XV SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS

RIO DE JANEIRO

N OVEMB RO 1983

METODOS DE CCNTROLE DE CONST RUrAO APLICADO A MATERIAIS

GRANULARES COESIVOS

TEMA IV

JOSE ROBERTO DE PAULA

Geologo Geotecnico - Residente

da Barragem Eng9 Armando R.

Gonsalves - RN

Hidroterra S/A - R.J.

ATODOS DE CONTROLE DE CONSTRUCAO APLICADO A MATERIAIS GRANU

LARES COESIVOS

JOSE ROBERTO DE PAULA

Geologo geotecnico

Hidroterra S/A - R.J.

I. INTRODUCAO

0 presente trabalho tem por objetivo apresentar os

dois metodos de controle de construgao , pars material granu -

lar coesivo , aplicado na execugao da barragem Eng9 Armando Ri

beiro Gongalves , no estado do Rio Grande do Norte.

As duas metodologias foram desenvolvidos, no pr6-

prio canteiro das obras, durante o desenrolar dos trabalhos,e

cada uma delas a caracterizada por uma concepgao, a uma siste

matica caracteristica.

Estes metodos sofreram uma evolugao constante duran

to sua implantagio , pois sempre procurou -se orients -los, no

sentido de simplifica - los e os tornarem o mais pratico e raps

do possivel.

A apresentadoo dos metodos desenvolvidos, visa ape

nas mostrar como os mesmos foram executados , suss caracteris-

ticas basicas , resultados obtidos e algumas comparagoes entre

si.

Os dados apresentados podem servir de subsidios Pa-

ra que, em obras futuras, estes metodos possam ser melhor es-

tudados e comparados com experiencias vividas em outran obras,

com o objetivo de se consequir a normalizagao de um metodo de

controle de construgao pars materiais granulares coesivos.

577

II. METODOS EMPREGADOS NO CONTROLE DE CONSTRUGAO

Durante a construgio da barragem, foram empregados

dois metodos de oontrole de construg ao, para os materiais

granulares, sendo cada um deles em uma determinada fase da

obra.

Na primeira fase da construcao , foi aplicado um me

todo de controle , para os materiais granulares que sera deno

minado de " Metodo de Controle Rapido ", e utilizado durante

os primeiros anos da obra.

Na segunda fase , foi aplicado um metodo de contro-

le, que sera denominado de "Metodo de Hilf Modificado",e uti

lizado durante a fase final da obra.

Cada um destes metodos empregados sera abordado se

paradamente e de maneira detalhada , procurando mostrar sua

filosofia , metodologia e caracteristicas pr6prias.

II.1. "Metodo de Controle Ra ido"

Este metodo emprega o ensaio de proctor so-

bre materiais granulares , normalizado pelo DNER sobre a de-

signagao DNER-ME 47 -64, que substitui a fragio retida na pe-

neira 3/4", por igual peso de material que passa na 3/4" e

retido na 4.

0 ensaio de Proctor com as determinagoes de

Campo, definiri o grau de compactagao e desvio de umidade do

macigo, mas pars a obtengao deste conjunto de valores o tem-

po necessario no a compativel com o ritmo das obras.

Para agilizarmos a obtengao dos valores, foi

desenvolvido um sistema que preve um estudo detalhado da a-

rea de emprestimo , e no trecho em exploragao a realizado uma

578

bateria de ensaios , fazendo variar a porcentagem de cascalho

a ser substituido, estes valores sao plotados em graficos,co

mo mostra o desenho 1, e enviado ao campo para a retirada

dos valores de densidade e umidade , em fungao da porcentagem

de cascalho que ocorre na praga num determinado momento.

A exploragao da area de emprestimo a acompa

nhada continuamente, e toda vez que se nota variagao na ca-

racteristica do material, sio coletadas amostras , enviadas p:

ra o laboratorio central para a realizagao de uma serie de

ensaios e confecgio de um novo grafico.

Metodo semelhante foi muito usado no contro

le de compactagao de aterro de barragens , antes do advento

do metodo de Hilf, e era denominado metodo de controle pela

familia de curvas.

A determinagao da densidade "in situ", e

atraves do emprego do frasco de areia, com a variante de que

a fragao retida na peneira 3/4", retorna ao furo antes de se

posicionar o cone do frasco de areia, nao sendo portanto con

siderada na determinagao da densidade; este artificio permi-

te entio s6 utilizarmos a fragao que passa na peneira 3/4".

