Analise de estabilidade Grobal da estrutura

1. ANÁLISE DE ESTABILIDADE GLOBAL DA ESTRUTURA

Para entendimento dos fenômenos envolvidos em obras hidráulicas, é necessária uma análise da seção da barragem, estudando seus principais componentes assim como todos os carregamentos, juntamente dos componentes de subpressão. Além dessa análise, outras incógnitas são levadas em consideração no dimensionamento de uma barragem, são elas: o efeito da reação termogênica do cimento; os cuidados com a geometria da estrutura e da fundação para evitar concentração de tensões; o efeito da fluência (MARQUES FILHO e ISAIA, 2011). Segundo (Andriolo e Sarkaria, 1995 apud Marques Filho, 2005), em obras de barragens a gravidade, as resistências ao cisalhamento são determinantes do material ao invés da resistência à compressão ou tração, excetuando-se  as situações onde existam terremotos.

Para que a segurança possa ser garantida de maneira que respeite todos os critérios estabelecidos, como da mesma maneira, todas as parcelas relevantes para o dimensionamento possam ser levadas em consideração são necessários vários estudos assim como um controle bastante rígido de todo o processo.

Segundo Marques Filho (2012) na análise de segurança global a barragem é considerada como corpo rígido e suas seções são consideradas planas. Apesar dos modelos serem complexos e de serem necessários cuidados especiais com a drenagem e a percolação, a partir de condições fictícias, mas de fácil conceituação, uma avaliação das condições gerais de estabilidades é possível de ser feita. Nessa análise será verificado se a estrutura está dentro da probabilidade de ruína aceita, para tal são consideradas configurações de carregamento com diferentes probabilidades de ocorrência e com isso a seção é analisada à flutuação, ao tombamento, ao deslizamento, assim como também são analisadas as tensões aplicadas na seção (MARQUES FILHO, 2012).

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FIGURA 26 – ESQUEMA COM OS PRINCIPAIS CARREGAMENTOS FONTE: NOVAK et al. (2004)

1. AÇÕES ATUANTES

Conforme Tamashiro (2008), as principais ações atuantes em barragens de gravidade para a análise de estabilidade global são:

• Peso Próprio e sobrecargas;
• Pressões Hidrostáticas;
• Subpressão e Pressões intersticiais nos poros de concreto;
• Pressões Hidrodinâmicas;
• Empuxos de materiais assoreados;
• Forcas sísmicas.

1. Peso Próprio

O peso próprio de uma barragem de concreto é definido pelo produto do volume da barragem pelo peso específico do concreto utilizado. O peso específico do concreto massa – CCR e  simples, segundo a Eletrobrás (2003), varia entre 21  e

26 kN/m³ em função do agregado aplicado. Usualmente são feitas análises de estabilidade bidimensionais, considerando a barragem representada por uma  seção

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com largura unitária. Assim, a (EQUAÇÃO 02) apresenta o peso de uma seção transversal por unidade de comprimento.

                        (02)

onde,

P: Peso Próprio da Barragem;

V: Volume da estrutura, usualmente considerado como a área da seção típica; γconc: peso específico do concreto.

1. Pressões Hidrostática

Segundo a Eletrobrás (2003), as pressões hidrostáticas são funções lineares dos níveis de água a montante e jusante da estrutura de barramento. São representadas através de diagramas triangulares ou trapezoidais. Para a análise de estabilidade global das estruturas, as cargas hidrostáticas devem ser consideradas como atuando também nas áreas de aberturas, ou seja, nestas análises, as aberturas não devem ser consideradas. Devido ao seu diagrama linear, o empuxo hidrostático, força resultante das cargas hidrostáticas, é aplicado a 2/3 do nível d’água. Seu valor pode ser obtido através da (EQUAÇÃO 03).

 

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onde,

E: Empuxo Hidrostático;

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(03)

Hm,j: nível d’água de montante (m) ou nível da água de jusante (j); γágua: peso específico da água.

B: largura da seção.

1. Subpressão – Pressão Intersticiais no Concreto

A conceituação de subpressão e a importância do seu estudo numa barragem de concreto é assunto abordado no item 4.1.3 do presente trabalho.

A determinação da subpressão nos projetos de barragens de gravidade é usualmente  feita  com  base  em  critérios  internacionalmente  conhecidos,  como o

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critério do U. S. Army Corps of Engineers (1995) e o critério do U. S. Bureau of Reclamation (1976), bem como o critério da Eletrobrás (2003). A seguir são apresentados estes critérios.

1. Eletrobrás (2003)

Segundo a Eletrobrás (2003), em fundações contínuas, a subpressão deverá ser admitida como atuando sobre toda a área da base, sendo na extremidade de montante a subpressão igual à altura hidrostática montante (Hm), a partir do nível d’água especificado para o reservatório e na extremidade de jusante igual à altura hidrostática de jusante (Hj) a partir do nível d’água especificado a jusante.

Conforme a Eletrobrás (2003), em caso da não existência de drenos ou de drenos inoperantes a subpressão varia linearmente entre os valores de montante e jusante, mostrados na (FIGURA 27).

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FIGURA 27 – SUBPRESSÃO SEM LINHA DE DRENOS OU DRENOS INOPERANTES E PRESSÕES HIDROSTÁTICAS

FONTE: ELETROBRÁS (2003)

Na verificação de estabilidade global nas seções de contato concreto/rocha sempre que surgirem tensões de tração a montante deverá ser admitida abertura de fissura na seção. O critério da Eletrobrás (2003) orienta que no  contato aberto (região onde há tensões de tração) o valor da subpressão Hm  deverá ser empregado

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integralmente, variando linearmente até o valor de Hj conforme mostra a (FIGURA 28).