DESEMP NHO DA BARRAGEM POCAO DA RIBEIRA FACE

AOS ALOS SISMICOS ORIUNDOS DE UMA PEDREIRA

PROXIMA EM EXPLORACAO

Carlos Eduardo de M.FernandesDiretor Adjunto da TECNOSOLO S.A.

RESUMO

Este trabalho relata a convivencia de uma barragem de terra, POQAO DA RIBEIRAem Sergipe, de finalidade agro-industrial e de abastecimento d'agua, corn urnapedreira ativa, situada a menos de 200 m da barragem. Essa convivenciacomecou com a barragem ainda em construcao (1985), perdura ate os dias dehoje e se prolongara certamente.A exploracao da pedreira obedece a limites de carga por espera a de intervalo detempo entre esperas fixados por um ensaio sismico, realizado na lase deconstrucao; o desempenho da barragem vem sendo avaliado pelo monitoramentodos seus piezometros a tassometros, mas tambem foi avaliado, em duas ocasioes(1986 e 1990), por ensaios sismicos, mais adequados a avaliacao quantitativadesse tipo de solicitacao.Embora os impactos, ou abalos, que o aterro experimenta, correspondem aquelesde terremotos de intensidade de V a Vll, a duracao do trem de ondas a inferior a0,5 segundo e o seu espectro de frequencia significativamente major (25 a 70 Hz)do que a irequencias natural do aterro (pouco major do que 5 Hz). Curta duragaoe frequencia comparativamente alta no trem de ondas sao doffs aspectosfavoraveis a estabilidade da obra.Embora barragens de terra adequadamente construidas sejam, pela prbpriageometria, estruturas estaveis do ponto de vista sismico, o que a histbria confirma,e aconselhavel cautela no caso, pelo fato da exploracao continuada da pedreirapoder deteriorar a qualidade mecanica da prbpria rocha local a conduzir, nofuturo, a maiores durag6es e a espectro de irequencias com desvio para valoresmenores, no trem de ondas.Monitoracao de piezometros e tassometros, ocasionais ensaios sismicos e restritaobservancia pela pedreira aos parametros pre-fixados de carga e retardosdeverao continuar como o esquema de garantia a integridade de POt AO DARIBEIRA.

1. INTRODUcAO

A barragem POQAO DA RIBEIRA, no rio Trairas, Municipio de Itabaiana, Estado de Sergipe, a uma barragemde terra, de segao homogenea, assente diretamente sobre rocha sa fraturada, de comprimento 550 m noeixo do coroamento, de 150 m no vertedouro e altura 27 m. Pertence a COHIDRO - Companhia de RecursosHfdricos e Irrigagao de Sergipe; foi construlda em 1985, dentro do programa denominado Chapeu de Couro.

O projeto executivo da barragem foi elaborado pela TECNOSOLO, que tambem foi responsavel pelaAssistencia Tecnica a COHIDRO durante a construrao, a cargo da empresa E.I.T..Localizada a menos de 200 m do eixo da barragem, a jusante e na margem esquerda do Trairas, existia umapedreira inativa. Os proprietarios dessa pedreira decidiram pela sua reativacao, quando ainda se desenvol-viam os trabalhos de construgao da barragem.

A compulsbria convivencia das obras da futura barragem com a pedreira reativada (pedreira Cajafba)obrigou a realizagdo de estudos sismicos no local. Esses estudos se distribuiram, de 1985 ate o presente(1990), em 3 campanhas de medigdo sismica e avaliagAo de resultados, e cumpriram duas tarefas principals:a primeira tarefa, cumprida na primeira campanha de medicao (Maio/1985), executada ao nfvel da rocha defundacao no centro da futura barragem, foi a pre-fixagao da carga maxima por espera e do intervalo detempo, ou retardo, entre esperas, para Iimitagao das cargas explosivas na pedreira Cajafba; a segunda tarefa,cumprida pelas segunda (Junho/1986) e terceira (Dezembro/1989) campanhas de medigao sfsmica, com a

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obra terminada, foi de avaliagao da resposta da barragem (paramento de jusante e crista) aos abalos dapedreira em atividade. 0 cumprimento dos parametros de carga por espera e de retardo entre esperas, nosprogramas de fogo, 6 rigorosamente acompanhada pela COHIDRO, com assistdncia da TECNOSOLO,desde 1985.

