Submitted by Maurílio Figueiredo (maurilioafigueiredo@yahoo.com.br) on 2013-02-22T21:37:15Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_ComportamentoEnrocamentoBarragens.pdf: 8111351 bytes, checksum: 41d334ae6c8ba4d70c3240f7ef3d0146 (MD5) / Approved for entry into archive by Neide Nativa (neide@sisbin.ufop.br) on 2013-02-25T14:25:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_ComportamentoEnrocamentoBarragens.pdf: 8111351 bytes, checksum: 41d334ae6c8ba4d70c3240f7ef3d0146 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-02-25T14:25:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_ComportamentoEnrocamentoBarragens.pdf: 8111351 bytes, checksum: 41d334ae6c8ba4d70c3240f7ef3d0146 (MD5) Previous issue date: 2010 / ABSTRACT: This paper aims to analyze Emborcação dam stress-strain behavior, by evaluating the possible factors that generated higher settlements than predicted for upstream slope and the crest of the dam, during construction and filling of reservoir, as well as continuity of settlements, on short scale, in the course of time. The developments on rockfill concepts were initially explained, as well as the most important geomechanical characteristics of these materials’ behavior: shear strength and deformability. Not less important, the tensions of great magnitude acting on the rockfill contacts and other factors intervenient in the geomechanical behavior of these materials are discussed. The study was developed using numerical modeling, supported by computer system GeoStudio 2007, Sigma. Whenever possible, the numerical data are correlated with field instrumentation data, since many settlements and horizontal displacements instruments installed in the dam were damaged during the construction period. The numerical modeling simulation and the field instrumentation data showed that three main reasons led to the excessive settlements observed, namely: deformability modulus of the rockfill compacted in 120cm layers, lower than predicted in the design phase; high displacement of the clay core during the reservoir filling, due to high deformability of downstream materials; effect of submersion and possible collapse in the upstream rockfill. Numerical devices were implemented to assess numerically the settlements in the course of time in terms of the reservoir level variations, as the computational system do not allow to apply the hydraulic load of the reservoir at the dam core surface. The settlements modeling due to reservoir impoundment, collapse and reservoir level fluctuations proved to be quite compatible with the data measured at dam crest and the general behavior of the embankment. / Este trabalho visa avaliar o comportamento tensão-deformação da barragem de Emborcação, por meio da avaliação das possíveis condicionantes que geraram recalques a montante e na crista da barragem acima do previsto, na construção e enchimento do reservatório, assim como a persistência de recalque, em pequena escala, no tempo. Para isto, foi exposta a evolução do conceito dos enrocamentos, bem como as características geomecânicas mais importantes para o comportamento destes materiais: resistência ao cisalhamento e deformabilidade. Não menos importante, as tensões de grande magnitude atuantes nos contatos dos enrocamentos e outros fatores intervenientes no comportamento geomecânico destes materiais são discutidos. O estudo foi desenvolvido por meio de modelagem numérica com suporte do sistema computacional GeoStudio 2007, módulo Sigma. Os dados obtidos numericamente são correlacionados com os dados da instrumentação de campo, sempre que possível, uma vez que boa parte dos instrumentos de medição de recalques e deslocamentos horizontais da barragem danificou-se durante o período construtivo. A simulação numérica evidenciou que três condicionantes principais propiciaram os recalques excessivos, a saber: módulo de elasticidade dos enrocamentos compactados com espessura de 120cm com valores inferiores aos preditos na fase de projeto; elevado deslocamento do núcleo argiloso no enchimento do reservatório, proporcionada pela baixa rigidez dos materiais de jusante; efeito da submersão e possível colapso nos enrocamentos de montante. Artifícios numéricos foram implementados para avaliar numericamente o recalque no tempo em função das oscilações do reservatório, pois o sistema computacional não permite a aplicação da carga do reservatório em camadas internas. A modelagem dos recalques por enchimento, colapso e oscilação do nível do reservatório mostrou-se bastante compatível com os dados medidos na crista da barragem e no comportamento geral do maciço. ________________________________________________________________________________________________

