e
Enrocamento).
EL.72,00 NA. NORMAL
T2
A2
F2
1,4
1,4
1
1
ENROCAMENTO
1
L
0,15
A3
I B BARRAGEM DE TERRA
E ENROCAMENTO
ER
ER
F2
T2
0,65
1
T2
T1
D2
SOLO
ARGILOSO
T1
A3
F2
ENROCAMENTO
A3
EL.10,00 LINHA DE REFERÊNCIA
CONCRETO DE REGULARIZAÇÃO
SEÇÃO TÍPICA DA BARRAGEM DE TERRA / ENROCAMENTO
EY2 5+20,00
FIGURA 2: Perfil da seção mista de terra e enrocamento
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
3
85
75
EL.72,00 NA. NORMAL
1,8
2,0
LT
D2
45
2,3
1
35
SOLO
ARGILOSO
I C TRINCHEIRA
L
EXPLORATÓRIA
55
A3
I B BARRAGEM DE TERRA
L
1
A2
1
65
2,0
1
D2
F2
F2
2,2
SOLO
ARGILOSO
1
ER
2,2
1
EL.25,00 1,5
A2
1
2
25
A3
1
EL.15,00 LINHA DE REFERÊNCIA
15
F2
T2
T1
SEÇÃO TÍPICA DA BARRAGEM DE TERRA
EY2 6+60,00
FIGURA 3: Perfil da seção homogênea de terra
4.
MÉTODOS DE ENSAIOS UTILIZADOS
Na Tabela 1, estão discriminados os métodos de ensaios utilizados no controle da
qualidade da construção da obra. Os métodos com a sigla PTCTM-ME, foram
elaborados pela equipe do Laboratório de Materiais de Construção - Solos com base
nas Normas da ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas,
correspondentes, quando existentes. Na ausência de normas oficiais brasileiras,
foram adotados procedimentos de órgãos internacionais e aqueles consagrados pela
experiência brasileira na construção de barragens. Todos os métodos de ensaios
utilizados estão registrados no Sistema da Qualidade das Obras de Expansão da
UHE Tucuruí, baseado na NBR-ISO-9001/2000.
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
4
Item
Métodos de Ensaios
Normas de
Referência
01
Preparação de Amostras de Solos para Ensaios de
NBR-6459 e
Compactação e Caracterização.
PTCTM-ME-0101
02
Análise Granulométrica
03
Grãos de Solos que Passam na Peneira de 4,8mm NBR-6508 e
Determinação da Massa Específica
PTCTM-ME-0202
04
Determinação do Limite de Liquidez
NBR-6459 e
PTCTM-ME-0203
05
Determinação do Limite de Plasticidade
NBR-7180 e
PTCTM-ME-0204
06
Ensaio de Compactação
NBR-7182 e
PTCTM-ME-0307
07
Controle de Compactação pelo Método de HILF
MB-3443 e
PTCTM-ME-0308
08
09
10
11
Determinação da Massa Específica Aparente “IN-SITU”
pelo Método da Membrana Plástica
Determinação da Massa Específica Aparente “IN-SITU”,
com
Emprego
do
Aparelho
WASHINGTON
DENSOMETER
Determinação da Massa Específica Aparente “IN-SITU”
pelo Método da Balança Hidrostática para Solos
Argilosos.
Determinação da Massa Específica Aparente “IN-SITU”
pelo Método do Cilindro Amostrador (Cravação).
NBR-7181 e
PTCTM-ME-0201
PTCTM-ME-0303
PTCTM-ME-0304
PTCTM-ME-0305
NBR-9813 e
PTCTM-ME-0302
12
Granulometria de Enrocamento
PTCTM-ME-0207
13
Determinação do Coeficiente de Permeabilidade em
PTCTM-ME-0401
Materiais Granulares - Carga Constante
14
Determinação do Índice de Vazios mínimo de Solos NãoNBR-12051 e
coesivos.
PTCTM-ME-0306
Determinação do Índice de Vazios Máximo de Solos
NBR-12004 e
Não-coesivos.
PTCTM-ME-0306
TABELA 1: Métodos de ensaios utilizados no controle da qualidade da Barragem de
Terra e Enrocamento
15
5.
PLANEJAMENTO E FREQUÊNCIA DE ENSAIOS
A Tabela 2 apresenta o planejamento de ensaios, com as freqüências especificadas
[1] e realizadas, dos ensaios de controle de qualidade dos aterros.
