CONTENÇÃO DE TALUDES EM ROCHA DAS VIAS DE ACESSO À CASA DE FORÇA DA UHE DE MARIMBONDO

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1 CONTENÇÃO DE TALUDES EM ROCHA DAS VIAS DE ACESSO À CASA DE FORÇA DA UHE DE MARIMBONDO João Paulo Gonçalves Carlos de Alencar Dias Sobrinho Walton Pacelli de Andrade FURNAS Centrais Elétricas S.A. RESUMO Neste trabalho é apresentado um relato sobre tecnologia adotada na contenção de taludes em rocha das vias de acesso à casa de força da UHE de Marimbondo, pertencente a FURNAS. A contenção teve por objetivo evitar desprendimentos de blocos de rocha sã e deslizamentos de porções de rocha alterada, por alavancagem pelas raízes da vegetação, processo natural de desgaste através de intempéries, grandes variações de temperatura e pressão interna do maciço rochoso ou devido ao ângulo de estabilidade inadequado. A Usina, com potência instalada de MW, tem 26 anos, está situada no rio Grande, divisa dos estados de Minas Gerais e São Paulo. 1 - INTRODUÇÃO Na contenção dos taludes utilizou-se argamassa e concreto projetados (sendo o material cimentício composto de cimento e sílica ativa), sobre uma tela metálica estrutural e, posteriormente, aplicou-se rede metálica de proteção, ambas ancoradas por chumbadores. Este procedimento foi aplicado na contenção dos taludes das vias de acesso à Casa de Força da usina em pauta, para garantir a segurança dos transeuntes nesta área. 1

2 Além da metodologia adotada na preparação dos taludes a serem contidos, são apresentados também a aplicação dos diversos produtos, composições, algumas características de materiais empregados e ensaios realizados com amostras obtidas a partir de moldagens e extração de corpos de prova. 2 - EXECUÇÃO DA CONTENÇÃO A Figura 2 - (1) e Fotografia 2 mostram o lay out da usina. Os taludes de acesso à casa de força têm altura máxima de 25 m. A área tratada foi de m². 2

3 BTMD Transição Direita Estruturas de Concreto Transição Esquerda BTME Reservatório Tomada d Água Vertedouro Sala de Controle Casa de Força Bacia de Dissipação Canal de Fuga Acesso à Sala de Controle Acesso à Área de Serviço (piso dos Geradores) Acesso ao Semi-Pórtico BTMD Barragem de Terra Margem Direita BTME Barragem de Terra Margem Esquerda FIGURA 2 - (1) - Localização das Vias de Acesso à Casa de Força FOTOGRAFIA 2 3

4 A Figura 2 - (2) mostra esquematicamente a sequência observada para os trabalhos de contenção. Rede Metálica de Alta Resistência Ver Detalhe Z 0,5 1 2,00 m Ver Detalhe X Concreto projetado Ancoragem superior espaçada de 1,00 m ao longo da Crista. 2,00 m Grampos chumbadores ( fixação da rede) - em malha de 3,00 m x 3,00 m. Rocha Ancoragem inferior espaçada de 1,00 m ao longo do pé do talude. 2,00 Rede de Alta Resistência 2,00 Rocha Tela Metálica Concreto projetado sobre tela metálica, com espessura de 7 cm. Chumbador para fixação da tela metálica em malha de 1,00 m x 2,00 m Ø Furo = 32 mm Profundidade = 60 cm Aço CA - 50 A Ø = 12,5 mm Preenchimento com calda de cimento A/C = 0,5 Ver Detalhe Y Detalhe X 0,20 Concreto Preenchimento com calda de cimento A/C = 0,5 0,30 Ø Furo = 32 mm Aço CA - 50 A Ø =12,5 mm Tratamento anti-corrosivo na cabeça do chumbador. Rede Metálica Rede de Alta alta Resistência resistência Ø Furo =32 mm Aço CA - 50 A Ø= 12,5 mm Tratamento anti-corrosivo na cabeça do chumbador. Rocha 0,60 Preenchimento com calda de cimento A/C =0,37 Detalhe Y Detalhe Z Figura 2 - (2) - Arranjo Geral e Detalhes PREPARAÇÃO Na preparação dos taludes, escavados em rocha constituída por derrames de basalto denso e pacotes com textura amigdaloidal, foram executados tratamentos diferenciados, de acordo com as características estruturais e parâmetros geotécnicos, tais como rocha sã intensamente fraturada ou rocha totalmente alterada com fragmentos, para torná-los estáveis. 4

