O crescimento do número de Barragens de Enrocamento com Face de Concreto (BEFC) no Brasil e no mundo e os problemas relacionados com a movimentação da face motivaram o desenvolvimento deste estudo sobre o comportamento mecânico do enrocamento. Geralmente, as previsões dos movimentos diferenciais do maciço são feitas com base nas características de deformabilidade do material. Este trabalho apresenta um estudo de tensão-deformação de enrocamento baseado em análise numérica de uma seção de barragem de grande altura, com o objetivo de definir o estado e as trajetórias de tensões que influenciam os valores dos parâmetros de deformabilidade. Baseado nas condições de carregamento previstas para o maciço de enrocamento, foi desenvolvida a programação e as metodologias dos ensaios laboratoriais. A partir dos resultados destes ensaios foi possível estimar os parâmetros de deformabilidade do enrocamento a serem utilizados em estudos tensão-deformação. / The important growth in the number of Concrete Face Rockfill Dams (CFRD\'s) in Brazil and in the World, and the reported problems related to movements of the concrete slab, motivated the present study of mechanical behavior of the rockfill. In general, predictions of the differential movements within the rockfill mass are based on the deformation properties of the rockfill materials. This work presents a stress-strain study of the rockfill mass, based on a numerical analysis of a high dam cross section, aiming to define the stress state and stress paths that influence the deformability parameters. Based on the loading condition estimated for the rockfill mass, the program and the methodology for the laboratorial tests was set. From these test results it was possible to estimate the deformability parameters of the rockfill to be used in stress-strain analysis.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2007. / Submitted by Debora Freitas de Sousa (deborahera@gmail.com) on 2009-08-18T17:43:53Z No. of bitstreams: 1 Tese_AdrianoFrutuosoSilva.pdf: 3627822 bytes, checksum: f2a5d7ae41f28d53c14218be8867eab4 (MD5) / Approved for entry into archive by Tania Milca Carvalho Malheiros(tania@bce.unb.br) on 2009-08-19T11:50:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_AdrianoFrutuosoSilva.pdf: 3627822 bytes, checksum: f2a5d7ae41f28d53c14218be8867eab4 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-08-19T11:50:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_AdrianoFrutuosoSilva.pdf: 3627822 bytes, checksum: f2a5d7ae41f28d53c14218be8867eab4 (MD5) Previous issue date: 2007-08-16 / As barragens de enrocamento com face de concreto (BEFC) têm sido construídas com freqüência crescente em todo mundo. Apesar disso, os critérios de projeto são ainda predominantemente empíricos baseados na experiência prática obtida de obras já construídas. A utilização da análise numérica ainda não é uma ferramenta usual para o desenvolvimento e dimensionamento desse tipo de barragem. Visando reduzir o empirismo dos projetos, a presente pesquisa propõe uma metodologia para análise do comportamento de BEFC e dimensionamento estrutural da laje, baseada nos seguintes aspectos: análise numérica tridimensional de todas as fases de projeto da barragem (construção, enchimento e rebaixamento); comportamento conjunto do maciço e face de concreto; elemento de interface para representar o contato entre essas estruturas; simulação separada da laje com elementos de placas sobre base elástica, usando coeficientes de recalque calibrados a partir das análises numéricas para fase de enchimento. Para validação dessa metodologia foi feita uma análise da barragem Barra Grande. Nessas análises, o enrocamento foi modelado com modelo elastoplástico Cam-Clay modificado, a laje com o modelo elástico linear e a interface foi representada por um modelo elástico-perfeitamente plástico com critério de ruptura de Drucker-Prager. Os resultados permitiram observar a influência do processo construtivo, das condições de contorno impostas na interface maciço-ombreira e da mudança de inclinação do talude da ombreira no comportamento da barragem e da laje, resultando em um dimensionamento da laje mais otimizado em termo de taxa de armadura. Portanto, este trabalho apresenta-se como mais um avanço no sentido de propiciar projetos de BEFC mais elaborados, baseados em fundamentos técnicos racionais. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Concrete Face Rockfill Dams (CFRD) have been constructed with increasing frequency all around the world. However, design criteria still are mostly empirical and based on practical experience obtained during the construction of this type of dam. The use of numerical analyses is not yet a usual tool in the development and design of CFRD. Aiming to reduce the design empiricism, this research proposes a methodology to analyze the CFRD behavior and to design the structural concrete face, based on the following aspects: three-dimensional numerical analysis of all design phases (construction, reservoir filling and rapid drawdown); associated analysis of the concrete face and the rockfill dam mass; interface element to represent the contact between these structures; separated analysis of concrete face with plate elements over an elastic bases, using settlement coefficients calibrated from the numerical analysis during reservoir filling phase. The methodology was validated using Barra Grande Dam as a case study. In these analyses, the rockfill was simulated with the Modified Cam- Clay elastoplastic model, the concrete face with a linear elastic model and the interface represented by an elastic-perfectly plastic model with the Drucker-Prager failure criterion. The results highlight the influence of the construction process, imposed boundary conditions on the shoulders interface and the changes in shoulder slope on the whole dam behavior, resulting in an optimized concrete face design regarding the rate of steel reinforcement. Therefore, this research represents a contribution to CFRD design, based on a rational technical framework.

O crescimento do número de Barragens de Enrocamento com Face de Concreto (BEFC) no Brasil e no mundo e os problemas relacionados com a movimentação da face motivaram o desenvolvimento deste estudo sobre o comportamento mecânico do enrocamento. Geralmente, as previsões dos movimentos diferenciais do maciço são feitas com base nas características de deformabilidade do material. Este trabalho apresenta um estudo de tensão-deformação de enrocamento baseado em análise numérica de uma seção de barragem de grande altura, com o objetivo de definir o estado e as trajetórias de tensões que influenciam os valores dos parâmetros de deformabilidade. Baseado nas condições de carregamento previstas para o maciço de enrocamento, foi desenvolvida a programação e as metodologias dos ensaios laboratoriais. A partir dos resultados destes ensaios foi possível estimar os parâmetros de deformabilidade do enrocamento a serem utilizados em estudos tensão-deformação. / The important growth in the number of Concrete Face Rockfill Dams (CFRD\'s) in Brazil and in the World, and the reported problems related to movements of the concrete slab, motivated the present study of mechanical behavior of the rockfill. In general, predictions of the differential movements within the rockfill mass are based on the deformation properties of the rockfill materials. This work presents a stress-strain study of the rockfill mass, based on a numerical analysis of a high dam cross section, aiming to define the stress state and stress paths that influence the deformability parameters. Based on the loading condition estimated for the rockfill mass, the program and the methodology for the laboratorial tests was set. From these test results it was possible to estimate the deformability parameters of the rockfill to be used in stress-strain analysis.