Avaliação da resistência ao cisalhamento de interfaces concreto-rocha (gnaisse) para diferentes variáveis

Abstract

A interface concreto-rocha é considerada uma das regiões de maior fragilidade de uma barragem de concreto. Por isso, a determinação fidedigna da resistência ao cisalhamento dessa região é de suma importância. Entretanto, em função das incertezas e necessidade de estudos mais aprofundados para a obtenção de parâmetros mais fidedignos com a condição de campo, muitas vezes são adotados parâmetros conservadores e que não consideram a influência da rugosidade da rocha e da adesão do concreto. Em função disso, a presente pesquisa teve como objetivo avaliar o comportamento de interfaces, ligadas e apoiadas, de concreto-gnaisse, considerando diferentes variáveis, como a rugosidade, o grau de intemperismo da rocha, a adesão do concreto e o efeito escala. Para isso, a avaliação da resistência ao cisalhamento das interfaces foi estudada separadamente em superfícies lisas e rugosas. Na superfície lisa foi avaliada a influência do grau de intemperismo e a influência da adesão do concreto, sendo ensaiadas superfícies W 1 , W 2 e W 3 , a partir de ensaios de laboratório para a caracterização física, petrográfica e mecânica das matrizes rochosas e cimentícias, caracterização física e geométrica das interfaces e a realização de ensaios de cisalhamento direto simples. Já nas superfícies rugosas foi avaliada a influência da rugosidade e o efeito escala. Em geral, os resultados mostraram boas correlações entre as propriedades físicas e a resistência ao cisalhamento das interfaces com diferentes graus de intemperismo. Além disso, foram observadas diferenças significativas entre os resultados na condição de pico e residual para cada tipo de interface de concreto-rocha estudada, sendo que o traço do concreto, a rugosidade e o tamanho da amostra tiveram influência significativa nos resultados. Independente da rugosidade da superfície, foram encontrados valores de coesão na ordem de 500 kPa para as amostras de 50 mm, indicando que a adesão do concreto tem uma contribuição significativa na parcela coesiva. Já a rugosidade e o grau de intemperismo tiveram relação diretamente proporcional com o ângulo de atrito. Além disso, os resultados indicaram que o tamanho da amostra influencia diretamente na definição dos parâmetros de resistência na condição de pico de interfaces concreto-rochas ligadas, e o uso de amostras menores do que 100 mm para a definição de parâmetros de resistência pode resultar em valores superestimados nessa condição. Palavras-chave: Resistência ao Cisalhamento. JRC. Intemperismo. Barragem. Interface Concreto-Rocha.

The concrete-rock interface is considered one of the most fragile regions of a concrete dam. Therefore, the reliable importance of shear strength in this region is of paramount importance. However, due to the excitations and the need for more in-depth studies to obtain more reliable parameters with the field condition, conservative requirements are often adopted and do not consider the influence of rock roughness and concrete adhesion. On this context, this research aimed to evaluate the behavior of interfaces, applied, and supported, of gneiss-concrete, considering different variables, such as roughness, degree of rock weathering, concrete adhesion and the scale effect. For this, the evaluation of the shear strength of the interfaces was studied separately on smooth and rough surfaces. On the smooth surface, the influence of the degree of weathering and the influence of concrete adhesion were evaluated, with surfaces of W 1 , W 2 and W 3 rock being tested, based on laboratory tests for the physical, petrographic, and mechanical characterization of rocky and cementitious matrices, physical and geometrical characterization of the interfaces and the performance of simple direct shear tests. On rough surfaces, the influence of roughness and the scale effect were evaluated. In general, the results showed good correlations between physical properties and shear strength of interfaces with different degrees of rock weathering. In addition, significant differences were observed between the results in peak and residual conditions for each type of concrete-rock interface tested, with the concrete mix, roughness and sample size having a significant influence on the results. Regardless of surface roughness, cohesion values were found in the order of 500 kPa for samples with 50 mm, indicating that concrete adhesion was mainly due to the cohesive portion. The roughness and the degree of weathering were directly proportional to the friction angle. In addition, the results indicated that the sample size directly influences the definition of strength parameters in the peak condition of transient concrete-rock interfaces, and the use of samples smaller than 100 mm for the definition of strength parameters can result in overestimated values. Keywords: Shear Strength. JRC. Weathering. Dam. Concrete-Rock Interface.