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
5
Número de Ensaios
Materiais
Volume
Compact
Locais
Aplicados
ado
(m3)
Solos (D2)
Maciços
- Basalto
de Solo
Metassedimen Compact
ado
to
- Laterizado
Filtro
Vertical,
Inclinado
e
Transição
(F2)
Filtro
Horizontal
- Areia Natura
e
(F2)
Transição
Pedrisco
(F2)
(T2)
- Brita 1 (T1)
Transição
Pedrisco
(T2)
Transição
Brita
(T1)
Maciço
de
Enrocam
ento
Compact
ado (A3)
Enrocamento
Maciço
de
Enrocam
ento Fino
Compact
ado
(ER/GR)
2.430.16
3
Volume Compactado por Ensaio Realizado (m3)
Liberação de
Caracterização Permeabilidade
Camadas
Previst Realiza Previst Realiza Previst Realiz
o
do
o
do
o
ado
405
1.541
90
163
-
-
6.000
1.577
60.000
14.909
-
-
19
158
19
150
5
37
2.000
245
1.500
258
7.500
1.047
16
29
16
29
4
16
2.000
1.086
2.000
1.086
10.000
1.968
16
50
16
46
3
14
2.000
654
2.000
711
10.000
2.337
12
37
12
34
3
12
2.000
673
2.000
733
10.000
2.076
7
25
7
29
-
-
100.00
0
22.339
-
-
38.731
31.488
32.718
24.919
647.824
100.00
25.913
0
11
11
11
11
-
-
5.000
5.006
5.000
5.006
-
-
55.073
TABELA 2: Planejamento e freqüência de ensaios
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
6
6.
RESULTADOS DOS ENSAIOS
6.1 MACIÇO DE SOLO COMPACTADO
6.1.1 Controle de Compactação
O controle da qualidade na execução dos aterros do maciço de solos compactados
foi realizado por meio de determinação da massa específica aparente seca “in-situ”,
com emprego do aparelho Washington Densometer, norma PTCTM-ME-0304 e pelo
método do cilindro amostrador de cravação, NBR-9813 e PTCTM-ME-0302.
Para agilizar a liberação das camadas compactadas, todos os ensaios de
compactação foram realizados pelo método Hilf, MB-3443 e PTCTM-ME-0308, com
a determinação, no mínimo, de quatro pontos e a cada número par do ensaio, foi
determinado o teor de umidade de cada ponto, para o traçado da curva de
compactação, denominada neste trabalho de Hilf/Proctor.
O grau de compactação (GC) mínimo, exigido para as camadas de solo argiloso
compactado foi de 95% com relação ao ensaio Proctor Normal (NBR-7182) [1].
Para o controle de compactação pelo método Hilf, o grau de compactação (GC)
mínimo foi de 95,5% [2].
O teor de umidade do maciço compactado deveria estar entre 0,9 e 1,17 hot e o teor
de umidade, das camadas compactadas, no encontro com o MTE (Muro de
Transição Esquerdo) entre 1,0 e 1,2 hot [2].
A espessura das camadas lançadas seria de no máximo 0,20m [1].
Nas apresentações gráficas dos resultados obtidos, estão englobados todos os tipos
de gêneses de material D2 (solo argiloso). Por possuírem valores especificados
diferentes no desvio de umidade, os resultados de grau de compactação e desvio de
umidade dos materiais aplicados no encontro com o MTE (Muro de Transição
Esquerdo), estão apresentados em separado.
Nos gráficos de freqüências relativas acumuladas e de histogramas de freqüências
relativas, são mostradas as variações dos seguintes parâmetros:
-
Grau de compactação do maciço compactado, mostrado na Figura 4;
Desvio de umidade do maciço compactado, mostrado na Figura 5;
Grau de compactação do encontro com MTE, mostrado na Figura 6;
Desvio de umidade do encontro com MTE, mostrado na Figura 7;
Espessura da camada compactada onde medido, mostrado na Figura 8.