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-10-18T03:09:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342131.pdf: 18689517 bytes, checksum: e4b3080d62fe173793b52395301f6f32 (MD5) Previous issue date: 2016 / Materiais arenosos possuem tendências drenantes e atrito predominante entre partículas, e os argilosos pouco drenantes e ligações verdadeiras entre grãos. Estes são os conceitos básicos desenvolvidos na mecânica dos solos, cujas principais considerações acerca da quebra de grãos se deu na evolução de seus conceitos na mecânica dos enrocamentos. Tem sido introduzido no corpo do aterro de barragens de enrocamentos teores de finos cada vez mais elevados, com rochas de qualidades inferiores. Entender o comportamento mecânico de enrocamentos é, antes de tudo, garantir a segurança dos seres que residem a jusante de barragens. O objetivo geral desta pesquisa consistiu em avaliar o comportamento mecânico dos enrocamentos da Usina Hidrelétrica Machadinho, frente a adição de finos e água na densificação, a condutividade hidráulica e a resistência ao cisalhamento, por meio de ensaios de grande escala. Foram executados testes de caracterização, compactação e resistência à compressão triaxial, em equipamento com amostragem de 660 mm de diâmetro e 1650 mm de altura. Os diâmetros máximos de partículas introduzidas nos protótipos granulométricos de laboratório foram de 130 mm. Executaram-se ensaios triaxiais com aplicação de técnicas de múltiplos estágios, com o intuito de se reduzir o número final de corpos de prova a um quarto do convencional. Verificou-se que a adição de água durante o procedimento de densificação de enrocamentos com teores elevados de finos é dificultada por tensões capilares. A adição de finos no protótipo granulométrico de laboratório demonstrou ganho de resistência até teores de 10% de material passante na peneira 0.075 mm, posterioremente tendendo a reduzir de forma sensível. Verificou-se ainda que a forma das partículas foi um dos principais fatores intervenientes, infuenciando não somente no volume de vazios inicial dos corpos de prova, como também na resistência ao cisalhamento. Deste modo, conclui-se que adicionar finos nas composições granulométricas de enrocamentos de barragens pode implicar em ganhos de resistência, desde que sejam estudadas as frações ideais. Foi identificado ainda que a introdução de litologias menos nobres no corpo de aterros de barragens pode não ser um fator que venha a reduzir a resistência ao cisalhamento em curto prazo, tendo em vista que variáveis como forma das partículas e distribuição granulométrica podem resultar em uma melhor densificação estrututural.<br> / Abstract : Granular materials have draining properties and high friction coefficients, while clay materials have low permeability and strong grains cohesion. These are basic concepts developed in soil mechanics, and the study of grain breaks was carried out in a specific science, the rockfill mechanics. Over the years, larger amounts of fine grains from rocks of lower qualities have been introduced on landfill of the rockfill dams. It?s crucial to understand the mechanical behavior of rockfills, as the safety of people living downstream depends on it. The objective of this research was to evaluate the mechanical behavior of the rockfills in Machadinho Hydroelectric Power Station, under the addition of fine grains and water on the rockfills densification, hydraulic conductivity and shear strength. Characterization, compaction and triaxial compressive strength tests were carried out in a large-scale equipment with 660 mm diameter and 1650 mm height samples. The maximum diameter of the particles used in the granulometric prototypes was 130 mm. Triaxial tests were performed using a multi-stages technique, in order to reduce the number of test specimens to 25% of the conventionals tests. It was found that the addition of water during the densification process of rockfills with large amounts of fines is hampered by capillary forces. The addition of fine grains up to 10% in concentration in the granulometric prototype showed a gain of strength in the 0.075 mm sifter, and at higher concentrations a gradual reduction was observed. It was also found that the shape of the particles was one of the main factors, with strong influence in the initial void ratio and shear strength. Therefore, the addition of fines in the rockfills can result in a higher shear strength, as long as the ideal concentrations are determined. It was also noticed that the addition of particles from lower quality rocks may not reduce the shear strength, as the particle shape and the particle size distribution can result in a higher structural densification.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-23T06:32:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247157.pdf: 9768704 bytes, checksum: 6ca3b9e128f83446d52a7a0b53175c30 (MD5) / O presente trabalho busca descrever a evolução das barragens de enrocamento com face de concreto no Brasil, dos conceitos com relação à utilização dos materiais, da sua qualidade, do seu zoneamento e também dos aspectos construtivos. Será abordada também a flexibilidade dos materiais utilizados no enrocamento, permitindo uma gama mais ampla de aproveitamento dos materiais escavados. Esta evolução do material de enrocamento vem de encontro com a contínua necessidade de energia e a necessidade da competitividade econômica dos empreendimentos. Outro ponto abordado é o acompanhamento construtivo por meio de controle tecnológico e da análise da instrumentação de auscultação, atividade esta perfeitamente coerente com estudos, pesquisas e ensaios, que vem sendo desenvolvidas nesta área. A importância de parcerias das entidades privadas com as instituições de ensino está presente na capacitação técnica de pessoal e instrumental dos laboratórios de pesquisa e ensino. O estudo das tensões e deformações e da trajetória de tensões por meio da avaliação do desempenho da estrutura de enrocamento tendo por base o controle tecnológico e da análise da instrumentação de auscultação da