Governo Federal

Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
MÉTODOS NUMÉRICOS EM ENGENHARIA (40001016030P0)
ANÁLISE DINÂMICA SOB EFEITO DE SISMO DE UM BLOCO DA BARRAGEM DE CONCRETO DA USINA DE ITAIPU
EVERTON LUIS GARCIA
DISSERTAÇÃO
28/10/2016

Barragens são estruturas de grande porte construídas para armazenamento de água, visando o abastecimento hídrico, a geração de energia, a regularização de rios, entre outros. São estruturas de grande responsabilidade pois, caso sofram ruptura, provocam elevados danos materiais, ambientais, econômicos e, provavelmente, muitas vítimas. Projetos de novas barragens devem contemplar inúmeros cenários para diferentes ações e possibilidades de falhas empregando-se modernos recursos computacionais para estimativas precisas e confiáveis. Entretanto, muitas barragens hoje existentes foram projetadas e construídas em épocas que não se dispunham dos recursos computacionais disponíveis nos dias atuais. Boa parte das mesmas possuem acervos técnicos de baixo nível de detalhamento para os padrões modernos. Além disso, necessitam de monitoramento constante para garantir sua operação com a devida segurança. Como os dados de monitoramento precisam ser comparados com modelos representativos das barragens, sob pena de inúmeras inconsistências nas informações coletadas, convém que as estruturas existentes de barragens sejam reavaliadas a partir de novas modelagens computacionais, mais completas e representativas. É o que se está fazendo com a Barragem de Itaipu, em Foz do Iguaçu, tomada neste trabalho como modelo de estudo. O objetivo desta pesquisa é avaliar o comportamento dinâmico do bloco de concreto E-6 da Barragem de Itaipu e comparar com os resultados de ensaios de vibração feitos no mesmo bloco e que fazem parte do Acervo Técnico da usina. Pretende-se também investigar a resposta dinâmica desse bloco considerando o efeito de um sismo, a pressão hidrostática e hidrodinâmica do reservatório, e as subpressões na base da estrutura. Para o desenvolvimento deste estudo, utilizou-se o modelo sólido 3D desenvolvido pela FPTI/CEASB através do software SolidWorks, a partir das informações técnicas originais da barragem. Em seguida, empregando-se o software Ansys Workbench V.17.2, fez-se a discretização por elementos finitos do corpo da barragem e do maciço de fundação sob a barragem. O estudo investiga duas alternativas distintas, o Modelo 1, quando se consideram valores médios das propriedades do maciço de fundações a seguir tratado como meio homogêneo, e o Modelo 2, que leva em consideração as diferentes camadas litológicas especificadas nos projetos geológico-geotécnico. São também consideradas diferentes condições de contorno do bloco de fundação. Detalhes de implementação são discutidos neste estudo. As análises dinâmicas foram desenvolvidas considerando primeiramente uma análise modal para fins de comparação com os resultados das avaliações experimentais. Em seguida, aplicando-se uma excitação de base oriunda do sismo “El Centro”, foram feitas análises do tipo Espectral e Transiente. Os resultados foram apresentados em formas gráficas e de tabelas e comparados entre si. Mostra-se que o Modelo 2 apresentou resultados mais próximos dos valores experimentais. Os resultados de tensões e de deslocamentos encontrados reforçam o bom comportamento estrutural da barragem. Salienta-se que, até o presente momento, este tipo de análise, com o grau de refinamento do modelo atual, nunca havia sido realizado para a Usina de Itaipu. Dessa forma, espera-se que este estudo

Itaipu;Bloco E6, Análise dinâmica, Análise sísmica
Dams are large structures built for water storage to enable water supply, power generation, regularization of rivers, among others. They are therefore great responsibility structures, if they suffer rupture, it leads to extensive damage of materials, environmental, economic and probably individual victimization. New dam projects must take into account numerous scenarios for different actions and check the possibilities of failures using modern computational resources for estimates to be accurate and reliable. However, many dams that exist today were designed and constructed in times that there were little computational resources as is available today. Much of the same technical collections have low level of detail to modern standards. In addition, they require constant monitoring to ensure them operation as well as proper security. As the monitoring data need to be compared with representative models of dams, under penalty of numerous inconsistencies in the information collected, it is desirable that the existing structures of dams are evaluated from new computational modeling, more complete and representative. This is what is being with the Itaipu Dam, in Foz do Iguaçu, taken in this work as a model of study.The objective of this research is to evaluate the dynamic behavior of concrete block E-6 of Itaipu Dam and compare with the results of vibration tests made in the same block and that are part of the Technical Collection of the plant. It is also intended to investigate the dynamic response of this block considering the effect of an earthquake, the hydrostatic pressure and hydrodynamic tank and the uplift at the base of the structure. To develop this study, we used the 3D solid model developed by FPTI/Ceasb through the SolidWorks software, from the dam's original technical information. Then, using the Ansys Workbench software V.17.2, it was made a discretization by finite elements of the dam body and the foundation under the massive dam. The study investigates two different alternatives, Model 1, when considering average values of the mass properties following foundations treated as a homogeneous medium, and Model 2, which takes into account the different lithological layers specified in geological and geotechnical projects. They also considered different boundary conditions of the foundation block. Implementation details are discussed in this study. The dynamic analysis were first developed considering a modal analysis for comparison with the results of experimental evaluations. Then, applying a foundational vibration coming from the "El Centro", earthquake one was made the spectral and transient type simulations. The results were presented in graphical forms and tables and compared. It is shown that the model 2 had the closest matche comparable to the experimental values. The results of tensions and dislocations found reinforce the good structural behavior of the dam. It should be emphasized that, until this moment, this type of analysis, with the degree of refinement of the current model, had never been performed for the Itaipu. In this way, one is hoped that this study will contribute to enhancing the theme and the challenges concerning the safety of dams.
Itaipu Dam;Block E6, Dynamic Analysis, Earthquake Analysis
01
192
PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

Contexto

MECÂNICA COMPUTACIONAL
MECÂNICA DOS SÓLIDOS COMPUTACIONAL
TÉCNICAS DE VISUALIZAÇÃO INTERATIVA EM MECÂNICA COMPUTACIONAL

Banca Examinadora

ROBERTO DALLEDONE MACHADO
Sim
Nome Categoria
MARCOS ARNDT Docente
JOSE MARQUES FILHO Participante Externo
LUIZ ALKIMIN DE LACERDA Docente

Vínculo

CLT
Empresa Privada
Pesquisa
Sim