5 Em comum, foram executadas a remoção manual da vegetação e a preparação dos taludes com apoio de andaime tubular e guindaste (Fotografia 2.1) Metodologia Adotada FOTOGRAFIA 2.1 Em Rocha Sã - Remoção de blocos de rocha soltos por meio de bate-choco com alavanca ou através de jato d água, próximo à crista e em alguns pontos isolados à meia altura do talude (Fotografia (1)). Em Rocha Alterada - As áreas consideradas instáveis, na iminência de ruptura ou deslizamento em forma de cunha, em paredes verticais, foram selecionadas para o tratamento, que se iniciou pelo retaludamento manual da superfície, com a utilização de ferramentas de corte do tipo alavanca, tornando o talude com inclinação variável de 1 H : 4 V a 1 H : 3 V (Fotografia (2)). 5

6 FOTOGRAFIA (1) FOTOGRAFIA (2) APLICAÇÕES Tela Metálica Soldada Foram fixados, através de chumbadores em malha de 1,00 m x 2,00 m, com injeção de calda de cimento, aproximadamente m 2 de tela metálica soldada, do tipo Telcon, numa faixa de 2 m na vertical e 2 m na horizontal, junto à crista e em alguns pontos isolados à meia altura do talude em rocha sã. Foram utilizados, também, grampos metálicos intermediários para melhor moldagem, formando uma malha estrutural, para receber a argamassa ou o concreto projetado (Fotografia (1)). Em trechos de rocha alterada, não foi aplicada tela metálica soldada. chumbadores foram executados com martelete pneumático. Os furos dos Argamassa Projetada A argamassa foi dosada em peso, produzida em betoneira estacionária e projetada, em volume total de aproximadamente 9 m 3 com espessura média de 9,3 cm em rocha sã, através de equipamento específico para projeção por via úmida. Este equipamento é composto basicamente de uma bomba elétrica e um bico projetor de fluxo regulável, conectado à mangueira flexível. A argamassa é conduzida para o bico de projeção por uma rosca tipo sem-fim localizada na bomba, enquanto a projeção ocorre pela ação de ar comprimido situada na câmara do bico projetor (Fotografia (2)). 6

7 FOTOGRAFIA (1) FOTOGRAFIA (2) Concreto Projetado O concreto foi dosado em peso, produzido em betoneira estacionária, sem adição de água, e projetado em volume total de aproximadamente 180 m 3 com espessura média de 7,5 cm em rocha sã e 2,2 cm em rocha alterada, através de equipamento específico para projeção com adição de água na câmara do bico projetor. O equipamento de projeção também é composto de uma bomba elétrica e o concreto é conduzido para o bico de projeção por um pistão localizado na bomba, enquanto a projeção ocorre pela ação de ar comprimido (Fotografia (3)). Para evitar a reflexão de material fino do talude durante a projeção, em trechos de rocha alterada, foram aplicados manualmente aproximadamente 6 m 3 de concreto (Dmáx = 9,5 mm) do tipo chapisco, com espessura média de 1,0 cm. Agente Químico para Cura Após a projeção de argamassa e concreto, foi executada a cura através de agente químico apropriado, por meio de pulverização da superfície com o uso de bomba do tipo costal (Fotografia (4)). 7

8 FOTOGRAFIA (3) FOTOGRAFIA (4) Rede Metálica de Proteção Foi aplicada rede metálica de alta resistência, numa área total de aproximadamente m² em trechos de rocha sã, desde a crista até o pé do talude, para proteção contra eventuais desprendimentos de blocos de rocha, formando assim, um tipo de gaiola, para contenção. Esta rede foi fixada através de chumbadores, com tratamento anti-corrosivo, com injeção de calda de cimento, em malha de 3 m x 3 m (Fotografia (5)). Em trechos de rocha alterada, não foi aplicada rede metálica de proteção. Os furos dos chumbadores foram executados com martelete pneumático. Calda de Cimento A calda de cimento foi dosada em peso, produzida em misturador apropriado e aplicada, em volume total de aproximadamente 5,5 m³, para fixação dos chumbadores da tela metálica soldada e da rede metálica de alta resistência para proteção. A injeção foi por gravidade ou através de bomba injetora manual, adaptada em tubo de PVC Ø 75 mm. Drenos da Faixa Projetada 8

9 Foram instaladas 2 linhas de drenos de PVC Ø 25 mm com profundidade de aproximadamente 50 cm, a cada 4 m de forma intercalada, nas áreas onde foram aplicados argamassa e concreto projetados, para evitar sub-pressão do maciço. Os furos dos drenos foram executados com martelete pneumático e os drenos de PVC fixados com calda de cimento. Drenagem da Crista Foi executada uma canaleta de drenagem na crista do talude em rocha sã com 3 drenos de PVC Ø 100 mm para descarga intermediária, com corte a frio em rocha sã com rompedor pneumático e revestimento lateral em concreto (Dmáx = 9,5 mm) com volume total de aproximadamente 6,5 m 3 e extensão de 95 m. O concreto foi adensado com vibrador de imersão. A cura inicial foi feita com aplicação de agente químico seguida de cura por água (Fotografia (6)). FOTOGRAFIA (5) FOTOGRAFIA (6) As Fotografias (7) e (8) ilustram o tratamento final dos taludes. FOTOGRAFIA (7) FOTOGRAFIA (8) 9