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
7
B.T.E. - Material D2 - Maciço Compactado
Grau de Compactação
100
100
Acumulados
90
Hilf Hilf/Proctor
968
1.395
Nº Eventos
=
99,3
Média (%)
= 99,5
D. Padrão (%) = 2,2
2,3
80
70
60
80
Hilf - Acumulado
Frequência Relativa Acumulada
Frequência Relativa
60
——————————————————
Hilf/Proctor - Acumulado
50
70
50
Frequência Relativa Acumulada
40
40
Frequência Relativa
——————————————————
Limite Mínimo - GC = 95 %
30
30
20
20
10
10
0
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
Frequência Relativa (%)
Frequência Relativa Acumulada (%)
90
0
110
Grau de Compactação ( % )
FIGURA 4: Freqüência relativa - grau de compactação Hilf e Hilf/Proctor do
maciço compactado
B.T.E. - Material D2 - Maciço Compactado
(0,9 hot)
31,9
27,2
24,5
Desvio de Umidade
(hot)
(1,17 hot)
90
80
70
60
100
90
Acumulados
Hilf Hilf/Proctor
968
Nº Eventos
= 1.395
1,0
Média (%)
= 0,7
1,8
D. Padrão (%) = 1,5
80
Hilf - Acumulado
70
Frequência Relativa Acumulada
Frequência Relativa
60
——————————————————
Hilf/Proctor - Acumulado
50
50
Frequência Relativa Acumulada
40
40
Frequência Relativa
——————————————————
Limites de Desvio Especificado
30
30
20
20
10
10
0
-7,0
-6,0
-5,0
-4,0
-3,0
-2,0
-1,0
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
Frequência Relativa (%)
Frequência Relativa Acumulada (%)
100
0
9,0
Desvio de Umidade ( % ) = Umidade do Aterro - Umidade Ótima
FIGURA 5: Freqüência relativa - desvio de umidade Hilf e Hilf/Proctor do
maciço compactado
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
8
B.T.E. - Material D2 - Encontro com MTE
Grau de Compactação
100
100
Acumulados
80
Nº Eventos
Média (%)
D. Padrão (%)
70
60
Hilf
= 146
= 98,9
= 2,0
90
Hilf/Proctor
143
98,8
2,2
80
70
Hilf - Acumulado
Frequência Relativa Acumulada
60
Frequência Relativa
50
50
——————————————————
Hilf/Proctor - Acumulado
40
40
Frequência Relativa Acumulada
Frequência Relativa
30
30
——————————————————
Limite Mínimo GC = 95 %
20
20
10
10
0
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
Frequência Relativa (%)
Frequência Relativa Acumulada (%)
90
0
100 101 102 103 104 105 106 107 108 109
Grau de Compactação ( % )
FIGURA 6: Freqüência relativa - grau de compactação Hilf e Hilf/Proctor do
encontro com MTE (Muro de Transição Esquerdo),
B.T.E. - Material D2 - Encontro com MTE
32,8
27,3
Desvio de Umidade
(1,0 hot)
(1,2 hot)
90
80
70
60
100
90
Acumulados
Hilf Hilf/Proctor
143
Nº Eventos
= 146
1,5
Média (%)
= 1,5
1,4
D. Padrão (%) = 1,1
80
Hilf - Acumulado
Frequência Relativa Acumulada
70
Frequência Relativa
——————————————————
Hilf/Proctor - Acumulado
50
50
Frequência Relativa Acumulada
Frequência Relativa
40
——————————————————
Limites de Desvio Especificado
30
60
40
30
20
20
10
10
0
-7,0
-6,0
-5,0
-4,0
-3,0
-2,0
-1,0
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
Frequência Relativa (%)
Frequência Relativa Acumulada (%)
100
0
9,0
Desvio de Umidade ( % ) = Umidade do Aterro - Umidade Ótima
FIGURA 7: Freqüência relativa - desvio de umidade Hilf e Hilf/Proctor do
encontro com MTE (Muro de Transição Esquerdo)
A compactação das camadas de solo argiloso é considerada satisfatória, uma vez
que, a média obtida dos 1395 ensaios de liberação de Hilf com 99,5% de grau de
compactação e, dos 968 ensaios de Hilf/Proctor com média de 99,3% e o desvio
padrão menor que 3% atendeu valores especificados [1]. Lembrando ainda que, dos
1395 ensaios de liberação executados, 125 ensaios tiveram que ser realizados
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
9
novamente para as camadas não liberadas, sendo 77 de camadas recompactadas e
48 para correção da umidade.
Na análise dos resultados de desvio de umidade do maciço compactado Figura 5 e
do encontro com MTE, Figura 7, esclarecemos que no inicio da construção dos
aterros de solos, o desvio de umidade deveria situar-se entre 0,90 e 1,13 hot, exceto
nos aterros próximos às estruturas de concreto (MTE), onde deveria situar-se entre
1,0 e 1,2 hot [1]. Em novembro de 2000, através da nota técnica PTCT-NT-001, o
desvio do maciço passou a ser de 0,9 e 1,17 hot ou ao limite de +5,2% e no
encontro com MTE até o limite de +6% [2].