barragem, trazem informações que podem ser utilizadas nos ensaios de laboratório. Estas informações facilitarão a montagem e a elaboração de ensaios que prestarão uma maior representatividade no resultado final. The current paper work describes the Concrete Face Rockfill Dams evolution in Brazil, the concepts related to the materials utilization, its quality and zoning and also the constructive aspects. Another addressed subject is the flexibility of the materials used on the rockfill, allowing a variety of dug material utilization. This rockfills material evolution bonds up; within the continuous energy need; and the enterprise economics competitiveness need. Is also addressed the constructive accompanying duo to the technological control and the instrumentation analysis, which is perfectly consistent with the studies, researches and tests the have been developed in this area. The importance of the private entities partnership within the education institutions is present in the personal and instrumental technical training of education and research laboratories. The tensions, deformations and tensions tracks studies duo to rock fills structure development evaluation based on the technological control and the dams instrumentation; analysis bring information that can be used on laboratories tests. These information; will facilitate the setting and elaboration of the tests that will provide a bigger representation to the end result.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-24T06:07:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262394.pdf: 7601435 bytes, checksum: 0461c344252e5a17ff1f45b0ea98a0a7 (MD5) / Este trabalho tem como intuito contribuir para a ampliação do conhecimento sobre o comportamento físico e mecânico dos enrocamentos de basalto/riodacito que compõem o aterro da barragem da Usina Hidrelétrica Machadinho, localizada entre os municípios de Piratuba, Santa Catarina, e Maximiliano de Almeida, Rio Grande do Sul. Neste estudo o objetivo principal foi a determinação da resistência ao cisalhamento através da execução de testes de cisalhamento direto em amostras de enrocamento, com dimensões de 0,70m x 0,70m x 0,70m. A composição adotada para a amostra e a granulometria simularam as condições verificadas na barragem de enrocamento com face de concreto da UHE Machadinho. O enrocamento estudado é composto, em peso, por 70% de riodacito/basalto e 30% de brecha basáltica / basalto visículo amigdaloidal. As amostras foram compactadas até atingir uma densidade relativa de 82%, resultando num peso especifico seco de 20kN/m³. Coerentemente, as curvas tensão-deformação das amostras revelaram um comportamento nítido de material dilatante. Já a granulometria das amostras determinada antes e após os ensaios, o que serviu para a obtenção do índice de fraturamento do material, apresentou uma variação na faixa de 1% a 2%. A partir dos resultados dos ensaios foi possível estabelecer uma comparação entre os resultados desta pesquisa e os obtidos em literatura existente sobre ensaios de cisalhamento e triaxiais de grandes dimensões. Quanto às propriedades mecânicas, o principal ponto observado neste material foi o maior valor do ângulo de atrito interno obtido em relação aos materiais de mesma litologia, ensaiados através de equipamentos de cisalhamento direto e triaxial de grandes dimensões em outras pesquisas. Uma análise dos vários fatores que influenciam no valor de ângulo de atrito ( ) mostrou que o coeficiente de uniformidade da curva granulométrica é provavelmente o fator mais importante. Outras correlações tentadas com uma série de ensaios em enrocamento obtidos na literatura e apresentados nessa dissertação, visando verificar as variáveis mais influentes no valor de apresentaram uma grande dispersão de resultados. Em várias tentativas de correlações não foi possível definir qualquer grau de dependência.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:41:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232771.pdf: 4543696 bytes, checksum: e68302f7882f1bf05514b7c4229b74bb (MD5) / Este trabalho apresenta resultados de testes de compressão unidimensional em enrocamentos de basalto empregados na Usina Hidrelétrica Machadinho. Para a realização dos testes foi desenvolvido um equipamento, com capacidade de 2200 kN, o qual permite ensaiar amostras com 1,00 m de diâmetro e 0,50 m de altura. Quatro amostras foram submetidas a um carregamento vertical de cerca de até 1800 kN. As curvas granulométricas das amostras adotadas foram paralelas à curva de campo. As condições sob as quais os testes foram realizados tiveram como referência às solicitações da barragem de Machadinho. A porcentagem da mistura utilizada (70% de riodacito e 30% de brecha basáltica) foi escolhida por ser semelhante ao material utilizado no trecho central da barragem. Para a caracterização do enrocamento, também, foram realizados ensaios de absorção, de resistência à abrasão, de densidades específicas e de coeficiente de forma. A pesquisa foi concentrada em três situações: atrito entre o enrocamento e a face interna da célula de compressão unidimensional, comportamento mecânico do enrocamento em relação ao colapso e a influência da molhagem da amostra durante a compactação. A instalação de "strain gages" permitiu a determinação das tensões horizontais na amostra. Desta forma, valores de K0 são apresentados e analisados. In this work