XVIII SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS

FOZ DO IGUA9U

ABRIL 1989

"A CONCEPcAO DA BARRAGEM PRINCIPAL DE ITAIPU

E SELECAO DO TIPO DE BARRAGEM"

TEMA IV

CONCEPCAO DE PROJETOS DE BARRAGENS

CONDICIONANTES PARA SELECAO DE

ALTERNATIVAS

ADOLFO SZPILMAN (*)

CORRADO PIASENTIN (**)

ITAIPU BINACIONAL

IECO-ELC - COORDENADOR DO

PROJETO ITAIPU

(ENERCONSULT ENGENHARIA LTDA)

1205

^^^^^

XVIII SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS

TEMA IV

Concepcao de Projetos de Barragens

Condicionantes para Selecao de Alternativas

"A CONCEPcAO DA BARRAGEM PRINCIPAL DE ITAIPU

E SELEcAO DO TIPO DE BARRAGEM"

Autores: Eng. ADOLFO SZPILMAN - ITAIPU BINACIONAL

Eng. CORRADO PIASENTIN - IECO ELC

Enerconsult Engenharia Ltda.

1. INTRODUcAO

0 aproveitamento hidreletrico de Itaipu com uma capacidade ins-

talada de 12.600 MW tem carater binacional, Brasil e Paraguai -

abarcando o trecho do Rio Parana, compreendido entre Guaira/Sal

to del Guaira a montante e a desembocadura do rio Iguacu a ju-

sante . 0 local de implantacao da barragem esta situado a 14 km

a montante da ponte internacional, unindo Brasil e Paraguai en-

tre as cidadec de Foz do Iguacu e Ciudad Presidente Stroessner.

A barragem com s-ia crista na El. 225 tem um desenvolvimento to-

tal de 7,7 km, sendo constituida de:

Tipo deBarragem

Localizacao Extensao

(m)

AlturaMaxima

(m)

Terra . ........... Duas margens .... 872 + 2294 = 3166 30

Enrocamento ...... Margem Esquerda .. 1984 80

Vertedouro ....... Margem Direita .. 362 44

Contrafortes ..... Ambas as margens . 986 + 323 = 1309 86

Gravidade Aliviada Leito do Rio .... 612 196

Gravidade MaciCa.. Canal de Desvio.. 170 162

Na Figura 1 e mostrado o Arranjo Geral das estruturas princi-

pais.

1207

FIGURA 1

ESTRUTURA DE DESIAO

(Blocos de Grov i dade Moc ca

BARRAGEM DE L!GAC40

(8locos de Controforte?

ARRANJO GERAL DO PROJETO ITAIPU

1208

A Barragem Principal e assim chamada porque constitui a estrutu

ra principal do represamento atraves do leito do Rio Parana,

tem a maior altura (196 m) e compreende um trecho de extensao

consideravel (612 m) do eixo da barragem; ela e constituida de

18 blocos duplos de 34 m de largura do tipo de gravidade alivia

da, 16 dos quais possuem Tomada D'agua.

A Barragem de Gravidade Aliviada e um tipo de estrutura de con-

creto massa, na qual e eliminado o concreto formando vazios em

determinadas areas de baixas tens6es. A presenca dessas cavida

des redistribui a massa de concreto, resultando numa economia de

concreto, melhor estabilidade global e equilibrio de tens6es.

A Barragem de Gravidade Aliviada a um aprimoramento estrutural

da Barragem de Gravidade Macica, pelo fato de possuir base alar

gada na direcao de montante, ter um paramento de montante mais

suave , melhorando a estabilidade , ter massa reduzida e ter me-

nor area de contato concreto-fundacao reduzindo assim as sub-

pressoes. Outras vantagens sao o menor aumento da temperatura,

devido ao calor de hidratacao do concreto, pelo fato de possuir

menores volumes e maiores superficies para dissipacao termica,

a possibilidade de permitir um acesso ao seu interior, podendo

assim manter a estrutura sob controle.