Na mesma nota técnica citada acima diz: “Ao termino de cada mês, será procedida
uma retroanálise dos resultados dos ensaios, computando os eventuais valores de
ensaios aprovados fora das referidas faixas de umidade, não sendo considerada
como não conformidade a aprovação das camadas, nesta situação, deste que a
porcentagem mensal de valores eventualmente fora da faixa especificada seja de no
máximo 20%.”[2].
Os valores limites das Figuras 5 e 7 devem ser analisados levando em conta que foi
utilizada a média da umidade ótima de compactação para esses limites.
Os dois gráficos apresentados nas Figuras 5 e 7, de desvio de umidade, estão com
5% e 10%, respectivamente, de resultados de ensaios fora dos limites, entretanto,
abaixo dos 20% especificados [2].
B.T.E. - Material D2
Espessura de Camada Compactada
100
100
Acumulado
Nº Eventos
Média (cm)
D. Padrão (cm)
80
90
1.480
16,3
2,0
=
=
=
80
70
70
60
60
Epessura de Camada
Frequência Relativa Acumulada
50
Frequência Relativa
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
Frequência Relativa (%)
Frequência Relativa Acumulada (%)
90
0
28
Espessura de Camada Compactada ( cm )
FIGURA 8: Freqüência relativa - espessura da camada compactada
Apesar de aproximadamente 3% das camadas compactadas terem apresentado
espessura acima dos 20cm, a média de 16,3cm é considerada satisfatória para a
espessura lançada de 20cm.
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
10
6.1.2 Caracterização dos Solos
Os ensaios de caracterização das amostras de solos foram executados conforme
NBR-6457, NBR-6458, NBR-6459, NBR-7180 e NBR-7181.
Os materiais foram obtidos de áreas de empréstimos localizadas na margem
esquerda do rio Tocantins, como também de demolições de aterros. Foram
utilizados solos coluvionares, laterizados, residuais, alteração de basalto e
metassedimento.
Os resultados dos ensaios realizados são apresentados conforme a seguir:
-
Curva granulométrica média de cada gênese de solo, mostrado na Figura 9;
Carta de plasticidade para cada gênese de solo, mostrado na Figura 10;
Curvas de saturação para cada gênese de solo, mostrado na Figura 11.
BARRAGEM DE TERRA E ENROCAMENTO
Curva Granulométrica - Solo Basalto,
Metassedimento e Laterizado
c
200
100
60 50
40
30
20
16
10 8
4
3/8" 1/2"
3/4" 1"
11/2" 2"
3"
4"
6"
8" 10"12" 16" 20"24" 30"
50"
100
90
Porcentagem que passa (%)
80
70
60
50
40
30
20
Solo de Basalto - Curva média de 75 ensaios.
Solo de Metassedimento - Curva média de 41 ensaios.
Solo Laterizado - Curva média de 37 ensaios.
10
0
1
0,001
2
3
4
5 6 7 8 90,01
1
2
3
4
5 6 7 8 91
0,1
2
3
4
5 6 7 891
1
2
3
4
5 6 7 891
2
3
4
5 6 7 8 91
10
2
3
4
5 6 7 8 91
100
2
1000
Diâmetro dos grãos (mm)
PEDREGULHO
AREIA
USCS
ARGILA
SILTE
FINA
MEDIA
GROSSA
FINO
GROSSO
PEDRA
FIGURA 9: Curva granulométrica média de cada gênese de solo
Os materiais (solos) obtidos de áreas de empréstimos localizadas na margem
esquerda do rio, são classificados geologicamente como basalto, metassedimento e
solo laterizado com coluvio. Geotécnicamente se apresentam como sendo uma
argila silto arenosa com poucos pedregulhos.
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
11
BARRAGEM DE TERRA E ENROCAMENTO
CARTA DE PLASTICIDADE - SOLO DE BASALTO, METASSEDIMENTO E LATERIZADO
60
Solo de Basalto - 75 ensaios.
Solo de Metassedimento - 41 ensaios.
Solo Laterizado - 37 ensaios.
Índice de Plasticidade - IP (%)
50
CH
Linha A
40
30
Linha U
CL
20
MH - OH
CL - ML
10
ML - OL
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Limite de Liquidez - LL (%)
FIGURA 10: Carta de plasticidade de cada gênese de solo
Na carta de plasticidade, mostrada na Figura 10, pode ser visto que os materiais
predominam na área MH e CH, sendo adequados para aplicação em maciços de
barragens, conforme o sistema unificado de classificação de solos.