are presented results of unidimensional compression tests carried out on basalt rockfill obtained from Machadinho Hydroelectric Power Plant. In order to carry out the tests, a machine with 2200 kN capacity was built and wich is capable of testing samples measuring 1,00 m diameter and 0,50 m high. Four samples were subbmitted to a vertical load up to 1800 kN and which granulometric curves are parallel with field curves, the conditions under which the tests were carried out were based on the prototype ones. The percentage of the mixture (70% rhyodacite and 30% of basaltic breccia) was chosen to be similar to the rockfill used in the central part of the dam. To characterize the rockfill other tests were carried out like absortion, abrasion resistance, specific weigh and shape factor. The research concentrated on three poins: lateral friction between the rockfill and the internal face of the unidimensional compression cell. The mechanical behaviour of the rockfill in relation to collapse settlements and the influence of wetting the sample during compaction. Through the use of strain gages was possible to measured horizontal tensions acting on the samples. In this way, values of K0 are presented and analised.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-24T02:52:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 252347.pdf: 46202011 bytes, checksum: 25567467d5d3326b76d958d308f90710 (MD5) / O presente trabalho dedica-se à análise de estruturas de barragens de enrocamento com face em concreto pelo método dos elementos finitos (MEF), considerando camadas construtivas e as diferentes propriedades do enrocamento. Somente as cargas de alteamento são consideradas na análise. Para calcular a estrutura considerando suas camadas construtivas, foi desenvolvido um programa computacional baseado no método dos elementos finitos. A barragem é dividida em camadas, cada uma correspondendo a uma etapa construtiva, modeladas com elementos de estado plano de deformação. O enrocamento é considerado um material elástico-linear isotrópico. O programa produz os valores dos esforços e tensões de cada camada, para cada etapa construtiva, e também os valores finais, depois do alteamento estar concluído. O programa computacional utiliza a linguagem Java, gerando um programa multi-plataforma. Todos os dados, para todas as camadas e etapas construtivas, são determinados a partir de arquivos formatados, organizados em blocos de dados separados por comandos. O programa permite o mapeamento automático de malhas de elementos finitos para ser utilizado em cada etapa de construção a partir dos arquivos de entrada. Para visualização de resultados, desenvolveu-se um pós-processador por meio de rotinas gráficas do programa SciLab, que consiste em uma ferramenta de código aberto para álgebra matricial. O pós-processador permite a plotagem de gráficos mostrando os resultados obtidos através do MEF aplicado à barragem, assim como o armazenamento de todos os resultados em planilhas. O programa desenvolvido foi validado comparando-se os resultados com os obtidos pelo programa comercial SAP 2000 na análise de pequenas barragens. No final do trabalho a análise de uma grande barragem de enrocamento, construída na Região Sul do Brasil, é apresentada. Os resultados da análise feita pelo programa desenvolvido no presente trabalho, tendo em conta a seqüência construtiva, mostraram uma boa correlação com os resultados obtidos por outros autores, usando outros programas de computador. This work is devoted to the analysis of rock-fill dams with concrete face by the finite element method (FEM), considering the constructive sequence and the different properties of the rock-fill. Only the erection loading case is considered in the analysis. To calculate the structure taking into account the constructive sequence, a computer program based on the finite element method was developed. The dam is divided into layers, each one corresponding to a construction step, modeled by plane strain finite elements. The rock-fill is considered as an isotropic linear-elastic material. The program yields the stress and strain values of each layer, for each constructive step, and also the final values, after erection is completed. The computer program uses Java language, which allows the generation of a multi-platform program. All data information, for all layers and each construction step, is given from formatted files, organized in data blocks separated by commands. The program allows an automatic map of the finite element meshes to be used in each construction step from the input files. To visualize the results, a post-processor was also developed, by means of the SciLab graphic routine package, which is an open-source tool for matrix algebra. The post-processor enables the plot of charts depicting the results obtained by the FEM along the dam, as well as the storage of all results in spreadsheets. The computer program has been validated by comparing its results with those obtained from the commercial program SAP 2000 in the analysis of several small dams. At the end of the work the analysis of a large rock-fill dam, built in the Southern Region of Brazil, is presented. The results of the analysis given by the program developed in this work, taking into account the construction sequence, showed a good correlation with results obtained by other authors, using other computer programs.