2. FIXAcAO DOS PARAMETROS PARA DETONAQAO SEGURA ( 1a Campanha de Medico)

Conforme indica a Fig.1, a medigao s(smica avaliou as condigoes de homogeneidade e transmissibil(dade darocha entre a pedreira e a fundagao da futura barragern ao centro (linha de 12 geofones uni-direcionais, corncalibragao de amplitude, espagados de 15 em 15 metros), bern Como o nivel dos abalos na fundagao(4 geofones tri-direcionais, corn calibragao de amplitude, entre as estacas 11 +5 e 15+9). Essas avaliagaesforam realizadas para cargas instantaneas de 675 gramas, 3780 gramas e 5400 gramas de explosivo emfuros de profundidades variando de 1,60 m e 2,40 m.

A Fig. 3 apresenta tres sismogramas t(picos dessa campanha. Obteve-se os seguintes resultados:

Caracter(stica sismica da transmissao entre a pedreira e a fundagao

Meio (rocha): homogeneo

Vp = 4680 m/s (onda P)

Vs - 3000 m/s (onda S)

Atenuagao - -2,2 DB (muito pequena; desprez(vel)

N(vel do Abalo (em U. velocidade de nart (cula cm/s) em fungao da carga explosiva:Frequencia de Vibragao (f a Duragao (AT).

U = 0,014 + 0,006.09

sendo 0 carga instantanea ( com tamponamento ) em quilogramas.

(NOTA: Por seguranga, U 6 lido de pico + a pico -, numa oscilagao).

Frequencia (f) = 25 Hz < f < 70 Hz (das amplitudes dominantes)

Duragao (AT) - 200 msEstimou - se para o futuro aterro Vp = 1600 m/s e d (densidade) = 1,9; entao , o translente (abalo) na rocha(Vp = 4680 m/s e d - 2,5) se transmitira ao aterro com uma ampliagao (a):

4,68x2,5-1,6x1,9a=1+

4,bW(Z ,5t 1,bx1,9=1R

Tomou-se por seguranga a = 2.

Portanto, para o aterro, valeria U = 0,028 + 0,012 .0 e considerando um U admissivel de 1 cm/s, obteve-se0 = 80 kg , para a carga maxima instantanea (carga por espera) de exploragao segura da pedreira; com-plementarmente, o retardo entre esperas, para nao haver superposigao de abalos, foi pre-fixado em 200 m,conforme as medigoes indicaram.

3. MONITORACAO DA BARRAGEM (2' e 3' Campanhas de Medigao)

11 Avali ao (correspondente a 20 Campanha deMedigao S(smica - Junho de 1986)

Nessa primeira avaliagdo, com a obra conclufda, foram tambem monitoradas a Estagao de Bombeamento (1geofone tri-direcional e 3 uni-direcionais) e a Tubulagao de Recalque (2 geofones tri-direcionais e 1 uni-direcional); a monitoragao da barragem propriamente dita contou com 1 geofone tri-direcional e 1 uni-direcional na crista e 7 uni-direcionais egUi-espagados no paramento de jusante (ver Fig.2).

Para a carga detonada Instantaneamente de 42,84 kg na pedreira obteve-se o seguinte resultado (ver Fig. 4).

- Crista da Barragem : U = 0,10 cm/s- Tubulagao : U t = 0,33 cm/s ; U2 = 0,17 cm/s

- Estagao de Bombeamento (piso): U = 0,20 cm/s

Essa avaliagao confirmou o que se antecipava, isto a, uma sensibilidade maior a abalos por parte da Estagaode Bombeamento (alvenaria, um sb piso) e da Tubulagao de Recalque (elevada, a cerca de 1 m do terreno esobre suportes isolados), em comparagao a barragem. 0 registro sfsmico confirmou a duragao da ordem de200 ms para o abalo.

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2a Avaliacao (correspondente a 3a Campanha de

Medigdo Sismica - Dezembro de 1989)

Nessa avaliacao foi monitorada exclusivamente a barragem (crista e paramento de jusante) conforme indicaa Fig.2. Na crista foram colocados os geofones tri-direcionais e no paramento os unidirecionais; as cargasdetonadas, nesta ocasiao, na pedreira foram de 9,8 kg (a 275m) e 20,6 (a 366m) respectivamente (Fig. 5 e 6).

Foram tambem medidos, nesta campanha, Vp e Vs no corpo da Barragem: Vp = 1677 m/s ; Vs = 418 m/s.

Em vez de serem apresentados em termos de U, os resultados dessa medigao o sao em valores deaceleragao instantanea U, conforme indica a Fig. 7, para a modalidade de onda voluminal ("body-wave") S nocorpo da barragem.