BARRAGEM DE TERRA E ENROCAMENTO
CURVAS DE SATURAÇÃO - SOLO DE BASALTO,
METASSEDIMENTO E LATERIZADO
c
Massa Específica Aparente Seca Máxima - (g/cm³)
2,000
S = 100%
Solo de Basalto - 466 ensaios.
Solo de Metassedimento - 239 ensaios.
Solo Laterizado - 172 ensaios.
S = 90%
S = 80%
S = 70%
1,900
3
Média Densidade dos Grãos (g/cm ) = 2,923
1,800
1,700
1,600
1,500
1,400
1,300
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
Umidade Ótima - (%)
FIGURA 11: Curvas de saturação de cada gênese de solo
As curvas de saturação apresentadas são aproximadas, pois para sua construção foi
considerado um valor médio de massa específica dos grãos, igual a 2,923 g/cm3,
para todas as gêneses de solos.
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
12
6.2 FILTROS E TRANSIÇÕES
6.2.1 Controle de Compacidade Relativa e Massa Específica Aparente Seca
Os controles de qualidade dos materiais nos filtros e transições, através de ensaios
“in-situ” e de Laboratório, seguiram as seguintes normas: NBR-7182, NBR-12051,
NBR-12004, PTCTM-ME-0304 e PTCTM-ME-0303.
Na análise mensal dos resultados dos ensaios das areias, as compacidades
relativas (CR) especificadas passam a ser consideradas como médias mensais entre
42% < CR < 65% para filtro vertical/inclinado e CR > 65% para filtro horizontal [2].
As transições construídas com materiais T1 e T2, deverão ser compactadas de
modo a alcançarem peso específico aparente seco “in-situ” > 1,7g/cm3 [1].
Nos gráficos de freqüências relativas acumuladas e histograma de freqüências
relativas, são mostradas as variações dos seguintes parâmetros:
- Compacidade relativa do filtro vertical e transição, mostrado na Figura 12;
- Compacidade relativa do filtro horizontal e transição, mostrado na Figura 13;
- Massa específica aparente seca “in-situ” do pedrisco (T2) e brita 1 (T1), mostrado
na Figura 14.
B.T.E. - Material F2 - Filtro Vertical /Inclinado e Transição
65
42
Compacidade Relativa do Aterro
100
90
90
Acumulado
Nº Eventos
158
=
Média (%)
= 56,7
D. Padrão (%)
= 12,2
80
70
80
70
60
60
ACUMULADO
50
50
Frequência Relativa Acumulada
Frequência Relativa
——————————————————
Limites CR > 42% e < 65%
40
30
40
30
20
20
10
10
0
Frequência Relativa (%)
Frequência Relativa Acumulada (%)
100
0
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
Compacidade Relativa do Aterro (%)
FIGURA 12: Freqüência relativa - compacidade relativa do filtro vertical, inclinado e
transição - areia natural
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
13
B.T.E. - Material F2 - Filtro Horizontal e Transição
65
Compacidade Relativa do Aterro
100
Acumulado
=
Nº Eventos
=
Média (%)
=
D. Padrão (%)
90
80
90
29
72,5
10,9
80
70
70
60
60
ACUMULADO
50
50
Frequência Relativa Acumulada
Frequência Relativa
——————————————————
Limites CR > 65%
40
30
40
30
20
20
10
10
0
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
Frequência Relativa (%)
Frequência Relativa Acumulada (%)
100
0
100
Compacidade Relativa do Aterro (%)
FIGURA 13: Freqüência relativa - compacidade relativa do filtro horizontal e
transição - areia natural
Na Figura 12 pode ser observado que aproximadamente 38% dos valores não
atendem os limites de 42% < CR < 65%, para os filtros verticais e inclinados e na
Figura 13, 15% não atendem o limite de CR > 65%, para os filtros horizontais. Vale
ressaltar que estes limites tinham caráter orientativo, servindo como balizadores do
processo executivo e registro da qualidade dos aterros, não se impondo como
critério de rejeição de camadas executadas [2].