Neste trabalho sao abordadas as condicionantes e criterios que

levaram a adocao do tipo de estrutura de gravidade aliviada pa

ra este trecho da barragem.

2. SELEcAO DO TIPO DE BARRAGEM - PROJETO DE VIABILIDADE

Durante a fase de projeto de viabilidade, foram estudados va-

rios tipos de barragens , para o trecho do leito do rio:

a) Barragem de Concreto de Gravidade Macica;

b) Barragem de Concreto de Gravidade Aliviada;

c) Barragem de Concreto de Arco-gravidade;

d) Barragem de Enrocamento.

1209

No estudo da alternativa d verificou-se que,alem de requerer um

cronograma de construgio major, seu Gusto era cerca de 9% major

que o da alternativa a, porque o arranjo com enrocamento exigi-

ria uma modificagao no arranjo das estruturas e na localizagao

do eixo da barragem, com um extenso Canal de Desvio. Consequen-

temente, a reducao no Gusto, devido ao enrocamento na Barragem

Principal nao seria compensado pelo decrescimo correspondente

no custo da escavacao e do concreto.

Na solucao da Barragem de Enrocamento, a terraplanagem nao pode

ria ser iniciada antes da conclusao do desvio do rio. Entretan-

to, a escavagao do Canal de Desvio era o local mais economico

para obtencao do enrocamento. As condicoes climiticas de Itaipu

sao consideradas tambem mais favoriveis para construcao de es-

trutura de concreto, devido a distribuigio das chuvas que nao

favorecem construcoes em aterro.

Embora as condjcoes em Itaipu nao sejam apropriadas para bar-

ragens em arco, foi, nao obstante, estudada uma secao em arco-

gravidade para fins de comparacao. A relacao corda-altura, ex-

cepcionalmente elevada, exigiu uma secao vertical de Barragem

de Gravidade muito robusta.

As estimativas das quantidades comparativas dos tipos alternati

vos de barragens foram preparadas em nivel preliminar, concluin

do-se que a solugao em arco-gravidade bxigiria major volume de

desmonte de rocha, devido ao major desenvolvimento de seu eixo

e a sua base relativamente espessa , em comparacao com a da Bar-

ragem de Gravidade Maciga que tem um alinhamento reto, mais ade

quado as condicoes locais.

Os volumes de concreto seriam praticamente equivalentes, visto

que suas quantidades no tipo de arco-gravidade incluiriam dois

grandes contrafortes laterais e as blocos adicionais de ancora-

gem e suporte para as condutos forcados de major comprimento.

Em conclusao, nao haveria vantagens evidentes na solucao de bar

ragem em arco-gravidade no local de Itaipu. Os estudos de via-

bilidade, portanto, concluiram que o tipo de barragem mais jndi

cado para o local de Itaipu deveria ser escolhido entre gravida

de macica e gravidade aliviada.

1210

3. SELEcAO DO TIPO DE BARRAGEM - PROJETO BASICO E CONCLUSOES

Ao se iniciar o projeto bisico da Barragem de Itaipu a escolha

do tipo de barragem ficou entre a de gravidade macica e a de

gravidade aliviada.

A realizacao de um estudo especifico e profundo sobre o tipo de

Barragem de Gravidade Aliviada, "versus" Gravidade Macica, fa-

zia-se necessiria, pois naquela epoca a Barragem de Itaipu re-

presentava em altura um aumento de 50% sobre o recorde anterior

de Barragem de Gravidade Aliviada, estabelecido pela Barragem

de Alcantara na Espanha, com 130 m.

As premissas basicas do estudo final de avaliacao foram tais

que o tipo de barragem selecionado para construcao em Itaipu de

veria satisfazer as consideracoes basicas de economia, seguran-

ca, durabilidade, confianca operacional e rapidez de construgao,

por meio de tecnicas ja comprovadas. Era condicao que ela tam-

bem fosse funcional e inteiramente compativel com as condicoes

do local e com o material disponivel, e ainda que tivesse condi

toes de adaptabilidade para atender as exigencias criticas do

cronograma do projeto e as condicoes imprevistas durante a cons

trugao.

Independente das consideracoes basicas acima, deveria ser intei

ramente assegurado que nao existiriam quaisquer riscos imprevis

tos envolvidos na adocao do tipo de barragem selecionada. Essas

consideragaes incluiriam: transbordamento da barragem parcial-

mente terminada, falhas tectonicas e condicoes imprevistas da

fundacao que pudessem exigir mudanga do tipo de barragem, apos

iniciada a construcao.

As consideragaes e conclusoes dos estudos efetuados para a sele

cao do tipo de barragem estao resumidos abaixo por campo de atua

cao:

a) Consideracoes Gerais

- Ambos as tipos sao constituidos de estruturas de concreto

massa que resistem as forcas e momentos exercidos pelo em-

puxo do Reservatorio e por outras agoes externas, atraves

do peso proprio.

1211

A massa da Barragem de Gravidade Macica constitui a barrei

ra impermeivel, funcionando tambem como sua estrutura de

supor.e. Na barragem de Gravidade Aliviada, a cabeca ae

montante e a responsivel pela estanqueidade.

- Os blocos individuais da barragem no se ligam aos adjacen

tes (i.e. as juntas de contragao transversal entre as blo-

cos no sao chavetadas) edevem atuar essencialmente como

balancos engastados elasticamente a fundacao.

b) Estabilidade e Seguranca

Na Figura 2 sao ilustrados os carregamentos para os dois ti-

pos de barragens.

Devido a sua maior largura, ao efeito estabilizante da

aqua do Reservatorio em seu paramento de montante e aos meno

res valores da subpressao, a Barragem de Gravidade Aliviada

teria maior margem de seguranca contra cisalhamento-desliza-

mento do que a Barragem de Gravidade Macica para condicoes

anilogas de carga e fundacoes e para o mesmo volume de con-

creto, sendo os coeficientes de seguranca em media 25% mais

elevados.

A margem de seguranca pode ser melhorada ainda mais, se ne-

ce"ssirio, de modo mais economico para a barragem do tipo de

Gravidade Aliviada, pelas seguintes raz6es:

- a area de contato da fundacao pode ser aumentada pelo alar

gamento da base do bloco;

- a subpressao pode ser reduzida pela mais ficil perfuracao

de drenos.

As anilises de tensao e estabilidade das Barragens de Gravi-

dade Macica e de Gravidade Aliviada, realizadas por meio de

dois metodos diferentes e com base em hipoteses medias, che-

garam as seguintes conclusoes:

- As secoes transversais usadas para as dois tipos de barra-

gens sao adequadas e igualmente seguras e estiveis.

1212

HM

`CORTINA DE DRENAGEM

t0,33( HM-Hj)

GRAVIDADE

ALIVIADA

FIGURA 2

CONDIcOES DE CARREGAMENTOCOMPARACAO TEdRICA

1213

- Os dois projetos propostos podem ser adotados para adaptar-

se as previsiveis condicoes de fundacao com tratamento

igual das fundacoes.

- As tensoes esperadas nos dois tipos sao da mesma ordem de

grandeza.

- Durante situacoes de emergencia incomuns,como transborda-

mento por sobre blocos parcialmente completos,ambos os ti-

pos de barragens sao igualmente seguros e o dano para as

obras permanentes seria minimo.

c) Consideracoes Geolo icas e Geotecnicas

- As caracteristicas geologicas e as descontinuidades e fa-

lhas previstas nas fundacoes da barragem poderiam ser efi-

cientemente tratadas, de maneira essencialmente igual nos

dois tipos de barragens.

- Para ambos os tipos de barragens, seriam necessarias inje-

coes profundas de vedacao, a fim de diminuir a percolacao

atraves das fundacoes, assim como: cortinas de drenagem pa

ra reduzir as pressoes intersticiais e a subpressao hidriu

lica nas fundacoes.

Uma vez que um bloco de barragem de gravidade cobre uma

area de fundacao mais extensa, ele esti sujeito a maior

subpressao do que na Barragem de Gravidade Aliviada, exce-

to onde os contrafortes tivessem bases alargadas que co-

brissem toda a fundacao. Na Barragem de Gravidade Alivia-

da a subpressao e praticamente limitada a area abaixo de

sua cabeca de montante. Em razao do gradiente hidraulico

mais inclinado, entretanto, a vazao de percolacao sob a Bar

ragem de Gravidade Aliviada tende a ser maior do que sob a

Barragem de Gravidade Macica.

Para os objetivos do estudo da selecao do tipo de barragem

foi admitido, prudentemente, que a Barragem de Gravidade

Aliviada exigiria uma quantidade de perfuracoes para inje-

c6es de cimento e drenagem 10% maior do que a necessaria

para a de gravidade macica.

1214

d) Consideracoes Construtivas

- Nao ha qualquer diferenca basica importante no tocante a

tecnica, equipamento ou cronograma de construcao ; no entan

to, sao a favor da Barragem de Gravidade Aliviada a insta-

lacao e a logistica da construcao, devido ao menor volume

de concreto.

- Em itens da obra, tais como: trabalho de formas, tratamen-

to de juntas, teor de cimento e controle de temperatura,

ha diferentas qualitativas e quantitativas que estao refle

tidas nos custos unitarios comparativos.

- Com base apenas na resistencia fisica, a qualidade do con-

creto massa exigida pelos dois tipos alternativos de barra

gens seria a mesma . No entanto, em virtude de serem mais

esbeltos as membros estruturais da Barragem de Gravidade

Aliviada, e das exigencias de impermeabilidade e durabili-

dade nas cabegas de montante, seria necessaria para a bar-

ragem daquele tipo uma qualidade de concreto com maior teor

de cimento.

Uma vez que nenhuma parte da Barragem de Gravidade Alivia-

da teria menos do que cerca de 6 m de espessura, o tamanho

maximo permissivel de agregado para esse tipo seria o mes-

mo que para a Barragem de Gravidade Macica.

Na comparagao dos dois tipos de barragens foi admitido que

a mesma quantidade de resfriamento por metro cubico de con

creto seria necessaria para um e outro tipo , tendo sido re

conhecido , no entanto , que as contrafortes da Barragem de

Gravidade Aliviada nao necessitarian , provavelmente,de res

friamento posterior.

- Existe uma pronunciada diferenca na area de formas necessa

ria para cada tipo de barragem. Um bloco tipico de gravida

de aliviada ten area total de superficie a ser enformada

consideravelmente maior do que um bloco de gravidade maci-

ca. 0 numero e a disposicao das juntas longitudinais de

construcao tambem seriam diferentes para os dois tipos de

barragens . Globalmente, foi determinado que a area total

a ser enformada seria cerca de 40% maior para a Barragem de

Gravidade Aliviada em comparacao com a de gravidade macica.

1215

e) Consideracoes Economicas

- A Barragem de Gravidade Macica exigiria 2.110.000 m3 (40%)

de concreto e 290.000 t (31%) de cimento + cinzas-volantes

a mais do que a Barragem de Gravidade Aliviada.

- A quantidade estimada da escavacao para a fundacao da Bar-

ragem de Gravidade Macica seria cerca de 7% menor do que a

relativa a Barragem de Gravidade Aliviada.

- 0 custo de investimento da Barragem de Gravidade Macica se

ria de 85 milhoes de dolares (15%) a mais do que o da Bar

ragem de Gravidade Aliviada.

As Figuras 3 e 4 comparam o volume de concreto por metro

linear de extensao, em funcao da altura para virias barra-

gens no mundo com os blocos tipicos propostos para os dois

tipos de barragens de Itaipu na epoca em que foi efetuado

o estudo. A comparacao das secoes demonstra que sao conser

vadoras e, portanto, seguras as duas segoes propostas para

Itaipu.

A Figura 5 compara os volumes de concreto para as duas al-

ternativas, gravidade macica e aliviada (sendo agora ji a

solucao de gravidade aliviada a realmente construida), in-

dicando que para a alternativa de gravidade maciga o volu-

me de concreto em um bloco tipico de Itaipu seria acentua-

damente maior (15% em media) doque para Barragem de Gravi-

dade Aliviada.

As conclusoes finais recomendaram a adocao da alternativa

da barragem do tipo de gravidade aliviada, a qual alem de

oferecer maiores vantagens tecnicas era significativamente

mais economica.

Como corolario ao estudo realizado para a Barragem Princi-

pal, foi concluido tambem que seria conveniente adotar o ti

po de bloco de contrafortes simples para a Barragem Late-

ral Direita (Trecho D) e Barragem Principal (Trechos E e l ) .

4. CARACTERISTICAS DA BARRAGEM PRINCIPAL

Neste item sao resumidas as caracteristicas basicas e os deta-

lhes estruturais e construtivos da Barragem Principal.

1216

ooo

-100

-200

-100

-200

qoo

E

Arkansas GENISSIAT California SCHRAH1950 Franco 1934 Suica

1944 1924

1^ 1 3^

BULL SHOALS 21 MORRIS

E

OGOCHIJopao

1941

GRAND COULEE

Washington

1942

-100

CHAMBOM

Franca

1935

C-i

9 j 101 11) 1

SHASTA GRANDE DIXENCE DWORSHAK 1California BOULDER Suico E.U.A. BHAKRA1945 Nevada 1962 1973 India

1936 SOLUCAO 1959

BARRAGE M DE GRAVIDADEMACIgA PARA ITAIPU

ITAIPU

BOULDER

q00

- - ^__L__I' - i---.2000 4000 6000 8C

GRANDE DIXENCE J

-200

-20000 10000 12000 14000 16 000 18000 20 000

VOLUME DE CONCRETO P/METRO LINEAR DA BARRAGEM (m3/m)

VOLUME DE CONCRETO VERSUS ALTURA DA BARRAGEM PARA AS BARRA-GENS DEc A© E PARA A ALTERNATIVA DE GRAVIDADE MACIQA EM ITAIPU.

FIGURA 3

COMPARAcAO ENTRE AS MAIORES BARRAGENS

DE GRAVIDADE MACI^A DO MUNDO

I

1217

00 0

10

20

30

N 400

50

E60

XQ 70

80I-J

90

100

110

120

10

20

30

40 N

050 4-

a,E

60

70

80

J90 C

100

110

120

130 130

500 100 1500 2000 2500 3000 3500

NOTA : 0 SI'MBOLO + INDICA 0 VOLU ME MEDIODE CONCRETO POR METRO D E EXTEN-

\ SAO DA BARRAGEM

ERR)CHTY(GRA BRETANHA-1951)

FRCO. MADERG(MEXICO-1949)

`FEDAIA(ITALIA- 19 56)

ITAIPU

' T INEBJEUR- SCAIS AL A-1953)(I(TUNISIA - 1955) (ITALIA -1939)

PRADA(ESPANHA -1 58) ',DIXEN

^CE

(SUIcA -1935)

' '-. ARAHNAZ PA

HLEVI( IR -1960 ALC NTARA-,

I(ESPANHA -1969)+x-

VOLUME (m3/m. linear )

COMPARAC,AO DO VOLUME DE CONCRETO ENTRE ALGUMAS

BARRAGENS TIPICAS DE GRAVIDADE ALIVIADA

FIGURA 4

COMPARACAO ENTRE AS MAIORES BARRAGENS DE GRAVIDADE

ALIVIADA DO MUNDO

1218

w ) 000-19 00 OVOVONn3 va 0VOVA 313

N 8C\jN N

Oto

00

0LO

U)N O 8 0

ON ..Q

W QQ,^

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JO

1219

t , .. 1 1.11" 1 i is I. iN T T

A geometria do bloco tipico a ilustrada na Figura 2. As quanti-

dades , dimensoes e dados tecnicos principais dessa barragem es-

tao resumidos abaixo:

Cota da crista ............ 225

Cota minima da fundacao ... 29

Altura maxima ............. 196 m

Escavacao de rocha ........ 1,5 x 106 m3

Escavacao de terra ........ 0,5 x 106 m3

Concreto .................. 5,2 x 106 m3

Numero de blocos .......... 18 (16 com tomadas d'igua)

Largura do bloco .......... 34 m

Comprimento da base .......

(bloco de maior altura)

199 m

Cada bloco duplo a constituido por uma cabeca de 34 m de largu-

ra a montante, duas almas de 6 m de largura na cota de fundacao

diminuindo ate 4,6 m logo abaixo das tomadas e de uma cabeca de

jusante, tambem com 34 m de largura.

Cada bloco e dividido em monolitos por juntas de contragdo lon-

gitudinais chavetadas e injetadas, conforme mostrado nas Figu-

ras 6e 7. Com este arranjo foi assegurado o controle do fissura

mentb do concreto devido as variacoes termicas e o lancamento

do concreto tornou-se mais ficil e mais flexivel. Assim a con-

cretagem de maior volume (cabeca de montante com 220 m3) durou

cerca de 24 horas com a utilizagao de um sistema de cabos ae-

reos.

Foi usada armacao nas extremidades superiores das juntas de con

tracao longitudinais, devido a possivel ocorrencia de alguma con

centracao de tensoes.

As juntas de contracao longitudinais foram injetadas com calda

de cimento sob pressao, atraves de um sistema de tubulagao embu

tida, fazendo com que o bloco se comportasse como uma massa mo-

nolitica; a operacio de injecao foi realizada em compartimentos

de cerca de 12,5 m de altura.

As juntas de contracao transversais entre as cabecas de montan-

te nao sao chavetadas, permitindo assim algum recalque entre blo

cos, tem duas linhas de veda-juntas de PVC, com um dreno entre

elas para controlar eventuais vazamentos do Reservatorio e um

1220

EIXD DA BARRAGEM 2

N.A. MAX . NORMAL EL 22000

EL.186,62d ^bp

0.56

EL. 225,00

LZ

^ e --4

E L. 40,00

SECAO TRANSVERSAL A-A

fiL°

M

EIXO DA BARRAGEM

d I e i^t -

PLANTA NA EL. 40,00

0 ) 40 60 90 100m.

LEGENDA :a, b, c, etc --* MONOLITOSA, B,C, etc - -^ JTAS. DE CONTRA^AO

FIGURA 6

TUBULA^AO DE ESGOTAMENTODOS DRENOS DE JUNTA

TUULAcAO DE ESGOTAMENTOA DOS DRENOS INTERNOS

CHAVETAS ^'

VEDA-JUNTASDRENO DEJUNTAS,

DETALHE DE ESGOTAMENTODOS DRENOS

BARRAGEM PRINCIPAL - DETALHES DO BLOCO TIPICQ

3C UNIDADES DA CASA DE FORA

--f-^- ^IL EL F ., 144,00

°0 I i IIUTm 1

1221

TUNEL DE DRENAGEM

CHAVETA

FIGURA 7

SEc6ES TRANSVERSAIS TIPICAS

1222

veda - junta a jusante , para confinar o compartimento de injegao

(veja Figura 6).

0 sistema de vedacao na junta , indicado acima, foi colocado o

mais a jusante possivel , para permitir ao empuxo hidrost&tico

lateral equilibrar as tens6es de tracao horizontais , na face in

terna da cabega de montante . Alem disto , foi instalado um siste

ma de drenos internos ( 0 20 e 0 30 cm, com espacamento de cerca

de 3 m ), paralelos a face de montante , drenando nas cavidades

entre blocos para minimizar a pressao intersticial na cabeca.