4. DESEMPENHO DA BARRAGEM

Nesses 5 anos em que a pedreira Cajafba vem funcionando regularmente, nada parece ter afetado a bar-ragem POCAO DA RIBEIRA. Os piezometros e tass6metros nao mostram anomalias e, possivelmente, viriamdos piezometros as primeiras indicagoes de problemas, caso a continuidade dos abalos resultasse numefeito deleterio cumulativo no tempo. Nao parece provavel que o aterro possa sofrer uma ruptura subitapelos abalos, vale dizer, uma deterioragao que nao se manifestasse , mas que, repentinamente, viesse a seinstalar por meio de fraturas. 0 potencial de liquefacao nao existe para o material de fundagao (rocha), nem aantecipavel para o corpo do aterro, que tem, comprovadamente, compacidade homogenea e de grau ade-quado.

As principals diferengas qualitativas entre os abalos oriundos de detonagao numa pedreira e os de um ter-remoto natural sao, provavelmente, a duragao e o espectro de frequencia do trem de ondas. As aceleragoesregistradas em POCAO DA RIBEIRA seguramente nao as distinguern de um terremoto de intensidade V e erazoavel supor que aceleragoes nao registradas, nesses 5 anos de funcionamento da pedreira, atingiram oequivalente a intensidades VI e ate VII, ou seja, quanto ao nivel, ou grau, os abalos nao diferem de ter-remotos no limiar de intensidades que poderiam ser consideradas perigosas a barragem. A duragao, porem,desses abalos a de poucos decimos de segundo e o espectro dominante de frequencias de 25 a 70 Hz con-forme indicam os registros.

A importancia da duragao do trem de ondas, para a estabilidade de obras de engenharia , inclusive bar-ragens, a um conhecimento ha muito divulgado (veja-se, por exemplo, Richter, C. "Elementary Sismology' -Freeman - 1958). Quanto a frequencia, as medigoes permitem uma investigagao quantitativa; com efeito, afrequencia natural da barragem, para uma oscilagao que nela incidisse a partir da fundagao, pode seraproximadamente calculada, ao centro, em:

4187 = 8 Hz

onde418 m/s = Vs, velocidade de propagagao da onda S

27 m = h , altura da barragern

que corresponde a do harmonico, do trem de ondas, cujo meio-comprimento de onda equivale a altura dabarragem. A incidencia se faria por um angulo proximo da vertical (ver Fig. 7), pois:

ac = arc.sen 418/4680 = 5°

(sendo ac Angulo da trajetoria sfsmica com a normal a fundagao e 4680 m/s = Vp, na rocha) como exige alei da refragao sfsmica (modo PS nesse caso), e assim as interfaces barragem-rocha de fundagao e bar-ragem-ar (crista) confinariam uma vibragao de trajetoria quase ortogonal as mesmas. Terremotos naturaistern em geral suas maiores amplitudes em harmonicos de 1 ou unidades de Hz, que se aproximam dafrequencia natural da barragem, enquanto os abalos, no caso em foco, tern seus harmonicos de majoramplitude na faixa de 25 - 70 Hz.

5. COMENTARIOS FINAIS

Uma projegao (no tempo) de carater exclusivamente determinfstico aponta ser segura a condigao de POCAODA RIBEIRA face aos abalos oriundos da pedreira proxima. Por cautela, monitoracoes sismicas devem serprevistas e o Ideal a que o fossem a intervalos de tempo menores, pots, se a qualidade mecanica da rochadecair, na area da pedreira, por excesso de fraturamento induzido pelas pr6prias detonagoes a possivel osurgimento de duas caracterfsticas: a primeira, o deslocamento do espectro de frequencias para valoresmais baixos e a segunda, o aumento da duragao do abalo. Embora a atenuagao possa ate aumentar corn a

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I

deterioragdo mecanica da qualidade da rocha , e o nfvel de U (e de U) na barragem decair , o efeito geralresultante pode nao ser favoravel a seguranca futura.

Como a proprietfiria da obra , COHIDRO, executa um programa de leitura de piezOmetros e tass6metros decanter continuo (se comparado As monitoracoes de abalo) 6 nessa auscultacao que reside a possibilidadede detecgao de anormalidades.Uma proposicao para que fosse instalada uma estagdo sismografica na barragem malogrou por razi es finan-ceiras ; em contrapartida , a exercido urn rigoroso controle no campo , pela COHIDRO, dos programas de des-monte a fogo na pedreira Cajalba.

6. BIBLIOGRAFIA

[1]

[2]

[3]

RICHTER, C.F. - (1958) - Elementary Seismology ; Freeman & Co.

SAVARENSKI, E. - (1975) - Seismic Waves; Mir.

FERNANDES , C.E. de M. - (1973) - Estabilidade de Capas sobre Rocha nas Encostas sobSolicitacao Dinamica ; Tese de Doutorado, UFRJ.

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