B.T.E. - Material T1 e T2 - Transição
1,700
Massa Específica Aparente Seca do Aterro
90
100
Acumulados
80
70
60
90
T1
Nº Eventos
Média (g/cm³)
D. Padrão (g/cm³)
=
37
= 1,864
= 0,084
50
T2
50
1,936
0,089
80
T1
Frequência Relativa Acumulada
Frequência Relativa
——————————————————
T2
Frequência Relativa Acumulada
Frequência Relativa
40
——————————————————
Limite Mínimo 1,700 (g/cm³)
30
70
60
50
40
30
20
20
10
10
Frequência Relativa (%)
Frequência Relativa Acumulada (%)
100
0
0
1,500 1,550 1,600 1,650 1,700 1,750 1,800 1,850 1,900 1,950 2,000 2,050 2,100 2,150 2,200 2,250 2,300
Massa Específica Aparente Seca do Aterro ( g/cm³ )
FIGURA 14: Freqüência relativa - massa especifica aparente seca do aterro da
Transição - brita 1 e pedrisco
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
14
Para os materiais de transição, pedrisco (T2) e brita 1 (T1), os resultados ilustrados
na Figura 14, mostram que 100% das determinações de massa específica aparente
seca estão acima de 1,7g/cm3, limite mínimo especificado [1].
6.2.2 Características dos Materiais e Permeabilidade
A análise granulométrica dos materiais foi executada conforme NBR-7181 e PTCTMME-0201. A determinação do coeficiente de permeabilidade, carga constante, foi
executada conforme método PTCTM-ME-0401.
A areia natural (F2) deveria ser constituída de partículas limpas, duráveis, de
qualidade uniforme, possuir no máximo 5% de finos (Ø < 0,075mm) em peso, se
enquadrar em determinada faixa granulométrica e apresentar coeficiente de
permeabilidade de 10-2 cm/s, nas condições de compactação de campo [1].
Os materiais de transição, pedrisco (T2) e brita 1 (T1), deveriam apresentar
coeficientes mínimos de permeabilidade de 10-1cm/s, para o pedrisco (T2) e 5 x 10-1
cm/s para a brita 1 (T1), nas condições de compactação de campo [1].
As curvas granulométricas dos materiais utilizados na construção dos filtros e
transições, como também os resultados de valores médios de coeficientes de
permeabilidade, são apresentados nas Figuras 15, 16 e 17, para areia natural (F2),
pedrisco (T2) e brita 1 (T1), respectivamente.
Barragem de Terra e Enrocamento - B.T.E
Curva Granulométrica - Controle de Construção - Material F2
Filtros Vertical, Inclinado, Horizontal e Transições
200
100
60 50
40
30
20
16
10 8
4
3/8" 1/2"
3/4" 1"
11/2" 2"
3"
4"
6"
8" 10"12" 16" 20"24" 30"
50"
100
Permeabilidade
n
= 53
_
x
= 2,68 x 10 -² cm/s
Desvio Padrão = 1,28 x 10 -² cm/s
90
Porcentagem que passa (%)
80
Média de 178 ensaios realizados
Média ± 2 Desvio Padrão
70
60
50
40
30
20
Faixa Específicada para F2
PTC-BTE-CAP-0010-RO
10
0
1
0,001
2
3
4
5 6 7 8 91
0,01
2
3
4
5 6 7 891
0,1
2
3
4
5 6 7 8 91
2
3
4
1
5 6 7 891
10
2
3
4
5 6 7 8 91
100
2
3
4
5 6 7 891
2
1000
Diâmetro dos grãos (mm)
FIGURA 15: Curva granulométrica média da areia natural aplicada nos filtros e
transições
A característica granulométrica da areia com a curva média dentro da faixa e
coeficiente de permeabilidade médio de K20ºC 2,68 x 10-2cm/s, atendem ao
especificado.
