OCORRENCIAS E SOLUcOES ADOTADAS NA RECONSTITUIcAO DAS SOLEIRAS DOS VERTEDOUROS DA U.H.E. DE PORTO PRIMAVERA. Eng Jose Renato Arantes Andrade

OCORRENCIAS E SOLUcOES ADOTADAS NA RECONSTITUIcAO DAS SOLEIRAS DOS VERTEDOUROS DA U.H.E. DE PORTO PRIMAVERA

Eng° Jose Renato Arantes Andrade

Eng° Edvaldo Fabio Carneiro

Eng" Rubens Eid da Silva

Eng° Luiz Carlos Batista

CESP - Cia Energetica de Sao Paulo Caixa Postal 400

19274-000 - Primavera - SP

RESUMO

Apos varios meses de operacao dos Vertedouros de vaos rebaixados da UHE Porto Primavera, estes foram devidamente ensecados, visando o alteamento do perfil hidraulico. Estas atividades antecedem o enchimento do lago.

Na sequencia, com o ensecamento dos Vertedouros atraves de stop log, constatou-se a ocorrencia de erosAo generalizada nas soleiras, causada pelo material depositado (cascalho e rocha) oriundo da montante da ensecadeira, durante e apos o desvio de 2a fase do rio.

Este trabalho registra essa ocorrencia, bem como os danos causados nas soleiras, e relata os procedimentos utilizados e respectivos controles de qualidade utilizados para a recuperacao das mesmas.

1- INTRODUCAO

A Usina Hidreletrica Porto Primavera, pertencente a CESP Companhia Energetica

de Sao Paulo,

situada no Rio Parana a sudoeste do estado de Sao Paulo, na divisa com o

estado do Mato Grosso do Sul.

E uma barragem mista, constituida de aterro e concreto, com extensAo aproximada de 10.000 m em aterro compactado e estruturas de concreto, com extensao aproximada de

1.000 m e volume de 2.090 . 000 r r-. A potencia instalada prevista a de 1.800 MW, com 18 maquinas de 100 MW. Na figura 1, apresenta-se o perfil do vertedouro de superficie a ser alteado e recuperado .

O Vertedouro de Superficie da Usina compreende 16 (dezesseis ) vaos com

dissipador do tipo "roller bucket ", separados por muros laterais . Para possibilitar o desvio de 21

vaos,

foram

soleira rebaixada na elevacao 230,0 in. Os dez restantes foram construidos ja corn a crista da

elevacao

O desvio de 2' fase foi executado atraves de remocao de ensecadeiras do

Vertedouro e Tomada D'agua e fechamento do canal de desvio de 11 fase , transferindo deste

modo o fluxo d'agua pars o Vertedouro.

O alteamento de cads vao rebaixado a executado , nesta fase, atraves do seu

fechamento com "stop-log" (comportas ensecadeiras ) a montante e a jusante e esgotamento da

agua. Deste modo , alem da possibilidade do alteamento dos vaos rebaixados a possivel, a

execuaao de inspecao nas soleira e muros laterais.

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Figura 1 - Perfil do vertedouro de Superficie

2 - OCORRENCIAS

0 primeiro vao rebaixado do Vertedouro escolhido para o alteamento da soleira foi o VS.08 vao 16, adjacente a Barragem de Terra. Apes o ensecamento da regiAo , constatou-se grande quantidade de material oriundo da montante da ensecadeira (cascalho e rocha) no vao. Tal material, sob a acao do fluxo , provocou erosao generalizada na superficie do concreto, (soleiras e paredes). Podemos acrescentar as seguintes observacoes:

a) o montante de material rochoso (basalto , seixo rolado e arenito ) depositado na concha do "roller bucket " chegou a 1 . 800 m3;

b) na regiao da concha, a jusante da soleira, ocorreu

acentuada, com

c) o paramento de montante do vao foi erodido, principalmente junto ao muro lateral direito;

d) ocorreu desgaste generalizado no labio do "end-sill" (final da concha a jusante) e na regiao junto ao apoio das comportas ensecadeiras de jusante;

e) a montante da vedacao , nas proximidades do muro entre vaos 16 e 15, ocorreu erosAo acentuada, tal como na regiao da concha , acarretando a exposicao da armadura. A verificacao foi feita a partir de inspecao subaquatica.

No momento , ja foram recuperadas tres soleiras ( vaos 16,14 e 13 ) e encontra-se em fase de conclusAo , o vao 15.

De maneira geral, todos os vAos acima, tiveram ocorrencias de erosao e armaduras expostas ( vaos 14 e 15 ), conforme descrito nos itens "a" a "e" ( vao 16 ). Apos ensaio em modelo reduzido , determinou -se a abertura ideal de operacao da comporta stop-log, eliminando , quase que totalmente o material depositado nas conchal das soleiras , o que veio facilitar o trabalho de remocao do material remanescente , agilizando desta forma, o cronograma de recuperacao das soleiras.