10 3 - DOSAGENS Na Tabela 3 estão apresentadas as composições das dosagens em peso de argamassa, concreto e caldas de cimento TABELA 3 - Dosagens Utilizadas Dosagens Utilizadas Dados da Composição kg/m³ por saco de cimento Argamassa Concreto Calda Calda Cimento equivalente ,5 53,5 Cimento Sílica ativa ND ,3 2,5 Areia natural Brita (Dmáx = 9,5 mm) Aditivo superplastificante 12, ,5 0,2 Aditivo acelerador de pega Polímero acrílico 6, Fibra sintética 0, Água Relação A/Ceq 0, ,50 0, MATERIAIS Os materiais utilizados na produção da argamassa e concreto, foram amostrados nas frentes de serviço e ensaiados no Laboratório de Concreto do Centro Tecnológico de Engenharia Civil pertencente ao Departamento de Apoio e Controle Técnico de FURNAS Centrais Elétricas S.A., em Goiânia. - Cimento - Foi utilizado cimento do tipo CP II-F-32 e no Anexo A são apresentados os resultados médios dos ensaios. - Sílica Ativa - Em todos os serviços, foi utilizada a sílica ativa ND, círculo verde, da marca Silmix, produzida pela Camargo Corrêa Industrial S.A. Os resultados dos ensaios estão apresentados no Anexo B. - Agregados - Nas frentes de serviço, foram utilizadas areia natural e brita de basalto (Dmáx = 9,5 mm). Na Tabela 4 - (1), estão apresentados os resultados médios dos ensaios para a determinação de algumas propriedades. 10

11 TABELA 4 - (1) - Resultados de Ensaios com Agregados Ensaios Realizados Areia Natural Reg Basalto 9,5 mm Reg Absorção (%) 0,48 1,23 Granulometria (MF) 2,25 5,58 Massa específica - Chapman (g/cm³) 2, Teor de Matéria Orgânica (+ clara) + clara --- Massa específica - S.S.S. (g/cm³) --- 2,88 Teor de Material Pulverulento (%) 0, Aditivos - Os aditivos utilizados nas frentes de serviço, foram os seguintes: Aditivo superplastificante, Sikament-300. Polímero acrílico, Vedafix. Agente químico para cura, Antisol. Aditivo acelerador de pega, Vedacit Rapidíssimo em pó. Os ensaios realizados com os aditivos estão apresentados na Tabela 4 - (2). TABELA 4 - (2) - Ensaios com Aditivos Propriedades Determinadas Registro Tipo ph Res. Sólido (%) Densidade (g/cm³) Sikament-300 9,82 37,51 1, Vedafix 4,42 15,96 1, Antisol 8,64 18,74 1, Vedacit Rapidíssimo 13,37 97,53 2, CONTROLE DAS APLICAÇÕES ARGAMASSA PROJETADA Foram moldados 3 corpos de prova cilíndricos de 5 cm x 10 cm, por série, a partir de amostras coletadas junto à produção, mantidos submersos em água e em câmara úmida; e submetidos a ensaios de resistência à compressão axial simples, cujos resultados estão apresentados na Tabela

12 TABELA Controle da Argamassa Projetada Resistência à Compressão Simples 7 dias 28 dias Média Desvio Padrão Coeficiente de Variação (%) Média Desvio Padrão Coeficiente de Variação (%) 49,6 5,5 11,2 58,0 8,7 15, CONCRETO PROJETADO Foram moldados, por projeção, 2 corpos-de-prova cúbicos de 30 cm x 30 cm x 40 cm, junto à produção, submersos em água, com 3 testemunhos de 7 cm x 14 cm, por série, extraídos em laboratório, mantidos em câmara úmida e submetidos a ensaios de resistência à compressão axial simples, conforme resultados apresentados na Tabela 5.2. TABELA Controle de Concreto Projetado Resistência à Compressão Simples 7 dias 28 dias 90 dias Média D.P. * C.V.** (%) Média D.P. * C.V.** (%) Média D.P. * C.V.** (%) 18,1 6,3 34,9 21,3 7,5 35,1 23,9 7,4 31,0 (*) D.P. = Desvio padrão (**) C.V. = Coeficiente de Variação 6 - CARACTERÍSTICAS DE OUTROS MATERIAIS - Tela Metálica Soldada, Estrutural Tela soldada, tipo TELCON; Referência Q138; Malha quadrada de 10 cm x 10 cm; Ø fio 4,2 mm; Aço CA-60; Rolo de 2,45 m x 60 m; 12