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
15
Barragem de Terra e Enrocamento - B.T.E
Curva Granulométrica - Controle de Construção - Material T2
Transição
200
100
60 50
40
30
20
16
10 8
4
3/8" 1/2"
3/4" 1"
11/2" 2"
3"
4"
6"
8" 10"12" 16" 20"24" 30"
50"
100
Permeabilidade
= 14
_n
x
= 1,03 x 10 -¹ cm/s
Desvio Padrão = 6,91 x 10 -² cm/s
90
Porcentagem que passa (%)
80
Média de 46 ensaios realizados
Média ± 2 Desvio Padrão
70
60
50
40
30
20
Faixa Específicada para T2
PTC-BTE-CAP-0010-RO
10
0
1
0,001
2
3
4
5 6 7 8 91
0,01
2
3
4
5 6 7 891
0,1
2
3
4
5 6 7 891
2
3
4
5 6 7 8 91
1
2
3
4
5 6 7 891
10
2
3
4
5 6 7 8 91
2
1000
100
Diâmetro dos grãos (mm)
FIGURA 16: Curva granulométrica média do pedrisco aplicado nas transições
Barragem de Terra e Enrocamento - B.T.E
Curva Granulométrica - Controle de Construção - Material T1
Transição
200
100
60 50
40
30
20
16
10 8
4
3/8" 1/2"
3/4" 1"
11/2" 2"
3"
4"
6"
8" 10"12" 16" 20"24" 30"
50"
100
Permeabilidade
n
= 12
_
x
= 4,26 cm/s
Desvio Padrão = 1,52 cm/s
90
Porcentagem que passa (%)
80
70
60
50
40
30
20
Média de 34 ensaios realizados
Média ± 2 Desvio Padrão
10
Faixa Específicada para T1
PTC-BTE-CAP-0010-RO
0
1
0,001
2
3
4
5 6 7 8 91
2
3
4
5 6 7 8 91
0,01
0,1
2
3
4
5 6 7 8 91
1
2
3
4
5 6 7 8 91
10
2
3
4
5 6 7 8 91
100
2
3
4
5 6 7 8 91
2
1000
Diâmetro dos grãos (mm)
FIGURA 17: Curva granulométrica média da brita 1 aplicada nas transições
As médias das curvas granulométricas, tanto do pedrisco quanto da brita 1 e os
valores de coeficientes médios de permeabilidade de K20ºC 1,03 x 10-1cm/s para o
pedrisco e K20ºC 4,26cm/s para a brita 1, atendem o especificado.
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
16
6.3 MACIÇOS DE ENROCAMENTO
6.3.1 Controle da Massa Específica Aparente Seca
A massa específica aparente seca do enrocamento compactado na seção mista
(terra e enrocamento), foi determinada conforme a norma PTCTM-ME-0303,
utilizando gabarito de madeira quadrado, com dois metros de lado, de forma a
delimitar a área de material a ser removido até profundidade aproximada de 1 metro.
O volume do furo foi impermeabilizado com folha plástica com espessura de 0,2mm
e medido com água.
As densidades especificadas para os maciços de enrocamento foram: mínimo > 1,9
t/m3 e média mensal > 2,1t/m3 [1].
A massa específica aparente seca “in-situ” está apresentada em gráfico de
freqüências relativas acumuladas e de histograma de freqüências relativas, na
Figura 18. Os valores limites são iguais para os dois tipos de enrocamento.
B.T.E. - Material A3, ER e GR
Massa Específica Aparente Seca
100
80
70
60
ER/GR
11
2,264
0,063
Média Mínima Específicada 2,1 t/m³
50
90
80
A3 - Acumulado
Frequência Relativa Acumulada
Frequência Relativa
——————————————————
ER/GR - Acumulado
Frequência Relativa Acumulada
Frequência Relativa
40
——————————————————
Limite Mínimo Especificado 1,9 t/m³
30
70
60
50
40
30
20
20
10
10
Frequência Relativa (%)
Frequência Relativa Acumulada (%)
90
100
Acumulados
A3
25
=
Nº Eventos
=
2,196
Média (t/m³)
D. Padrão (t/m³) = 0,096
0
0
1,800 1,850 1,900 1,950 2,000 2,050 2,100 2,150 2,200 2,250 2,300 2,350 2,400 2,450 2,500 2,550 2,600
Massa Específica Aparente Seca do Aterro ( t/m³ )
FIGURA 18: Freqüência relativa - massa especifica aparente seca do - material A3 e
ER/GR
Todos os resultados dos ensaios de massa especifica aparente seca (t/m3),
realizados nas camadas de enrocamento compactado, tanto para o enrocamento
tipo A3, quanto para o enrocamento fino (ER e GR), apresentam resultados acima
do mínimo de 1,9 t/m3 e médias acima de 2,1 t/m3.
6.3.2 Curvas Granulométricas
A determinação da granulometria do enrocamento foi executada conforme norma
PTCTM-ME-0207. Todo o material retirado do furo “in-situ”, durante realização do
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
17
ensaio de massa específica aparente seca, foi utilizado para realização dos ensaios
de glanulometria, em média um peso de 5,5 toneladas.
Os enrocamentos compactados A3 seriam constituídos de fragmentos de rocha bem
graduados, com diâmetro máximo de 70% da espessura da camada e no máximo
40% em peso passando na peneira de 4,8mm [1].