The construction of big electrical power dams on the São Francisco river channel have led to changes in its hydrological system and altered its discharge and sediment s transport behaviour, and then generating some environmental impacts and potencialized others. The accelerated bank erosion is considered one of the most harmful ones leading to application of various of alternatives in order to control it and consequently the channel sedimentation. This research was developed in order to monitor bank erosion process in the right margin of the Low San Francisco River, during January 2004 until February 2005, in four different sites located from Propriá to the river estuary, studying the possible causes and also the riprap efficiency in order to control the river bank erosion. The pegs methods was used to measure erosion rate and to describe it the profiling method was used in four different sites (A, B, C and D). Water Level Indicators in three of the studied sections was installed in order to study the subterranean waters flux on the river banks. The annual rates of bank erosion was 2,06 meter to site A, 4,06 meter to site B, 4,35 meter to site C and 10,03 meter to site D. They are lower numbers then was recorded in previous years, explained by the redesign of the bank morphology promoted by the occurenc of January 2004 flood, which promotes an apparent stabilization of the erosion process. The variation of erosion among the sites was related to the localization, soil texture, the bank height climate and hydrological features, also wind speed, monthly amplitude waves near the edge and the hydraulic flux from soil to the river. The behavior of riprap constructed in order to control the erosion is efficient in the most of locals they were implanted, although they could collapse in the future because of lack of studies related to the river morphological changes near them. These data can subsidy public decisions in order to minimize the environment negative impacts caused by unsustainable natural resources uses in the San Francisco River Basin. / A implantação de grandes projetos hidrelétricos na Bacia do Rio São Francisco tem provocado modificações no regime hídrico e alterado o comportamento de descarga e transporte da carga sólida do rio, e, assim, gerado impactos ambientais ou potencializado outros. A acelerada erosão marginal é considerada uma das mais graves alterações ambientais nesta bacia hidrográfica e tem levado à implementação de várias alternativas para o seu controle e do conseqüente assoreamento. Este estudo teve como objetivos monitorar as taxas de recuo da margem direita do rio São Francisco, no período de janeiro de 2004 a fevereiro de 2005, em quatro seções localizadas no trecho entre o município de Propriá e a foz do rio, estudar as causas do processo e verificar a eficiência dos enrocamentos implantados no controle da erosão no trecho em estudo. Para quantificação das taxas de erosão foi utilizado o Método das Estacas e para descrição do processo erosivo atuante na margem o Método das Perfilagens Sucessivas em quatro diferentes seções (A, B, C e D). As seções foram instrumentadas com Indicadores de Nível D água INAs, para o estudo da interação das águas superficiais e subterrâneas na interface dos taludes marginais. O recuo do topo do talude, nas seções estudadas foram de 2,06 m na seção A, 4,06 m na seção B, 4,35 m na seção C e 10,03 m na seção D. São números bem inferiores em relação aos anos anteriores, explicados pelo retaludamento promovido pelas cheias de janeiro de 2004, que temporariamente promoveram uma desaceleração do processo. A variação das taxas de erosão aconteceu em função da localização das seções, da composição granulométrica do material que compõe a face dos taludes, da altura dos barrancos, da pequena variação mensal da cota do nível d água, da ação dos ventos e conseqüente formação de ondas, da velocidade do fluxo próximo à margem e devido ao sentido do fluxo hidráulico nos taludes, do solo para o rio. Os enrocamentos têm evitado o avanço do processo erosivo na maioria dos pontos em que foram implantados. Porém, poderá haver um futuro colapso da estrutura, em conseqüência do solapamento de sua base devido ao impacto das ondas. Os dados obtidos servirão para subsidiar decisões voltadas para o planejamento e gestão ambiental da região que busquem minimizar os impactos ambientais negativos resultantes das políticas públicas de utilização dos recursos hídricos da Bacia do Rio São Francisco.