Este metodo induz , pelas dimensoes do furo

a ser executado , a uma selegio natural do local a ser perfu-

rado evitando os seixos de maiores diametros, esta situagao

pode causar disperses pontuais ; no entanto os valores me-

dios do grau de compactagao obtidos entre este metodo, e a

determinagao da densidade utilizando amostras indeformadas

de grande tamanho, empregando o metodo da balanga hidrosteti

ca, sao bastante proximos como pode -se observar no grafico

n9 2.

No grafico 2B a mostrada a tendencia de dis

tribuigao do grau de compactagao com a utilizagio do metodo

do frasco de areia.

579

A umidade in situ a determinada colocando a

capsula em uma frigideira , forrada com areia, e com o auxi -

lio de uma placa de vidro a controlada a evaporagao da aqua

ate a secagem total da amostra, esse processo reduz o tempo

Para determinagao da umidade Para aproximadamente 20 a 30 mi

nutog , a conforme mostra o grafi ce nQ 3A , os valores Sao on

sistentes , embora mais umidos e variando entre 0,0 e 1,0% em

relagao aos obtidos em estufa.

11.2. "Metodo de Hilf Modificado"

Esta metodologia a baseada totalmente sobre

o metodo de Hilf em utilizagao em nossas obras, com a varian

to que o mesmo a realizado em cilindro com 6" de diametro

com o emprego do soquete e energia do ensaio de Proctor Nor

mal, utilizando apenas o material que passa na peneira 3/4",

desprezando a fragao retida.

0 valor da densidade de campo a obtido em-

pregando tambem o metodo do frasco de areia, e sobre o mate-

rial retirado do furo a realizado uma corregao empregando for

mula matematica em fungio da porcentagem de seixos que a re-

tido na peneira 3/4".

Essa corregao, utilizando formula matemiti-

ca, e a mesma empregada no metodo anterior, quando fazemos a

corregao direta, retornando os seixos retidos na peneira

3/4" Para dentro do furo.

0 ensaio de compactagao em laboratorio, uti

liza a mesma metodologia de campo, e a umidade a determinada

sobre a fragio que passa na peneira 3/4", e coletada em cap-

sulas Para 500 gramas de amostra.

III. CONSIDERACOES GERAIS

Os materiais utilizados nas dual fases sao bastan-

te semelhantes granulometricamente , sendo que os utilizados

na segunda fase possuem indices de plasticidadesmais eleva -

580

dos, como pode ser observado nos desenhos 4 e 5 em anexo.

As correcoes empregadas no calculo da densidade de

campo sao iguais para os dois metodos, apesar de serem apli-

cados de maneira distinta em cada um.

A correcao aplicada na primeira face , que consta

do retorno ao furo da fragio retida na 3/4", antes do posi -

cionamento do frasco de areia, equivale a utilizagio da se-

guinte formula:

I corrigido = Pt - Ps

Pt PS

Yt Yg

onde

Pt = peso total da amostra

Ps = peso do seixo retido na 3/4"

yt = densidade sem corregio

yg = densidade especifica dos graos retidos na 3/4"

0 posicionamento do frasco, ap6s o retorno ao furo

da frasao retida na 3/4", pode sugerir erros grotescos no

calculo do volume do furo, pela possibilidade de ficarem va-

zios entre os seixos , mas como mostra o desenho 3B em anexo,

isto no ocorreu neste caso especifico.

0 calculo da densidade corrigida , a realizado ap6s

determinagio da densidade de campo, e da porcentagem da fra-

gio retida na 3/4" em relagao a amostra total, com a seguin-

te equacao:

corrigido = 1 - Pg

1 _

yt Yg

onde

yt = densidade sem correrao

Pg = porcentagem de seixo retido na 3/4"

581

Yg = densidade especifica dos graos retidos na 3/4"

Como pode ser observado as duas equagoes sao iden-

ticas , apenas a segunda considera o peso total da amostra co

mo unitaria , e a porcentagem dos seixos relativo a unidade.

0 comportamento dos dois metodos, quanto as anali-

ses estattsticas , sao bastante proximos , tendo em vista que

os valores medios tendem a definir uma evolugao suave quando

analisados mensalmente.

Os desenhos 6,7 e 8 que mostram as evolucoes men -

sais do controle estatistico do grau de compactagao , da umi-

dade do aterro e do afastamento da umidade em relagao a oti-

ma, sao mostrados em anexo.