Os enrocamentos finos ER e GR seriam compostos de blocos com diâmetro máximo
de 0,25m [1].
Nas figuras 19 e 20, estão respectivamente, as curvas granulométricas médias do
enrocamento tipo A3 e enrocamento ER/GR fino.
Barragem de Terra e Enrocamento - B.T.E
Curva Granulométrica - Controle de Construção - Material A3
200
100
60 50
40
30
20
16
10 8
4
3/8" 1/2"
3/4" 1"
11/2" 2"
3"
4"
6"
8" 10"12" 16" 20"24" 30"
50"
100
Média de 29 ensaios realizados
Média ± 2 Desvio Padrão
90
Porcentagem que passa (%)
80
n
_
x
70
Espessura Compactada
21
0,76 m
60
50
40
30
20
Faixa de Ocorrência de A3 (1ª Etapa )
TUC-40-7520-RE Março/81
10
0
1
0,001
2
3
4
5 6 7 8 91
2
3
4
5 6 7 891
0,01
0,1
2
3
4
5 6 7 8 91
10
1
2
3
100
1000
4
5 6 7 891
2
3
4
5 6 7 8 91
2
3
4
5 6 7 891
2
Diâmetro dos grãos (mm)
FIGURA 19: Curva granulométrica de enrocamento - Material A3
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
18
Barragem de Terra e Enrocamento - B.T.E
Curva Granulométrica - Controle de Construção - Material ER/GR
Enrocamento Fino
200
100
60 50
40
30
20
16
10 8
4
3/8" 1/2"
3/4" 1"
11/2" 2"
3"
4"
6"
8" 10"12" 16" 20"24" 30"
50"
100
Média referente a 11 ensaios realizados
Média ± 2 Desvio Padrão
90
Porcentagem que passa (%)
80
70
_n
x
Espessura Compactada
9
0,42 m
60
50
40
30
20
Faixa Específicada para ER/GR
PTC-BTE-CAP-0010-RO
10
0
1
0,001
2
3
4
5 6 7 8 91
0,01
2
3
4
5 6 7 891
2
0,1
3
4
5 6 7 8 91
2
3
4
5 6 7 891
1
10
Diâmetro dos grãos (mm)
2
3
4
5 6 7 8 91
2
3
4
5 6 7 891
100
2
1000
FIGURA 20: Curva granulométrica de enrocamento - material ER/GR
As curvas granulométricas apresentaram média dentro das respectivas faixas
especificadas [1].
O diâmetro máximo do enrocamento A3 foi de 0,51m não ultrapassando 70% da
espessura média das camadas compactadas, de 0,76m, conforme especificado [1].
O diâmetro máximo do enrocamento fino ER e GR foi de 0,20m, também não
ultrapassando o diâmetro máximo de 0,25m especificado [1].
7.
CONCLUSÃO
A análise dos resultados de ensaios realizados permite concluir que as estruturas
das obras de terra e enrocamento, notadamente a BTE - Barragem de Terra e
Enrocamento, da Etapa de Expansão da UHE Tucuruí, foram executadas seguindo
as diretrizes especificadas, com materiais de boa qualidade e devem apresentar um
comportamento seguro, atendendo as finalidades para as quais foram concebidas,
por toda vida útil do empreendimento.
8.
AGRADECIMENTOS
À Eletronorte - ETC - Gerência das Obras da Expansão da UHE Tucuruí, pelo
incentivo e apoio dado à elaboração deste trabalho.
À Equipe do Laboratório de Materiais de Construção da Eletronorte - ETCCM, pela
realização dos ensaios apresentados neste trabalho e ao técnico Adelmar M. Pinto
pela elaboração gráfica do mesmo.
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
19
Ao Engenheiro Oscar Machado Bandeira pela versão para o inglês do resumo do
trabalho
9.
PALAVRAS-CHAVE
Laboratório de Solos, Barragem de Terra, Enrocamento, Controle de Qualidade,
Resultados de Ensaios.
10.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1]
Engevix-Themag (1998) – “Especificações Técnicas - DT-TUC-015-03/98
Anexo VI - ET-06 - Barragem de Terra e Enrocamento”, UHE Tucuruí - Projeto
Executivo.
[2]
Diretrizes para liberação das camadas de aterro e a análise dos ensaios de
controle da Qualidade dos maciços compactados da Barragem de terra e
enrocamento (1999 a 2000) – “BTE - Nota Técnica - PTCM-NT-001”.
XXVII Seminário Nacional de Grandes Barragens
20