3 - DANOS OBSERVADOS NAS SOLEIRAS

As regioes mais afetadas das soleiras foram: a concha defletora, regiao do labio do

end-sill e paramento de montante, onde ocorreram erosoes no concreto que variaram de 0,01 a

0,20 m de profundidade , sendo que o cobrimento da armadura, previsto em projeto, a de 0,10

m. Devido a acao abrasiva dos materiais rochosos , carreados pelo fluxo e depositados na

concha, estas regioes apresentaram desgaste do concreto , chegando ate a exposirao total da

armadura da 1 ° malha, com alongamento das mesmas e perda da sua capacidade resistente.

4 - PROGRAMA DE RECUPERACAO

Foram efetuados levantamentos topograficos, pars avaliacao do desgaste do concreto , causado pelo efeito abrasivo.

Conforme especificacao de projeto , a tolerancia da linha hidraulica de projeto pars o

desgaste do concreto, seria de 0 ,025 m e que a partir deste valor , haveria necessidade de serem

efetuados reparos.

A CESP, utilizando-se de sua experiencia em outras barragens , elaborou no inicio

da obra, a Especificacao pars Reparos , onde estAo contemplados, praticamente todos os tipos de danos causados ao concreto. A partir da delimitacao das areas a serem reparadas, deu-se inicio ao processo de recuperacao das soleiras, onde determinou - se duas formas para os reparos

concreto convencional e argamassa ( resina epoxi e silica fume).

Para execucao dos reparos utilizando argamassa com resins epoxi , ( erosoes menores que 0,05 m ) os procedimentos foram os seguintes: preparo da superficie , utilizando-se escalafate, limpeza rigorosa com ar comprimido , seguido de pintura (primer) com o proprio material epoxi, possibilitando desta forma , a perfeita aderencia entre concreto antigo e argamassa.

A argamassa utilizando- se silica fume, foi aplicada nos reparos situados na regiAo do

"end-sill" da soleira, no traco 1 : 0,1 : 2,5 em peso.

Nos reparos utilizando-se concreto convencional , foram adotados os seguintes

procedimentos:

- Preparo da superficie, com rompimento do concreto (ate a 1 ° maiha da armacao), utilizando-se marteletes para que o concreto envolvesse e possibilitasse a aderencia total com a armadura;

- Utilizarao de adesivo epoxi, como primer, para garantir a aderencia do reparo

com o concreto antigo. 0 adesivo epoxi utilizado, neste caso, apresenta as caracteristicas para colagem entre concretos com a presenra de umidade;

- Reguas deslizantes;

- Formas temporariamente fixas, apoiadas em guias topograficamente instaladas, recuperando desta forma, o perfil original;.

Nestes reparos ( grandes dimensoes ), o esquema de lancamento utilizado, foi o convencional (para grandes volumes) atraves de carambas com capacidade de 2,0 m3, adensado com vibradores de imersao com diametros de 0,05 e 0,07 m. Apos 04 horas do langamento, as formas temporariamente fixas eram retiradas para permitir o acabamento manual e a transposicao das mesmas.

As armaduras danificadas, foram substituidas atraves de corte a frio e a recomposicao atraves de emendas do tipo justaposta (bacalhau), com controle rigoroso no local.

Figura 2 - Recuperacao da Soleira Figura 3 - Alteamento da Soleira

5 - MATERIAIS APLICADOS NA RECUPERAcAO

5.1 - Concreto

Na tabela 1 apresentamos as caracteristicas dos concretos langados na recuperacAo e alteamento das soleiras dos Vertedouros e na tabela 2 o respectivo volume lanrado na recuperagAo.

Concreto Lancado Antes do Alteamento e Recu ra

Concreto Lancado no Alteamento e na Recu ra o

FATOR AGUA /CIMENTO 0,45 FATOR AGUA/CIMENTO 0,40

CIMENTO ( Kg/ n3) CP-IV 291 CIMENTO (Wm') CP-N 335

AGUA ( Kglm') 131 AGUA (Kg/ n3) 137 AGREGADO TOTAL ( Kglm') DIAMETRO MAX =19 mm 1904 AGREGADO TOTAL (Kg/ n3) DIAMETRO MAX =19 mm 1.821 AR INCORPORADO (%) 4 AR INCORPORADO (%) 4(-)

VOLUME DE ARGAMASSA (I) 525 VOLUME DE ARGAMASSA (I) 550

SLUMP (cm) 3,0 ± 0,5 SLUMP (cm) 2,5 ± 0,5

IDADE DE RUPTURA ( DIAS) 07 28 90 IDADE DE RUPTURA (DLAS) 07 28 90 NUMERO DE AMOSTRAS (') 13 13 13 Nl1MERO DE AMOSTRAS (') 06 06 06

RESISTENCIA A COMPRESSAO

(MPS)

20,2 32 , 5 41,5 RESISTENCIA A COMPRESSAO

(MPa)

32,2 47,8 58,6

obs.: (•) Uma amostra equivale a dois corpos de prova , di9metro 15 cm por 30 cm de altura.

