Segurança de barragens de concreto : auscultação por instrumentação da barragem da UHE Dona Francisca-RS

Abstract

Este trabalho aborda a temática de segurança de barragens de gravidade e apresenta uma metodologia para análise por instrumentação colocada no maciço destas estruturas. Como estudo de caso, utilizou-se a barragem da Usina Hidrelétrica de Dona Francisca, construída no final do ano de 2000, no Rio Jacuí, na região central do Estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Sua estrutura é de concreto compactado com rolo e possui cerca de 63 metros de altura máxima e 660 metros de comprimento. As condições geológico-geotécnicas da fundação da UHE Dona Francisca remetem às rochas da Formação Caturrita, constituídas principalmente por arenitos e níveis de siltito e argilito intercalados. Devido à preocupação com o comportamento deste tipo de fundação em relação à estabilidade das estruturas, a UHE Dona Francisca foi contemplada com um amplo plano de instrumentação, composto principalmente por medidores de vazão, piezômetros, pêndulos diretos, extensômetros e medidores triortogonais de junta. Esta dissertação apresenta e analisa os dados destes dispositivos. Os objetivos principais foram avaliar a evolução dos registros ao longo do tempo e frente às variações de carregamento e condições ambientais, além de comparar as leituras com as previsões de projeto e com os dados de instrumentação de outras barragens. Observou-se que a maioria da instrumentação é sensível à variação do nível do reservatório e, portanto, o mesmo foi tomado como referencial nas apresentações das leituras dos instrumentos. De um modo geral, a barragem esteve estável durante o período auscultado de 17 anos. As poropressões foram controladas satisfatoriamente pelo sistema de drenagem. Na maioria das vezes, os deslocamentos, as deformações na fundação e vazões foram superiores aos registros de outras barragens de maior porte. Entretanto, essas grandezas tenderam a reduzir ou se estabilizar ao longo dos anos. Atualmente, alguns instrumentos exigem atenção visto que suas leituras não estão estáveis ou não correspondem às previsões de comportamento estabelecidas durante a fase de projeto. A metodologia para análise adotada neste trabalho mostrou-se eficaz e permitiu a definição das tendências atuais de leituras de cada instrumento.

This work deals with the safety of gravity dams and presents a methodology for analysis by instrumentation inserted in the massif of these structures. The Dona Francisca Hydroelectric dam was used as a case study. This dam was built in the end of 2000, on the Jacuí River, in the central region of the Rio Grande do Sul State, Southern Brazil. Its structure is made of rolled concrete and has approximately 63 meters of maximum height and 660 meters in length. The geological and geotechnical conditions of the Dona Francisca HPP foundation refer to the Caturrita Formation rocks, made up mainly of sandstones and intercalated levels of siltstone and claystone. Due to the concern about the behavior of this type of foundation in relation to the stability of the structures, the Dona Francisca HPP was contemplated with a broad instrumentation plan, composed mainly of flow meters, piezometers, direct pendulums, extensometers and triorthogonal meters. This dissertation presents and analyzes the data of these devices. The goals were to evaluate the evolution of these registers over time and in relation to loading variations and environmental conditions, moreover, compare the readings with the project forecasts and the instrumentation data from other dams. It was observed that most of the instrumentation is sensitive to variation of the reservoir level and, therefore, it was taken as reference in the presentations of the instruments readings. In general, the dam of the Dona Francisca HPP was stable during this auscultated period of 17 years. The pore water pressures were successfully controlled by the drainage system. Most of the time, the displacements, the deformations in the foundation and flows were higher to the records of other larger dams. However, these magnitudes have tended to decrease or stabilize over the years. Nowadays, some auscultation devices require attention because their readings are not stable or do not match the behavior predictions established during the design stage. The analysis methodology adopted in this study proved to be effective and allowed the definition of each instrument reading trends.