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XVII SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS BRASILIA AGOSTO 1987 PROBLEMAS GEOMFTRI COS DA SEC('A0 TRANSVERSAL DE UNIA BARRAGEM DE TERRA DO TIPO ZONEADA E M TODOS CONSTRUTIVOS NAO CONVENCIONAIS TEMA IV Jose Candido Castro P. Pessoa Diretor Tecnico da HIDROTERRA S.A. - Enga e Comercio

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XVII SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS

BRASILIA

AGOSTO 1987

PROBLEMAS GEOMFTRI COS DA SEC('A0 TRANSVERSAL DE UNIA BARRAGEM DE TERRADO TIPO ZONEADA E M TODOS CONSTRUTIVOS NAO CONVENCIONAIS

TEMA IV

Jose Candido Castro P. Pessoa

Diretor Tecnico da

HIDROTERRA S.A. - Enga e Comercio

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Devem ser tomados cuidados especiais com projetos nao convencio

nail de barragens de terra, pois a experiencia mostra que a ino

vagao quanto a forma geometrica de sua segao transversal, bem co

mo o use de "novos" metodos de construgao deram origem a, pelo

menos, dual rupturas conhecidas, envolvendo apreciiveis volumes

de material.

0 comprometimento da seguranga dessas estruturas no a facilmen

to identificado pelos metodos usuais. Torna-se nece ssaria wasavaliagao das tensoes e deformagoes decorrentes dos problemas

de "geometria da secgao" e tambem a previsao de pianos de ruptu

ra com conformagao especial, oriundos dos metodos no convencio

naffs que estao sendo aplicados.

Presentemente, os projetistas dispoem de apreciavel material pro

veniente de dual barragens surpreendentemente semelhantes, pro-

jetadas com metodos no convencionais que se assemelham de tal

forma a ponto de se ate pensar que seus projetos teriam silo con

duzidos pela mesma equipe. Coincidentemente, essay dual barra

gens tem identica altura e macigo com volume na mesma ordem de

grandeza.

As dual tem um nucleo impermeabilizador no centro do macigo. Es

se nucleo tem a forma de uma "bota", vista de jusante para mon-

tante. Em uma das barragens else tipo de nucleo se estende em

cerca de 800 metros ao longo do eixo longitudinal, enquanto que

na outra ela atinge 1.250 metros. Numa, o macigo afundou 15 me

troy ao longo de 400 metros; noutra, o macigo afundou 15 metros

ao longo de 800 metros.

Essas dual barragens sofreram identico acidente quando os maci-

gos estavam na altura proxima a 35 metros.

A semelhanga dos macigos das dual barragens, apos os acidentes,

e tamanha, que as fotografias das mesmas sao identicas. A revis

to "World Water/September 1984", pagina 7, apresenta dual foto-

grafias semelhantes, embora pertengam a obras diferentes. Essa

mesma revista, no seu numero de "July 1984", pagina 9, apresen-

ta uma vista area de uma das barragens que e identica as vis-

tas areas da outra, publicadas aqui no Brasil. A revista "New

Civil Engineer-International-July/August 1984", na pagina 6, pu

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blica fotografia dizendo ser de uma das barragens , mas dada a

sua semelhanca poderia ser tambem identificada como da outra.

Uma dessas barragens e a Carsington , no rio Derwent, na In-

glaterra , destinada ao abastecimento d'agua de Derbyshire,

Leicestershire e Nottinghamshire . Essa barragem pertence a

"Severn Trent Water Authority ". Ela foi acidentada em 6.6.84.

A outra barragem e a barragem popularmente conhecida como do

Acu, situada no rio Piranhas, no Estado do Rio Grande do Norte.

Ela pertence ao DNOCS e sua principal finalidade a irrigar o

baixo vale do Acu . 0 acidente dessa barragem ocorreu em

15.12.81. 0 acidente de ambas se desenvolveu com as caracteris

ticas de um "colapso progressivo".

A barragem de Carsington , ap6s o acidente , estava com o pe do

talude de montante deslocado cerca de 19 , 00 metros para montan-

te. Foi registrada , tambem, a ocorrencia de elevagao de co to

nessa regiao do macico , dando a impressao de haver ocorrido um

"movimento em cunha" com um trecho circular . A fundacao dessa

barragem a "mudstone " de cor cinza. 0 Governo Britanico desig-

nou o Consultor Roy Coxon para investigar as razoes tecnicas

dense acidente.

Coxon identificou o mecanismo exato do acidente de Carsington

usando um modelo altamente complexo aplicando o metodo de ele-

mentos finitos . Atraves de seus estudos foi possivel identifi-

car o desenvolvimento das tenses de cizalhamento decorrentes

do comprometimento da obra devido a problemas geometricos de

sua segao central concebida por metodos no convencionais. Ob-

servou tambem Coxon que deveriam ter lido feitas anilises de es

tabilidade por meio de superficie de escorregamento no circula

res, anilise esta no usual.