Utilizado aditivo plastificante.

Tabela I - Caracteristicas do concreto para superficie hidraulica do Vertedouro.

Vao Volume de Concreto Lancado - m3

16

54

14

67

13 Superficies reparadas somente com

ar amassas a xi/silica fume

15

102

Tabela 2 - Volume de concreto lancado na recuperacao.

5.2 - Reparo corn argamassa

5.2.1 - Argamassa com resina epoxi

Na tabela 3 apresentamos as caracteristicas, bem como os constunos da argamassa corn resina epoxi aplicados nos reparos das regioes da soleira e paredes.

Quantidade de Resins Aplicada Resistencia a Compressao Axial dos no Vertedouro - (kg) Tragos Aplicados - (MPa)

Vao _{Trago em}

MADE - DIAS

15 13 14 16 Peso (A+B):C:D No DE 03 NO DE 07 (••') (••) (***) (**) (**) * AMOSTRAS AMOSTRAS 1:7:0,7 15 46,3 15 52,9 1.730 4.712 1.698 2.472 _{1 : 8 : 0,5} 10 44,0 -- -1:6:0,7 09 58,0 04 59,6

Obs.: (*) (A+B) = Resina - kg, (C) = Areia passando na # 30, (D) = Cimento CP-32 - kg

(**) Foram consumidos 257 kg de adesivo epoxi, como primer para colagem entre o reparo e o concreto antigo.

(***) Do total, foram consumidos 269 kg de resina, aplicada na pintura do concreto, nas regioes montante, soleira e aredes.

Tabela 3 - Caracteristicas da Argamassa corn Resina Epoxi

5.2.2 - Argamassa corn silica fume

Na tabela 3 apresentamos as caracteristicas, bern corno os consumos da argamassa corn silica fume, aplicada na soleira regiao do "end-sill".

Tra o 1 :0,1 : 2,5 em Peso A/C <- 0,45

Item Antes do Alteamento Durante a Reconstituicao Durante a Reconstituigdo

** VAo 13 Vao 15

Data de Ruptura (Dias) 03 07 28 03 07 28 03 07 28

Numero de Amostras (*) 38 38 38 08 09 08 Ol 03 03

Resistencia Media (MPa) 22,9 28,4 39,1 26,3 33,8 46,0' 1 26,2 33,9 47,0

Obs.: (*) Uma amostra equivale a dois corpos de prova, diametro 5 cm por 10 cm de altura.

(**) Numero de arnostras, refere-se a aplicacao de argamassa na soleira dos Vertedouros antes do desvio

do rio

Tabela 4 - Caracteristicas da Argamassa corn Silica Fume

6- SUGESTOES

Das experiencias obtidas relacionadas, a concretagem e recuperacao de estruturas de concreto de superficies hidraulicas em obras de barragens, sugerimos os seguintes procedimentos para especificacoes tecnicas de concretagem e reparos , principalmente na garantia da durabilidade das estruturas:

- Reduzir o fator A/C maximo do concreto aplicado em superficie hidraulica, de A/C maximo 5 0,45 para A/C maximo 5 0,40, principalmente em obras de desvio de rio, por soleiras rebaixadas e de histdrico da existencia de material de transporte;

- Executar reparos em concreto de superficies hidraulicas horizontais, utilizando argamassa com silica fume;

- Nas regioes sujeitas a variacoes de niveis de agua , reduzir o fator A/C do concreto para 5 0,55, onde convencionalmente a utilizado A/C :5 0,65;

As sugestoes mencionadas acima, estao vinculadas nas qualidades , fisico e

quimico, do cimento utilizado.

7 - BIBLIOGRAFIA

Ref. I - Almeida Jr. W., Andrade, J. R. A., Cameiro, E. F. - "AvaliacAo do desempenho dos reparos executados na soleira do vertedouro da UHE Porto Primavera" 38' REIBRAC, Ribeirao Preto/SP

Ref. 2 - Especificacao para reparos CESP n° PP-GLOO-005-ET-0009

Ref. 3 - Junior T. Joao, Andrade A. R. Jose, Carneiro F. Edvaldo, O. R. J. Paulo, Salles M. Flavio - "Reparo em concreto utilizando argamassa com microssilica" 36- ReuniAo Anual do IBRACON - Porto Alegre - RS, 1993

Ref. 4 - Almeida Jr., W.. \ndrade, J.R.A, Carneiro, E.F., Silva RE., Kataoka, E., Vieira Jr., L.P. - "Reabilitacao da Soleira do Vertedouro na UHE de Porto Primavera.

38' REIBRAC, Ribeirao Preto/SP