13 Fabricante: GERDAU. - Rede Metálica de Alta Resistência, para Proteção Malha hexagonal 6 x 8 cm, Ø fio 2,20 mm; Fio de aço com dupla galvanização, contra esforços à dupla torção; Rolo de 2 m x 25 m; Impede a propagação de desmalhamento em caso da ruptura de algum fio;. Elevada resistência, tanto mecânica como contra fenômenos de corrosão;. É flexível e de simples colocação; Fabricante: MACAFERRI. - Pintura Anti-Corrosiva Primer serralheiro, cor verde; Fundo e acabamento; Base de resinas alquídicas modificadas; Fabricante: PYROFER. 7 - CONCLUSÕES O desempenho do tratamento efetuado na contenção dos taludes, em geral, foi considerado satisfatório, no ponto de vista técnico, proporcionando maior estabilidade aos taludes em rocha alterada e maior proteção na área de taludes em rocha sã, quanto ao aspecto de engenharia e segurança industrial. 13

14 8 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Equipe de FURNAS, Laboratório de Concreto, Departamento de Apoio e Controle Técnico. Concretos: Massa, Estrutural, Projetado e Compactado com Rolo: Ensaios e Propriedades; editor Walton Pacelli de Andrade. São Paulo: PINI, Relatório FURNAS Centrais Elétricas S.A. - DCT.T R0: Mapeamento Geológico-Geotécnico dos Taludes de Escavação em Rocha. outubro: Relatório FURNAS Centrais Elétricas S.A. - DCT.T R0: Ensaios de Controle do Concreto e Argamassa Projetados. novembro: Relatório FURNAS Centrais Elétricas S.A. - DCT.T R0: Contenção de Taludes das Vias de Acesso à Casa de Força. maio:

15 ANEXO A Propriedades Determinadas - CP II-F-32 Registro * Registro * Limite NBR 11578/91 Massa Específica (g/cm³) --- 3, Resíduo na peneira 200 (%) 3,5 --- < 12 Finura Resíduo na peneira 325 (%) 18, Área específica (cm²/g) > 2600 Início de pega (h:min) 03: > 1:00 Tempos de Pega Final de pega (h:min) 05: < 10:00 Água de Consistência - Pasta (%) 25, Expansão em Autoclave (%) 1,3** --- < 0,8 1 dia Resistência à 3 dias 17,6 --- > 10 Compressão 7 dias 22,6 --- > dias > 32 e < 49 Componentes Químicos (%) Composição Potencial Método Bogue (%) 90 dias Perda ao fogo --- 5,01 < 6,5 Resíduo insolúvel --- 0,68 < 2,5 Trióxido de enxofre (SO 3 ) --- 2,74 < 4,0 Óxido de magnésio (MgO) --- 4,74 < 6,5 Dióxido de silício (SiO 2 ) , Óxido de ferro (Fe 2 O 3 ) --- 2, Óxido de alumínio (Al 2 O 3 ) --- 4, Óxido de cálcio (CaO) , Óxido de cálcio livre (CaO) --- 0, Óxido de cálcio (Na 2 O) --- 0, Álcalis totais Óxido de potássio (K 2 O) --- 0, Equivalente alcalino (Na 2 O) --- 0, Sulfato de cálcio (CaSO 4 ) --- 4, Silicato tricálcio (C 3 S) Silicato dicálcio (C 2 S) Alumínio tricálcio (C 3 A) Ferro aluminato tetracálcico (C 4 AF) (*) Os registros e são referentes à mesma amostra de cimento CP II-F-32 (**) Resultado acima do limite especificado pela norma 15

16 ANEXO B Propriedades Determinadas - Sílica Ativa Registro Limite NBR 13956/97 Massa específica (g/cm³) 2, Resíduo na peneira 200 (%) 62,6 --- Finura Resíduo na peneira 325 (%) 78,6 --- Área específica (cm²/g) Perda ao fogo 3,34 < 6,0 Resíduo insolúvel 88, Trióxido de enxofre (SO 3 ) 0, Óxido de magnésio (MgO) 0, Dióxido de silício (SiO 2 ) 92,12 > 85,0 Componentes Óxido de ferro (Fe 2 O 3 ) 0, Químicos (%) Óxido de alumínio(al 2 O 3 ) 0, Óxido de cálcio (CaO) 0, Óxido de cálcio livre (CaO) Óxido de sódio (Na 2 O) 0, Álcalis totais Óxido de potássio (K 2 O) 0, Equivalente alcalino (Na 2 O) 0,75 < 1,5 Teor de umidade (%) 0,