E surpreendente a brusca elevagao das deformagoes por cizalha-

mento na area situada imediatamente a montante do nucleo imper-

meabilizador em forma de " bota" e tambem a variagio irregular

das deformagoes na parte inferior do macigo.

A barragem do Agu, apos o acidente , estava com o pe do talude

de montante deslocado cerca de 25,00 metros para montante. Ao

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contrario do que ocorreu em Carsington o macigo nessa regiao

sofreu redugao de cots, dando a impressao de haver ocorrido um

"movimento em cunha" com um trecho circular. A fundagao dessa

barragem a areia.

Nos Anais do 149 Congresso Internacional de Grandes Barragens,

realizado em maio de 1982 - Volume V - pagina 680, o autor ja

abordava o problema geometrico da segao transversal do Agu e os

metodos no convencionais adotados no projeto. Numa analise su

perficial das conclus6es de Coxon, no seu trabalho para o Gover

no Britanico, vemos que o comprometimento dos problemas geome-

tricos na segao transversal do Aqu sao bem mail acentuados do

que aqueles identificados em Carsington.

A barragem do Agu tinha em seu projeto um dreno em zig-zag jun-

to a face de jusante do nucleo impermeabilizador com uma espe-

cie de pino na parte inferior.

Observando-se a parte inferior de montante do macigo do Agu,

existirao certamente, por analogia aos estudos realizados em

Carsington, em alguma posicao, tensoes de cizalhamentos com va-

lores excessivamente elevados.

Os exemplos de Carsington e Agu devem ser melhor divulgados,

principalmente na area dos projetistas que usam concepgo-es de

meto dos no convencionais com maior freq{lencia. A barragem Cam

po Grande, em Sao Paulo do Potengi, situada no Estado do Rio

Grande do Norte, provavelmente estaria acidentada se no tives-

se ocorrido, antes de sua construgao, o acidente do Aqu. Uma em

presa de consultoria havia projetado essa obra para oo Govern

daquele Estado. Esse projeto estava sendo modificado visando

adotar uma segao transversal com forma geometrica identica a da

barragem do Agu e usando, tambem, metodos de construgaao no usu

ais.

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Resumo:

Os projetos de barragens de terra por metodos no convencionais

devem considerar melhor os problemas geometricos . Os exemplos

das barragens do Acu e Carsington , muito semelhantes em projeto

e na sua ruptura, fornecem valiosa contribuicao a engenharia de

barragens.

A aplicanao do metodo dos elementos finitos deve ser aplicado

mais usualmente pelos projetistas , de forma a identificar o com

prometimento das obras em problemas de geometria da sua secao

transversal , o que nao se consegue aplicando procedimentos

usuais.

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BARRAGEM DE CARSINGION

Deformacoes com variacoes bruscas a montante contribuiram

Para desenvolver a ruptura progressiva da barragem.

Observe a deformaca-o acentuada junto do extre.no de montan

to do nlicleo e a ausencia de defornacao a montante da bar

rage:,) (World Water/August 1986) .

klvE! +m) MONTANTE j JUSANTE(2rJ0^

80

-tE0

I O 1 60 S'060 O 20 0 20 40 0 eb 60

DI STANC!A DO EIXO LCYGITUDINAL (m)

20

40DEFORVAC6ES POR CIZALHLY°_NTO

Variacao do coeficiente de Curva representando a variaca'o

seguranca no enchinrento do da tensao de cizalhamento ereservatori o . deforrnacao.

100

120

60

0 40WO

175 '420V1

0,9C 0,50 1,0 1,1 1,2 1,3 0

COEcICJEV'E St5J%!A4t;A

10 20 30 4D

DEFORMAcAO lean )

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BARRAGEM DE CARSINGTON

NIVEL(m) MONTANTE

200,

I 80 -

1601

JUSANTE

I20 180 80 60 40 20 0 20 40 aO 80 100

DISTAANCIA DO EIXO LONGITUDINAL Im)

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BARRAGEM A9U

DES ENHO ESOUEMATICO DO OR ENO52.0

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I V "I FT-7

160 140 120 100 80 60 40 20

-T N 1 I` I -- I --T

0 20 40 60 80 100

DESENHO ESOUEMATICO DO DRENO52.0

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NIVELImIMONTANTE

200

180-

40,

J

0,90 0,90 1,0 I,I 1,2

COEFICIENTE SEGURANgA

JUSANTE

1 0 160 80 60 0 20 0 20 40 0 8 100

DISTANCIA DO EIXO LONGITUDINAL (m)

DEFORMAcOES POR CIZALHAMENTO

NE

z

N

"40W

0

1420

ZW

~ 00 10 20 30 40 50

DEFORMAcAO (mm )

087

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BARRAGEM DE CARSINGTON

NIV[LIm)MONTANTE JUSANTE

I 0 1 o s0 G 4 0 20 0 20 ♦0 90 •0 100

DISTANCIA DO [1X0 LONGITUDINAL Ins)

088