0 metodo construtivo foi cuidadosamente supervisio

nado em todas as suas fases, desde a exploragao da area de

emprestimo, onde o material era tratado , ate o langamento ,

homogeneizagao e compactagao.

10Foi tambem realizado sistematicamente, durante as

duas fases da obra, um acompanhamento tactil-visual da quali

dade do macigo compactado, atraves da abertura de pogos de

inspegao, e observagao das paredes das escavagoes da cava

para a execugao do filtro vertical, onde observou-se que o

macigo sempre apresentou um aspecto bastante homogeneo quan-

to a compactagao, umidade e distribuigao espacial da fragao

granular.

IV. BIBLIOGRAFIA

1. EARTH MANUAL, BUREAU OF RECLAMATION - 1974.

2. M.G. SPAGLER & R.L. HANDY - SOIL ENGINEERING - HA

PER & HOW - 1982.

3. DAVIS , J.C. - Statistic and Data Analysis in Geolo

582

gy - Wiley - 1973,

4. PAULA, J.R. de - Solo Laterftico - Congresso Brasi

leiro de Geologia de Engenharia - 1981.

5. MADUREIRA, J.C. - Utilizacao de Cascalho de Terra-

go na Barragem de Sao Simao - Revista Geotecnica

n9 20 - 1977,

6. MELIOS, A.G ., e outros - Materials Alternativos na

Construcao de Barragens de Terra - VII Congresso

Brasileiro de Mecanica dos Solos e Engenharia de

Fundacoes - 1982.

583

RESUMO

Os metodos de controle de construgao , para material

granular coesivo , utilizados na construgao do macigo central

da Barragem Eng4 Armando Ribeiro Gongalves, sic descritos ao

longo do trabalho de maneira susinta , mas procurando mostrar

a metodologia caracteristica de cada um deles, como tambem al

guns resultados e comparagoes obtidas.

584

f

FR

K

r'n

Ff

A

QI ^ f ITT N

O O 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

• • • a • w 04 • e • • •r

DENSIDAOE MAXIMA SECA (9/(Ill

Desenho n° 1 - Determinoyao do umidode a densidode emfunyoo do porcentogem de cascalho.

585

GRAU DE COM ►ACTAyAo UT$LIZAM00 DENSIOAOE ►El0

FRASCO OE AREIA. MW

Media estatistica do grou de compoctoyoo utilizondo densidodes

sobre omostras indeformodos . M Odic = 99.95

Desvio Podrao = 1,68

Midis estatistico do grau de compoctocoo utilizando densidodes

o metodo do frasco de orsia. Mid i a = 10 0,65

Desvio Podroo = 2,37

Desenho no. 2 - Comporoyao antra grou de compoctocoo obtidosper dois processos diferentes , sous volores midios e

respective desvio podreo.

5 86

( 2

c)

z

i , ;

t--^ ,

t

I ^---^ I

I I II_-^ I

I I II

I I- r--

I I ,

( !104 106

GRAU DE COMPACTA9AO (%) - FRASCO DE AREIA

Desenho n ° 2B - Tendi ncia de distribuiyco do

grau de compactocao

I01

587

12 13 is

UMIDADE OETERMINAOA EM FRIGIPEIRA (X)

16

Qcscnhv n°. 3 A - Qumparap a Q entre unidade d e terminada emfrigideira a em estufa.

VOLUME DE AREIA TOTAL (cIS)

Desenho n°. 3B - Comparoyoo entre os volumes de areia obtido semo retorno dos seixos ao furo e o volume de areiaapos o retorno dos seixos co furo somado aovolume dos seixos.

588

SI LTE AREIA (%) PEDREGULHO (%)+

Fina Me'dio Grosso ino ddio GessoARGILA

60

u

4

W 20u

0z

10UNITE DE UOUIDEZ (LL)

30 40 SO 60 70

O

Z

IC' .• H

OH

o r

!CL M H0L

CLo

CL ML M L

I ML

Deserho n°. 4 - Corocteristica do material usodo duranceo primeiro fast.

589

100 7

90

40

0

0,05 0,74 0115

DIAMETROS DOS GRADS EM mm ABNTS I L T E AREIA `%) PEDREGULHO (%)

tno edio ossoM^dI GrossolinoARGILA

0 10 20

UNITE OE LIQVIQ€Z ( .L)30 40 SC 60 70 10 90

10 _

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Dssenho n °. 5 - Corocte istico do moteriol usodo durontsa segurda foss.

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