OPcAO PARA FECHAMENTO PROVISORIO DO TUBO DE SUCcAO DA CASA DE FORqA

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1 OPcAO PARA FECHAMENTO PROVISORIO DO TUBO DE SUCcAO DA CASA DE FORqA Eng2 Jose Fernando Ferraz Rosa Eng2 Luiz A. Cal de 0. e Silva CESP - Cia Energetica de Sao Paulo RESUMO A solug5o adotada em Tres lrmaos, pela primeira vez utilizada nas Obras da CESP, mostrou ser executivamente mais simples, al6m de macs econbmica que as tradicionais. Acres ca-se a isso a facilidade na remocao futura do Tampao, quando se contara com o Portico de KN da Usina. Portanto, a nosso ver a solug5o do "Yampao" devera sempre ser considerada como uma importante opg5o de projeto em obras de hidroeletricas, visto tratar-se de uma efetiva evolucao em termos de otimizacao de projetos e de construcao, tendo em vista a economicidade de recursos e de tempo obtidos. 1. DESCRIcAO DA OBRA DE TRES IRMAOS 0 Empreendimento Tres lrmaos esta localizado no Rio Tieta, cerca de 28 km a montante de sua confluancia com o Rio Parana, distante 660 km da cidade de Sao Paulo, proximo a Andradina, Pereira Barreto e Ilha Solteira, todas num raio de 40 km. As estruturas de concreto consistem de Muro de Transig5o Esquerdo, Barragem de Gravidade, Area de Montagem, Tomada d'agua, Casa de Foraa, Vertedouro, Muro de Transigao Direito, Eclusa I e Eclusa 11, situando-se junto a margem esquerda, com comprimento de crista de 480 m e volume de concreto de m. Os macigos da Barragem de Terra complementam o barramento entre as estruturas de concreto e as ombreiras, com com?rimentos de m na margem esquerda e de m na margem direita, e volume total de 12,5 x 106 m. A Casa de Foraa a constitufda de 08 unidades geradoras, com turbinas tipo Francis de eixo vertical, 165,4 MW e 85,7 rpm, acopladas a geradores sincronos, trifasicos de 161,5 MW, 60 Hz. LOCALIZAcAO DA USINA HIDRELETRICA DE TRES IRMAOS - XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS

2 2. FINALIDADE DO FECHAMENTO A JUSANTE DA CASA DE FORqA As estruturas de concreto de obras hidroeletricas sao construldas dentro de areas ensecadas. Apbs o inlcio da fase de montagem eletromecanica no interior da Casa de Forga, o cronograma geralmente preve a entrada em operacao das unidades de forma sequencial e periodica. Isso provoca a necessidade de remocao da ensecadeira a jusante quando da entrada em operacao da 11 unidade. Para evitar a inundacao por jusante das demais unidades ainda em fase de montagem, torna-se preciso a colocacao de uma "barreira" estanque de concreto, que sb podera ser removida quando a respective unidade iniciar a geragao. It objeto deste trabaiho justamente comentar sobre as soluroes para estas "barreiras" provisbrias de concreto. 3. A CONCEPCAO DO FECHAMENTO EM ARCO A concepcao estrutural de Muros em Arco para fechamentos provisbrios de Tubos de Succao a usual, ou ate se poderia dizer convencional, em Aproveitamentos Hidroeletricos. Para o fechamento do Tubo de Succao, nao a recomendavel a utilizacao de stop-logs de concreto ou metalicos, quando os mesmos ficarem expostos a agressividades por periodos prolongados, consequentemente ocorrendo deteriorizagoes em suas vedacoes. Para efetuar manutencao e reparos necessarios para garantir a estanqueidade da agua na regiao das vedacoes seria necessario utilizar alternativas antieconomicas para ensecar a Bacia de Dissipacao. 0 Muro em Arco, quando comparado estruturalmente aos stop-logs pre-moldados de concreto leva uma vantagem enorme, pois sua concepcao convexa de recebimento dos esforcos - pressoes hidrostaticas - uma vez engastados e travados nas laterals do Tubo de Succao, propicia a absorcao dos esforcos e sua redistribuicao em compressao, e como resultado a espessura (largura) destas estruturas sao mais delgadas, portanto mais economicas. No Aproveitamento MGltiplo Tres Irmaos, o projeto executivo concebeu os seguintes tipos de estruturas para o fechamento do Tubo de Succao da Casa de Forca: nas Unidades 01 e 02 serfi usado stop-log metalico; nas Unidades 03, 04 e 05 serao utilizados stop-logs pre-moldados de concreto; e nas Unidades 06, 07 e 08, estava prevista a construcao de Muro de Arco (em substituicao aos stop-logs pre-moldados de concreto previstos anteriormente no Projeto Basico). Os stop-logs pre-moldados de concreto tern altura igual a 1,40 m no centro. A largura do Muro de Arco a constante em toda a abobada e e igual a 0,60 m. Ao analisarmos subjetivamente o Muro em Arco, poderlamos concluir que trata-se de uma estrutura ideal para fechamento provisorio, mesmo sem levar em conta o periodo do fechamento; porem, o fator desfavoravel e a sua demolicao no futuro. O fato de estar situado em regiao de dificil acesso aliado a necessidade de ter que se romper a estrutura por metodos convencionais quando da entrada em operacao da maquina, tornam a utilizacao desta opcao viavel somente para fechamento de Tubos de Succao por perlodos longos. 4. RAZOES DUE INDUZIRAM A ALTERAcAO DO PROJETO A implantacao de estruturas de Muro em Arco no Tubo de Succao dos Aproveitamentos Hidroeletricos, quando prevista no projeto basico e posteriormente incorporada ao projeto executivo do Empreendimento e executada de forma convencional, onde as armaduras de engastamento do muro sao posicionadas nos pilares "parede", na soleira e no teto, durante as fases de concretagens; as superficies de contacto j6 sao concebidas de forma a poder receber a outra estrutura, sendo as concretagens harmonicamente concordantes. No Aproveitamento Multiplo Tres Irmaos o projeto basico e tambem o executivo, nao previam a utilizacao de qualquer Muro em Arco no Tubo de Succao, pois todas as unidades da Casa de Forca seriam montadas e entrariam em geracao sequencialmente e separadas por intervalos de 03 meses. 0 fechamento a jusante seria atraves de stop-logs de concreto, sendo que nas 02 primeiras unidades seriam utilizados stop-logs metalicos. Durante o andamento da obra decidiu-se construir, nas tres ultimas unidades a serem montadas, Muros em Arco em substituicao aos stop-logs de concreto, revisando-se o projeto executivo. Nessa epoca, porem, as estruturas do Tubo de Succao de toda a Casa de Forca, ja se encontravam concretadas e acabadas. Portanto, fol necessario prever no projeto rompimentos nas faces do pilar "parede" com profundidades da ordem de 1,50 m para permitir o engastamento do Muro a estrutura existente. Tudo deveria ser executado sem que se danificasse as armaduras do concreto primario. Na soleira e no teto XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS -

3 Muro em Arco CORTE TRANSVERSAL - CF6. CFT. CFe 2,41 -i'4 DET : Y t 0.60 PIANO DE VEDAc 2.5 DA C.F. fluxo AIAO 0T5mm EL CONCRCT0 EX MANTENDO ARMADMA ATE E OAS UNIOADES It - XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS

4 I Muro em Arco 10 CMUMIA000E$ DE EA AY0*0 0 10(1\ IL M ^Rlt.l K,A^ } PLANTA SUPERIOR AL ,EL.,262,f3 090CLI n C00011"_ E110TEMTI EL E L s 1 M* EL / I \EL = VISTA OBS, s CANTOMEIMA n VEDACAO I L.M M111 COM IIVINTO CMUMSADOIE1 of EXPANSAO 0I. (70) L.M. 3A - 4 TUIOS ON TAM OES MO60UI*IuS ON65 S11IA DE UTAQAO / Z' ETAI* 01 INJIcAO ( LM1. 4A - 4TAM OE6 MOSOUEMIIIS 0M65 IINA 09 UTACAO P1 2 ETA A Of INJICAO(L. M TUIOS ON COTOVELOS DN TAM OIS IOSOUIMIS 0140, N 11 ETA A OE INJIciD. 6 - I TU60 ON 100 f - - I VALVULA Of 6AVETA DM X CMA A3 0E ANE L. DIINO N E$VAZIAMINTO (L. M I XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS -

5 tambem seria necessario romper, para permitir a perfeita solidarizarao das estruturas. Os servigos foram iniciados e apos dias de rompimento verificou-se que era praticamente impossivel executa-lo sem que houvesse dano nas armaduras. A dificuldade de se trabalhar por tras da maiha de ago corn grande diametro impossibilitava o acesso dos equipamentos. 0 concreto na regiao do Tubo de Succao atingia resistencia da ordern de 32 Mpa - por se tratar de superficie hidraulica sujeita a altas velocidades de fluxos de agua, abrasao e possivelmente cavitacao - e a concretagem ja passava dos dois anos de execuaao. 0 consumo dos ponteiros de ago e a quebra de equipamentos aumentavarn e o rendimento do servico decrescia. 0 projeto, por sua vez, era explfcito em sua nota n 1 - "A demolig5o do concreto existente, deve ser realizada manualmente ou por meio de equipamento leve adequado, de modo a nao prejudicar o apoio do Muro em Arco. Durante a demolicao, toda a armadura existente devera ser rigorosamente.preservada". Portanto, nao fica diffcil imaginar que os servigos foram substancialmente morosos. Nesta epoca, diante das dificuldades encontradas, propos-se a Projetista a alteracao do projeto. Alem disso, o projeto do Muro em Arco previa 2 etapas de injecao, cantoneiras fixadas corn chumbadores de expansao em todo o contorno do Muro (paredes laterais, soleira e teto), mastiques, furos de 75 mm vazando o pilar "parede" de 2,0 m, para equilfbrio de pressoes (que seria executado com rotativa acoplada a coroa de diamante), sistema para esgotamento, etc. Outra preocupacao que contribuiu para a busca de outra alternativa para o fechamento em questao, foi o volume de rompimento para a futura retirada do Muro em Arco, epoca em que a Usina ja estaria em operacao, contando-se com Empreiteira de pequeno porte, acesso diffcil para o trabalho e retirada dos entu- Ihos, necessidade de recomposicao das superfccis hidraulicas, etc. Outrossim a importante ainda ressaltar que por ocasiao dos rompimentos do apoio para a construgao do Muro em Arco, a obra trabalhava em cima de urn cronograma bastante apertado e o enchimento do reservatorio era iminente, sendo portanto arriscado insistir nurn serviro de caracterfsticas artesanais. 5. A ALTERACAO DO PROJETO - TAMPAO PROVIS6RI0 Em virtude das implicacoes e dificuldades citadas para a execuaao do Muro em Arco, surgiu, de uma conversa de campo entre Empreiteira Civil e Fiscalizag5o, a ideia de um tampao, que a princfpio poderia ser ate metalico. Assim nasceu o nosso Tampao Provisorio, que de metalico evoluiu para concreto e veio a resolver todos os problemas de uma vez por todas. O "Tampao Provisorio" so apresentou vantagens. A concepcao preve a sua instalacao na regiao superior do cone do Tubo de Sucrao, imediatamente abaixo do local de instalacao do pre-distribuidor. Uma de suas importantes caracterfsticas e a eliminanao total de qualquer tipo de rompimento no concreto curado para possibilitar engastamentos, encaixes ou apoio. Principalmente, o tampao a uma estrutura autoportante e como consequencia positiva nao necessita de tratamentos superficiais, injecoes de contacto e vedacoes. Para eliminar a forma e escoramento no Tubo de Succao (abertura com mais de 7,0 m de diametro e mais de 10,0 m de profundidade) foi projetada uma laje pre-moldada corn diametro de 7,70 m e 0,20 m de altura, que simplesmente apoiada na blindagem do cone metalico, veio a substituir a forma.da concretagem do tampao propriamente dito, eliminando a utilizadao de cimbramento. A opcao pela execuaao do Tampao em Concreto armado, ao inves de metalico, deveu -se ao fato de quando da operacao das primeiras unidades, a face inferior do tampao estara sujeita a pressoes hidrostaticas da ordem de 1,2 kg/cm2, devido a diferenca dos nfveis de agua. Desta forma, o concreto contribui com o peso proprio reagindo contra estas pressoes sendo o restante dos esforcos absorvido pelas armaduras engastadas no concreto. A utilizadao do Tampao em Concreto tambem contribuiu para manter o projeto incolume, pois a blindagem metalica nao tera contacto com o concreto do tampao - utilizou-se tela de metal expandido - evitando-se desta forma alteracoes e solicitacoes no projeto mecanico do fabricante (Frances). Caso se optasse pelo tampao metalico, talvez nao fosse possfvel evitar as transmissoes de esforcos para a blindagem. Ao Fabricante coube simplesmente autorizar o apoio da laje pre-moldada diretamente sobre o cone metalico (blindagem) a obviamente parte do peso proprio do tampao, o que foi prontamente liberado, recomendandose manter as aranhas utilizadas para a montagem da blindagem (tubos de 6" a cada 45 ). A concepg5o do tampao tambem nao preve qualquer tipo de furag5o em concreto e sistema de esgotamento. O tampao tambem solucionou de vez o problema futuro do grande volume de rompimentos, pois foi concebido para ser igado pelo Portico da Usina (5.000 KN), bastando para isto posicionar os stop-logs para - XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS

6 Tampao de Concreto Provisorio PAC M 2 2 T I Pn,- 5x CHUMBADOR PB.370 PARABOLT ru SIMILAP A AERA^AO TUBO DE Af0 O 200mm _3. EL 273,175 INST DE ARANHA COM T DE 0 6" MIN. C/45' TUBOS TAMPAO PBOVI$pn o EL 2 4L_4 0 0,20. T 401 E L EL.270,4.0 VEOAJUNTA TIPO L MI SAGA PQE 1 2 CURVA 04" (PVC OU 74, SIMILAR ) C L :f R= 4,15 FUROS 04",``FURO 0 4" SEM CORE ṮQ J.LINOAOEM J C. OPCIONA_ EL 270,40 _ r AJ UN TA, TE fm A EXP. 12 i 3,05, M N`CL UNIOADES. t om h may/ ,40 0 PLANTA - XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS -

7 fechamento a jusante do Tubo de Sucgao; remover a agua depositada no Tubo de Succao entre os stop-logs e tampao atraves do sistema de esvaziamento das unidades; romper o concreto do tampao na elevagao 271,975 ao longo de toda circunferencia da laje (radialmente) e, com auxilio do portico remover a laje e tampao circular - praticamente integros - atraves de sistema de igamento provido de cabos e manilhas adequadas. 6. OTIMIZACAO EM PROJETO DE MI TODOS CONSTRUTIVOS VISANDO ECONOMICIDADE DE RECURSOS E TEMPO A preocupagao principal quando se percebeu que os servigos para a implantagao do Muro em Arco nao estavam rendendo o desejado, foi com relagao aos aspectos econbmicos e obviamente tempo. A insistencia nos rompimentos poderia ate viabilizar a execugao do Muro, porem certamente o tempo dispendido e os custos seriam grandes. Alem dos fatores supracitados, concluiu-se que a opgao pelo Tampao de Concreto acarretaria ganho de tempo na execugao da concretagem devido a area de facil acesso para langamento, bem Como nos servigos antecedentes (corte, armagao, forma e limpeza), na eliminagao de embutidos metalicos para vedagoes, injegoes e esgotamento e muito mais tempo, quando da retirada do Tampao de Concreto praticamente fntegro, conforme ja descrito. Do ponto de vista economico a alteragao do fechamento provisorio de Muro em Arco para Tampao de Concreto, apresenta uma vantagem a favor do Tampao simplesmente fantastica, conforme se constata abaixo. 1. Concreto Muro em Arco Tampao de Concreto Diferenga 1.1 Volume (m3) 65,2 81,5-16,3 1.2 Forma (m2) , Armagao (kg) Rompimento para execugao (m3) 9,4-9,4 1.5 Demoligao futura (m3) 65,2 15,0 50,2 2. Tubulagoes Embutidas (m3) Tela Metal Expandida (m2) - 31,3-31,3 4. Vedajunta 0-22 (m) - 26, Chumbador de expansao Walsywa M-16 (un) Tampao rosqueavel DN 65 (un) Tampao rosqueavel DN 40 (un) Cotovelo DN Valvula de gaveta DN 100 classe 125 (un) Mastique Igas P (1) As quantidades acima descritas sao references a execugao das estruturas para 01 (uma) Casa de Forga. Portanto, como o Tampao foi executado em 03 (tres) unidades (CF's 06,07 e 08), as diferengas deverao ser multiplicadas por 03 (tres). Observa-se ainda que para a concretagem do Muro em Arco a necessaria a utilizagao de bomba para o langamento do concreto, devido a impossibilidade de acesso de outro tipo de equipamento. No langamento do Tampao de Concreto utilizou-se cagambas de 3,0 m3 igadas por guindastes, ou seja, o metodo convencional de langamento de concreto para Obras Hidroeletricas e que reduz significativamente o consumo de cimento devido a utilizagao de "slumps" mais baixos (4 a 6 cm) que os normalmente utilizados em bombas de concreto (18 a 20 cm), possibilitando ainda a utilizagao de agregados corn diametro maximo maior (38 e 76 mm) no langamento com cagambas - em relagao ao com bombas de concreto (19 mm). - XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDE$ BARRAGENS

8 I Tampao do Concreto Provisorio Esquema do Saque CORTE DA TOMADA D'AGUA E CASA DE FORA XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS -

9 TAMPAO DE CONCRETO - Detalhe das aranhas a armaduras de engastamento TAMPAO DE CONCRETO - Detalhe da la/e pro-moldada utilizada como forma - XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS

10 I i 1 I I ^q My..^ i I i 1 I I TAMPAO DE CONCRETO - Detalhe das f8rmas a armaduras TAMPAO DE CONCRETO CONCLUIDO XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS -