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Hugo Manoel Marcato Affonso Instrumentação para medir ... PDF fileHugo Manoel Marcato Affonso Instrumentação para medir deslocamentos em barragens de enrocamento . Dissertação

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  • Hugo Manoel Marcato Affonso

    Instrumentao para medir deslocamentos em barragens de enrocamento

    Dissertao de Mestrado

    Dissertao apresentada como requisito parcial para obteno do ttulo de Mestre pelo Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil.

    Orientador: Prof. Alberto S. F. J. Sayo

    Rio de Janeiro

    Novembro de 2004

    DBDPUC-Rio - Certificao Digital N 0221066/CA

  • Hugo Manoel Marcato Affonso

    Instrumentao para medir deslocamentos em barragens de enrocamento

    Dissertao apresentada como requisito parcial para obteno do ttulo de Mestre pelo Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil da PUC-Rio. Aprovada pela Comisso Examinadora abaixo assinada.

    Prof. Alberto S.F.J. Sayo Presidente/Orientador

    Departamento de Engenharia Civil PUC-Rio

    Prof. Luciano V. de Medeiros Departamento de Engenharia Civil PUC-Rio

    Profa. Anna Laura L.S. Nunes COPPE/UFRJ

    Prof. Jos Eugnio Leal Coordenador Setorial

    do Centro Tcnico Cientfico PUC-Rio

    Rio de Janeiro, 19 de Novembro de 2004.

    DBDPUC-Rio - Certificao Digital N 0221066/CA

  • Todos os direitos autorais reservados. proibida a

    reproduo total ou parcial deste trabalho sem autorizao

    da universidade, do autor e do orientador.

    Hugo Manoel Marcato Affonso Graduou-se em Engenharia Civil pela Universidade Federal

    de Juiz de Fora em 2002.

    Ficha catalogrfica

    Affonso, Hugo Manoel Marcato

    Instrumentao para medir deslocamentos em

    barragens de enrocamento / Hugo Manoel Marcato Affonso

    orientador: Alberto S. F. J. Sayo. Rio de Janeiro: PUC,

    Departamento de Engenharia Civil, 2004.

    v., 94f. : il. ; 29,7 cm

    Dissertao (mestrado) Pontifcia Universidade

    Catlica do Rio de Janeiro, Departamento de Engenharia

    Civil .

    Inclui referncias bibliogrficas

    1. Engenharia Civil Teses. 2. Instrumentao. 3.

    Barragens. 4. Enrocamento. 5. Medidor hidrosttico de

    recalques. 6. Clula de recalque. 7. Caixa sueca. 8.

    Extensmetro horizontal. I. Sayo, Alberto S. F. J. II.

    Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro.

    Departamento de Engenharia Civil . III. Ttulo.

    CDD: 624

    DBDPUC-Rio - Certificao Digital N 0221066/CA

  • Aos meus pais, Manoel e Maria Luiza,

    pelo carinho e dedicao.

    Patrcia,

    pela compreenso e pelo companheirismo.

    DBDPUC-Rio - Certificao Digital N 0221066/CA

  • Agradecimentos

    Em primeiro lugar, aos meus pais, Manoel (in memorian) e Maria Luiza, pela educao e dedicao irrestrita durante toda minha vida.

    V Luiza, pelas preces e pelo bom humor.

    Patrcia, querida namorada, e sua famlia, pelo apoio e pela compreenso em todos os momentos.

    Especialmente ao meu orientador, Professor Alberto S. F. J. Sayo, pelos ensinamentos e sugestes, pela dedicao ao longo da pesquisa, pela sensatez, pelo respeito e pela compreenso.

    PUC-Rio pela oportunidade de ampliar meus horizontes tcnicos e profissionais atravs da ps-graduao. Tambm pela oportunidade de fazer amigos de outros estados do Brasil e de outros pases.

    Aos professores do Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio, pelos conhecimentos repassados e pela orientao.

    Aos funcionrios do Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio, pela dedicao e ateno.

    equipe do Laboratrio de Engenharia Civil de Furnas, em Aparecida de Goinia GO: Engenheiro Taylor Castro Oliveira, Engenheira Cludia Castro, Tcnica em Instrumentao ris, ao estagirio David e aos laboratoristas Zeco e Andr.

    CAPES pelo apoio financeiro durante a execuo da dissertao.

    Aos professores da Faculdade de Engenharia de Juiz de Fora: Jorge Gravina Marcato, Andr Luis Marques Marcato, Mrcio Marangon, Mitsuo Tsutsumi, Romir Soares de Souza Filho, Maria Tereza Barbosa, Paulo Jos Brugger e Cezar Henrique Barra Rocha, pelos ensinamentos e pelo profissionalismo.

    A todos colegas de curso de graduao e de ps-graduao, especialmente: Rafael Gerard de Almeida Demuelenaere, Wagner de Oliveira Carvalho, Christian Ricardo Costa Alvarenga, Patrcio Jos Moreira Pires, pelo companheirismo, por saberem compartilhar alegrias e superar dificuldades.

    Aos amigos das repblicas onde residi durante o perodo do mestrado, especialmente: Adriano Siqueira Pylro, Rodrigo Flora Calili, Eduardo Rocha.

    Aos amigos pessoais que, a partir do convvio, dos incentivos, da discusso de idias e da semeadura de nobres ideais participam ativamente de minha vida: Mnica e Igor, Augusto e Lisa.

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  • Resumo Affonso, Hugo Manoel Marcato; Sayo, Alberto S. F. J. Instrumentao para medir deslocamentos em Barragens de Enrocamento. Rio de Janeiro, 2004. 94p. Dissertao de Mestrado Departamento de Engenharia Civil, Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro.

    A construo de Barragens de Enrocamento no Brasil tem se

    desenvolvido nas ltimas dcadas, por ser uma soluo adequada para regies

    onde h falta de solos finos e grande volume de escavaes obrigatrias em

    rocha. Este desenvolvimento est relacionado tanto quantidade de barragens

    construdas quanto ao incremento da altura das mesmas. A construo de

    prottipos de instrumentos para medio de deslocamentos neste tipo de

    barragem de fundamental importncia. Com a simulao das leituras em

    laboratrio, torna-se possvel implementar modificaes no projeto, na

    construo, na instalao e na operao destes instrumentos, disponibilizando-

    se leituras mais acuradas e precisas, obtendo-se maior confiabilidade nos

    dados e, assim, informaes mais consistentes sobre o comportamento das

    barragens. Alm da elaborao de uma abrangente reviso bibliogrfica sobre

    instrumentao geotcnica, foram estudados dois prottipos de instrumentos

    de medidas de deslocamento, Medidor Hidrosttico de Recalques e

    Extensmetro Horizontal de Hastes Mltiplas. Ambos desenvolvidos no

    Laboratrio de Engenharia Civil de Furnas, em Aparecida de Goinia, estado

    de Gois. Os resultados obtidos permitiro modificaes na construo e

    instalao destes instrumentos.

    Palavras-chave Instrumentao, Barragens, Enrocamento, Medidor Hidrosttico de

    Recalques, Clula de Recalque, Caixa Sueca, Extensmetro horizontal.

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  • Abstract Affonso, Hugo Manoel Marcato; Sayo, Alberto S. F. J. (Advisor) Instrumentation for measuring displacements on Rockfill Embankments. Rio de Janeiro, 2004. 94p. MSc. Dissertation Departamento de Engenharia Civil, Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro.

    The number and height of rockfill dams in Brazil has been steadily

    growing, because rockfills constitute an adequate solution when the project

    requires a large volume of rock excavation and there is a lack of fine grained

    soils in the region. The development of new equipment for measuring

    displacements in these dams is of fundamental importance. Testing prototypes

    in the laboratory, under simulated field conditions, allows the researcher to

    implement modifications in the design characteristics and installation

    procedures for the instrument. As a result, measurements with higher accuracy

    and reliability are obtained and, consequently, higher safety for the dams. A

    comprehensive review of the literature on geotechnical instrumentation is

    presented. Two prototypes of displacement measuring devices have been

    studied and tested: a hydrostatic displacement cell and a multiple rods

    horizontal extensometer. Both were constructed and tested in the Civil

    Engineering Laboratory of Furnas, in Gois, Brazil. The results and conclusions

    obtained will result in important modifications in the design and installation

    details of these instruments.

    Keywords Instrumentation, Dams, Rockfill, Hydrostatic Settlement Cell, Swedish

    Box, Horizontal Extensometer.

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  • Sumrio

    1. INTRODUO 14

    2. REVISO SOBRE BARRAGENS DE ENROCAMENTO 16

    2.1. Enrocamento 16

    2.2. Barragens de Enrocamento 17

    2.3. Sees Transversais Tpicas 20

    2.3.1. Barragens de Enrocamento com vedao a montante (BEVM)21

    2.3.2. Barragem de enrocamento com vedao central (BEVC) 24

    2.4. Instrumentao de Barragens de Enrocamento 27

    2.5. Compressibilidade de Enrocamentos 29

    2.6. Instrumentao da Barragem de Foz do Areia 30

    3. INSTRUMENTAO DE BARRAGENS 35

    3.1. Definio e Histrico 35

    3.2. Conceitos Bsicos em Instrumentao 37

    3.3. Critrios para execuo 39

    3.4. Freqncia de leitura 46

    3.5. Projeto de Lei para Segurana de Barragens 47

    4.INSTRUMENTAO PARA MEDIDA DE DESLOCAMENTOS 50

    4.1. Conceitos de Instrumentos 50

    4.2. Medidas de Deslocamentos 53

    4.2.1. Medidores internos de deslocamentos verticais 53

    4.2.1.1. Medidor Magntico de Recalque (MMR) 53

    4.2.1.2. Medidor de recalque tipo KM 55

    4.2.1.3. Medidor de Recalque Telescpico (IPT) 56

    4.2.1.4. Medidor hidrosttico de recalques (caixa sueca) 58

    4.2.2. Medidores internos de deslocamentos horizontais 66

    4.2.2.1. Extensmetros de hastes mltiplas 66

    4.2.2.2. Inclinmetros 67

    4.2.3. Medidores de deslocamentos de superfcie 68

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  • 4.2.3.1. De movimento angular (eletronveis) 68

    4.2.3.2. De abertura de juntas 72

    4.2.3.3. Triortogonal de junta perimetral 73

    4.2.3.4. Marcos topogrficos 74

    5. PROTTIPOS DE MEDIDORES DE DE

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