As Tomadas d'Agua, na parte superior dos blocos de gravidade

aliviada , sao estruturas de concreto armado.

Os calculos para os blocos de gravidade aliviada mais altos, in

dicaram que as tensoes principais de compressao maximas ,devidas

as condicoes de carregamento mais severas seriam de 6 MPa na par

to inferior do pe de jusante , e que nao havia tensoes princi-

pais de tracao na parte mais baixa da cabega de montante.

Os calculos para os blocos de gravidade aliviada com a "perna"

mais alta ( Fig. 3 ), indicam que sob as condicoes de carregamen-

to mais severas , as tens6es principais miximas sao: uma tensao

de compressao de 4 MPa na parte mais baixa da "perna " de concre

to e na rocha adjacente , e uma tensao de tracao de 0,2 MPa na

parte superior da "perna" de concreto.

O concreto empregado para a construcao da Barragem Principal pos

sui uma resistencia a compressao simples a 365 dias variivel en

tre um minimo de 14 MPa para as zonas de tensoes baixas e.um ma

ximo de 21 MPa para as zonas mais solicitadas.

O tamanho do agregado usado para confeccao do concreto f icou com

preendido entre 38 a 152 mm.

0 consumo medio em kg de cimento e "fly-ash" esta indicado abai

xo para o m3 de concreto confeccionado com agregado de dimensao

maxima de 152 mm:

Resistencia do Concreto (1 ano) Cimento "Fly-ash"MPa kg/m3 kg/cm3

14 110 13

21 150 17

1223

A necessidade de formas especiais foi diminuida pelo use genera

lizado de pre-moldados.

A fundacao da Barragem Principal em correspondencia aos blocos

mais altos exigiu um extenso tratamento por meio de tuneis (cha

vetas ) preenchidos posteriormente de concreto para aumentar are

sistencia ao cisalhamento da fundacao na El. 20 (cerca de 20 m

abaixo da base dos blocos ) devido a presenca de um piano de fra

queza subhorizontal e ao mesmo tempo diminuir os eventuais re-

calques diferenciais.

5. CONCLUSOES E RECOMENDACOES

Para a Barragem Principal de Itaipu foi adotado o bloco do tipo

de gravidade aliviada, o qual oferece as seguintes vantagens com

respeito ao tipo de gravidade macica:

- menor volume de concreto (em media 15 % a menos);

- maior flexibilidade e rapidez na construcao;

- menor necessidade de resfriamento do concreto;

- margem de seguranca contra o deslizamento relativamente maior;

- custo acentuadamente menor (12% inferior).

Os fatores desfavoriveis, os quais receberam a devida considera

cao no estabelecimento dos custos comparativos , sao os seguin-

tes:

- trabalho de formas, maior e mais complexo , porem acabou sendo

simplificado pelo use generalizado de pre-moldados;

- teor mais elevado de cimento.

Posteriormente , apos a construcao da barragem, obteve-se uma eco

nomia de concreto de 1.640.000 m3, representando , uma vez dedu-

zidos os incrementos de custo, devido a forma e escavacao, uma

reducao de cerca de US 160 milhoes , somente em custos diretos,

sem considerar juros e custos financeiros; alem disso , represen

tou uma reducao de cerca de 6 meses no tempo de construcao da

porgao inferior da barragem , localizada no leito do Rio Parana,

onde a velocidade de construcao era crucial para diminuir os ris

cos durante a fase em que a Obra era mais exposta a eventos hi-

drologicos mais severos.

1224

Os estudos de Itaipu confirmaram a opiniao geral de que a Barra

gem de Gravidade Aliviada torna-se economicamente conveniente,a

partir de blocos com altura superior a 40 m. Entretanto,a de

cisao de se adotar este tipo de barragem deve ser verificada em

cada caso ja que depende essencialmente do custo relativo de pro

ducao do concreto, custo do cimento, agregado a outros materials

componentes, custos dos equipamentos para concretagem,das for-

mas e de mao-de-obra.

Finalmente, pode-se afirmar tambem que os blocos de gravidade

aliviada, apos aproximadamente seis anos de operacao do Reser-

vatOrio, t6m mostrado um comportamento satisfatorio. Na tabela

abaixo indicamos os resultados principais das medidas obtidas

atraves de auscultagao ao longo desses seis anos, compara-

das com os valores previstos:

Barragem Principal Valor ValorObservac6es

(Blocos de gravidade aliviada ) Previsto Medido

Deslocamento da Crista (mm):

- Pendulo .................. 20 , 4/7,5 11,8 Nota 1

Tens6es no Concreto (MPa): Bloco mais

- Pe jusante ............... 6,0 5,0 alto

Infiltragao atrav&s do con Nota 2creto (1/s):

- Drenos de Cabega28,6 2,1

- Drenos de juntas entre Riocos ....................... 3,3 8,3 Nota 4

• Infiltracao atraves da fun-dacao (1/s) .............. 117 20 Nota 3

NOTAS:

1) Pendulo: valores previstos obtidos nos modelos come sem trin

ca de traCao junto ao pe de montante, respectivamente.

2) Vaz6es pelo concreto: adotou-se como previsto valores de va-

z6es equivalentes a 0,1 lugeon (1 lugeon = (1/m)/(m. 100 mca)

3) Infiltrac6es atraves da fundacao: os valores indicados cor-

respondem ao tunel de drenagem localizado sob os blocos mais

altos (F13/14 a F19/20).

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4) As infiltracoes, atraves dos drenos de junta entre blocos sao

superiores a previsao, principalmente devido as infiltragoes

elevadas medidas nas juntas F8/9, F24/25 e F34/35, as quais

sao provenientes basicamente da fundacao.

REFERENCIAS

Relatorio de Viabilidade do Projeto Itaipu "Relatorio sobre Se-

lecao do Tipo de Barragem " - IECO-ELC Grupo de Coordenagao do

Projeto Itaipu, Relatorio Interno, 1974.

"The Itaipu Hollow Gravity Dam" - Caric, D.M.; Eigenheer, L.P.;

Uriarte, J. e Szpilman, A., Water Power & Dam Construction,

Maio 1982

"Comparison of the Recorded Behaviour of the Itaipu Hollow-

Gravity Dam with Values obtained by Mathematical and Physical

Models" - Caric, D.M.; Nimir, W.A.; Eigenheer, L.P. e Cardozo,

P.S., XV ICOLD, Lausanne, 1985, Q. 56

"Itaipu Structures - Evaluation of their Performance" - Seifart,

S.L.A.; Szpilman, A. e Piasentin, C., XV ICOLD - Lausanne, 1985,

Q.56

"Auscultagao e Inspecao durante o Enchimento Parcial e Total do

Reservatorio de Itaipu" - Szpilman, A.; Rosso, J.A. e Piasentin,

C., XV Seminirio Nacional de Grandes Barragens, RJ,Novembro 1983,

Tema III

"The Use of Precast Concrete Members in Itaipu Hydroelectric

Project" - Vianna de Andrade, R.; Seifart, L.; Szpilman, A.e Me

daglia, L., Revista "L'Industria Del Cemento", Novembro 1984

"Subsurface Treatment of Seams and Fractures in Foundation of

Itaipu Dam" - Moraes, J. de; Villalba, J.R.; Barbi,A. e Piasen-

tin, C., XIV ICOLD, Rio de Janeiro, 1982

"Introduzione allo Studio delle Dighe Sbarramenti in Muratura" -

Datei, C., Padova, 1976

"The Itaipu Hydroelectric Project 12. 600 MW - Design and Cons-

truction Features " - Itaipu Binacional, Dezembro 1981

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